Glicogenese E Glicogenolise

GLICOGÊNESE

E

GLICOGENÓLISE

Campina Grande, 10.06.2013

Introdução

A glicogênese corresponde ao processo de síntese de glicogênio no fígado e nos músculos, e glicogenólise é a quebra de glicogênio realizada através da retirada sucessiva de moléculas de glicose. Esses processos são altamente regulados para manter os níveis de glicose no sangue; doenças relacionadas a erros inatos do metabolismo, resultantes de deficiências enzimáticas, que afetam o processamento da síntese glicogênio ou sua quebra nos músculos e fígado são chamadas de glicogenoses.

Estrutura e função do glicogênio

O glicogênio é um homopolissacarídeo de cadeia ramificada formado exclusivamente, por α-D-glicose. A união glicosídica primária é uma ligação α(1→4). Após uma média de 8 a 10 resíduos glicosil, há uma ramificação contendo uma ligação α(1→6). O glicogênio está presente no citosol na forma de grânulos citoplasmáticos com diâmetros que vão de 10 a 40 nm, onde contêm a maioria das enzimas necessárias para a síntese e para a degradação de glicogênio.

O glicogênio não é tão reduzido quanto os ácidos graxos, e em consequência não é tão rico em energia. Porém os animais preferem armazenar energia como glicogênio porque a degradação controlada deste polissacarídeo e sua liberação aumentam a quantidade de glicose disponível entre as refeições. Então, o glicogênio serve como um tampão para manter os níveis sanguíneos de glicose. O papel do glicogênio em manter a glicemia é especialmente importante porque a glicose é o alimento preferencial utilizado pelo cérebro (90-95% das células nervosas) e a principal fonte de energia das hemácias.

A glicose do glicogênio é prontamente mobilizada e é por isto uma boa fonte de energia para a uma atividade extrema e repentina. Diferente dos ácidos graxos, a glicose liberada pode fornecer energia na ausência de oxigênio, e pode assim ser um suprimento para a atividade anaeróbica.

Os principais estoques de glicogênio no corpo se encontram nos músculos esqueléticos (1 ou 2% do peso) e no fígado (até 10% do peso do fígado de um adulto), embora a maioria das outras células armazene pequenas quantidades para uso próprio. A função do glicogênio muscular é servir como reserva de combustível para a síntese de ATP durante a contração muscular. No fígado, a síntese e degradação do glicogênio são reguladas para manter os níveis glicêmicos, como é necessário para enfrentar as necessidades do organismo como um todo.

Glicogênese

Em relação ao metabolismo do glicogênio, seus processos de síntese e degradação envolvem uma série de enzimas específicas que atuam de forma irreversível. Para que ocorra a síntese de glicogênio, o indivíduo deve estar no estado alimentado, pós-absortivo, no qual há excesso de glicose a fins de reserva energética. A glicogênese, processo de síntese do glicogênio, ocorre a partir da transferência de resíduos de glicose ao nível de todos os tecidos animais. A partir da fosforilação da glicose livre, é formada a glicose 6-fosfato, com a ação de uma enzima hexoquinase (ou glicoquinase, no fígado) e o gasto de uma molécula de ATP.

A insulina hepática, por sua vez, é responsável por ativar a enzima fosfoglicomutase, que isomeriza a glicose 6-fosfato em glicose 1-fosfato. Na presença da UTP (uridina trifosfato, um nucleotídeo carreador de glicose), a glicose 1-fosfato é convertida à UDPG (uridina difosfato-glicose), sua forma ativada , que é formada juntamente com o pirofosfato – PPi. Esse segundo produto da reação sofrerá hidrólise para gerar dois fosfatos inorgânicos – Pi, relevante para o estudo da degradação do glicogênio (glicogenólise).

A conversão da glicose 1-fosfato em UDPG é catalisada pela enzima UDPG pirofosforilase. A UDPG é um nucleotídeo de açúcar que atua como intermediário ativo para a síntese de glicogênio, sendo responsável por possibilitar a ligação glicosídica entre os carbonos C1 de uma molécula e C4 de outra molécula, através da enzima glicogênio-sintase, que transfere unidades de glicose (glicosilas) da UDPG a uma extremidade não-redutora da cadeia molecular, alongando a cadeia e formando um polímero de ligações α(1→4).

A glicogênio-sintase só pode adicionar as glicosilas se a cadeia principal contiver mais de 4 oses. Por isso, para ser ativada a enzima necessita de um primer de inicialização. Geralmente, o molde para a formação de novas moléculas de glicogênio é uma proteína chamada glicogenina, que se liga ao primeiro resíduo de glicose e catalisa a formação da nova molécula com até 8 resíduos de glicose. O substrato para a síntese de glicogênio é a UDPG, doadora imediata de resíduos de glicose. A glicogenina atua como um receptor desses resíduos, formando o chamado complexo glicogenina-glicogênio-sintase.

Como a glicogênio-sintase não é capaz de fazer as ligações α(1→6) encontradas nos pontos de ramificação do glicogênio, é necessária a ação de uma enzima ramificadora, que catalisa a síntese de glicogênio criando extremidades livres de maior solubilidade e novos sítios para alongamento da cadeia (aumentando o número de extremidades não-redutoras, e, consequentemente, facilitando a atuação da glicogênio-sintase). Essa enzima ramificadora é a glicosil-4,6-transferase, que transfere um bloco com cerca de 7 resíduos para a outra cadeia, produzindo as ligações α(1→6).

O sítio alostérico é a região da enzima que está entre o sítio ativo e o sítio de ligação do substrato, e na qual ligações com pequenas moléculas pode causar alterações em um desses sítios, que podem ser inibição ou estimulação da atividade enzimática. No caso da síntese de glicogênio, o aumento dos níveis de insulina estimula o processo da glicogênese, pois ativa a enzima glicogênio-sintase em seu sítio alostérico.

Glicogenólise

Sempre que há necessidade de glicose, o glicogênio reservado no fígado e no músculo esquelético é mobilizado a partir de uma sequência de reações que não é o inverso da glicogênese, mas uma via metabólica complexa que se inicia a partir de estímulos hormonais, reflexos da hipoglicemia.

É o processo em que