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Metabolismo do Glicogênio, Notas de estudo de Farmácia

Metabolismo do Glicogênio

Tipologia: Notas de estudo

2016

Compartilhado em 15/12/2016

maz-zz-9
maz-zz-9 🇧🇷

4.6

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METABOLISMO DO GLICOGÊNIO:
Glicogênio: estocado em altas quantidades, em quantidades significativas, no
fígado – hepático - e nos músculos esqueléticos - muscular; há pequena
quantidade dentro da maioria das células do organismo.
M. Cardíaco e tecido nervoso não apresentam acúmulo de glicogênio.
Metabolismo do glicogênio: Síntese (anabolismo) e Degradação (catabolismo)
não ocorrem simultaneamente pois ocorrem em estados metabólicos distintos,
na vigência de hormônios diferentes! Glicogênio hepático: síntese no período
pós-prandial, com o hormônio INSULINA; Jejum: degradação, na vigência do
hormônio GLUCAGON.
A via de biossíntese do glicogênio não é uma inversão da degradação: enzimas
distintas são necessárias para cada caso.
Glicogênio é acumulado no período pós-refeição, quando a oferta de nutrientes
é grande, no caso, a de glicose. No período de jejum, não há disponibilidade de
moléculas de glicose: então, esse glicogênio passa a ser degradado para que
as concentrações de glicose circulantes sejam mantidas em níveis adequados.
Glicose molécula mais importante no que tange a geração de energia no
organismo.
Enzima Glicose-6-Fosfatase: presente somente no FÍGADO. Converte
glicose-6-fosfato em glicose livre, que pode ir para a corrente sanguínea
Músculos não possuem a tal enzima e, por isso, não podem estar relacionados
à manutenção da glicemia! Ou seja, o fígado é o órgão que poderá manter a
glicemia, a partir da quebra das moléculas de glicogênio hepáticas, e o
músculo esquelético não!!
Glicogênio muscular JAMAIS capaz de manter a glicemia.
Glicemia normal: +- 70 a 110 mg/dL
Degradação do Glicogênio Glicogenólise. Ocorrem inúmeros eventos durante
a glicogenólise. Remoção da glicose inicia-se nas ramificações! Enzima
Glicogênio Fosforilase remove moléculas de glicose nas extremidades das
ramificações, até um determinado limite. Não remove indefinidamente, vai até
um certo grau de ramificação, quando uma outra enzima promoverá a
continuação da degradação das ramificações (Enzima Desramificadora).
- A remoção da glicose gerará Glicose-1-Fosfato.
- Há, ainda, a Enzima Fosfoglicomutase, que promoverá a conversão da
Glicose-1-fosfato, removida das ramificações, em Glicose-6-Fosfato.
Glucagon age somente sobre o glicogênio hepático.
Quanto a taxa de glicemia abaixa do valor normal, ocorrerão estímulos à degradação
do glicogênio (glicogenólise).
Glicogênio Fosforilase remove, sequencialmente, moléculas de glicose da estrutura
do glicogênio e, durante isso, ocorrerá a fosforilação dessas moléculas de glicose. Isso
encurta as ramificações. Isso ocorre até um certo ponto. Quando a ramificação atinge
o número de 4 moléculas de glicose, a glicogênio fosforilase deixa de atuar, não
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METABOLISMO DO GLICOGÊNIO:

  • Glicogênio: estocado em altas quantidades, em quantidades significativas, no fígado – hepático - e nos músculos esqueléticos - muscular; há pequena quantidade dentro da maioria das células do organismo.
  • M. Cardíaco e tecido nervoso não apresentam acúmulo de glicogênio.
  • Metabolismo do glicogênio: Síntese (anabolismo) e Degradação (catabolismo) não ocorrem simultaneamente pois ocorrem em estados metabólicos distintos, na vigência de hormônios diferentes! Glicogênio hepático: síntese no período pós-prandial, com o hormônio INSULINA; Jejum: degradação, na vigência do hormônio GLUCAGON. A via de biossíntese do glicogênio não é uma inversão da degradação: enzimas distintas são necessárias para cada caso.
  • Glicogênio é acumulado no período pós-refeição, quando a oferta de nutrientes é grande, no caso, a de glicose. No período de jejum, não há disponibilidade de moléculas de glicose: então, esse glicogênio passa a ser degradado para que as concentrações de glicose circulantes sejam mantidas em níveis adequados. Glicose molécula mais importante no que tange a geração de energia no organismo.
  • (^) Enzima Glicose-6-Fosfatase: presente somente no FÍGADO. Converte glicose-6-fosfato em glicose livre, que pode ir para a corrente sanguínea Músculos não possuem a tal enzima e, por isso, não podem estar relacionados à manutenção da glicemia! Ou seja, o fígado é o órgão que poderá manter a glicemia, a partir da quebra das moléculas de glicogênio hepáticas, e o músculo esquelético não!! Glicogênio muscular JAMAIS capaz de manter a glicemia.
  • Glicemia normal: +- 70 a 110 mg/dL
  • Degradação do Glicogênio Glicogenólise. Ocorrem inúmeros eventos durante a glicogenólise. Remoção da glicose inicia-se nas ramificações! Enzima Glicogênio Fosforilase remove moléculas de glicose nas extremidades das ramificações, até um determinado limite. Não remove indefinidamente, vai até um certo grau de ramificação, quando uma outra enzima promoverá a continuação da degradação das ramificações (Enzima Desramificadora).
  • A remoção da glicose gerará Glicose-1-Fosfato.
  • Há, ainda, a Enzima Fosfoglicomutase, que promoverá a conversão da Glicose-1-fosfato, removida das ramificações, em Glicose-6-Fosfato.
  • Glucagon age somente sobre o glicogênio hepático.

Quanto a taxa de glicemia abaixa do valor normal, ocorrerão estímulos à degradação do glicogênio (glicogenólise).

Glicogênio Fosforilase remove, sequencialmente, moléculas de glicose da estrutura do glicogênio e, durante isso, ocorrerá a fosforilação dessas moléculas de glicose. Isso encurta as ramificações. Isso ocorre até um certo ponto. Quando a ramificação atinge o número de 4 moléculas de glicose , a glicogênio fosforilase deixa de atuar, não

removendo mais essas moléculas.

  • Aí, a enzima desramificadora, que apresenta 2 atividades enzimáticas – a) ativ. de transferase, clivando 3 unidades de glicose, unidas por ligações glicosídicas α(1,4), ligando-as em outra extremidade, sem quebrar a ligação α(1,6) do ponto de ramificação; b) outra atividade: cliva a ligação α(1,6), transferindo a glicose para outra extremidade, alongando-a. Após isso, a glicogênio fosforilase voltaria a atuar.
  • A enzima Fosfoglicomutase existe tanto no fígado, quanto no m. esquelético. Ela converte glicose-1-fosfato em glicose-6-fosfato. No fígado, a enzima glicose-6- fosfatase remove o fosfato da glicose-6-fosfato, tornando-a apenas glicose, que poderá ir para a corrente sanguínea e controlar a glicemia. No m. esquelético, pela ausência da tal enzima, não há como converter glicose-6-fosfato em glicose livre. Assim, a glicose-6-fosfato será direcionada à via glicolítica (Lembrando que a glicose, no músculo, sofre a ação da hexoquinase e é convertida em glicose-6-fosfato; já no fígado, a enzima que realiza a tal fosforilação é a glicoquinase).

Glicogênese (Síntese de glicogênio)

  • Ocorre no Citosol.
  • Toda reação de síntese depende de energia. No caso da síntese de glicogênio, serão necessárias moléculas de ATP e de UTP (Uridina Tri-Fosfato).
    • No início: UTP reagirá com glicose-1-fosfato (enz. UDP-Glicose Pirofosforilase ), formando UDP-Glicose e Pirofosfato. O pirofosfato formado será hidrolisado a 2 moléculas de Fosfato Inorgânico.
  • UDP-Glicose Unidade monomérica utilizada na biossíntese do Glicogênio

Pode ocorrer sob 2 formas:

a. Se ocorreu degradação total do glicogênio;

b. Se sobrou algum fragmento de glicogênio.

Se sobrou algum fragmento de glicogênio, moléculas de UDP-glicose ligar-se-ão às moléculas remanescentes de glicogênio. Se não há glicogênio disponível, a síntese deverá ocorrer a partir da utilização de um iniciador (primer) , a glicogenina.

A Glicogenina possui uma Tirosina (Tyr), na posição 194. Este aminoácido possui em sua cadeia lateral uma Hidroxila (-OH), onde ocorrerá o inicio da molécula de glicogênio. A glicogenina, inicialmente, tem atividade catalítica, promovendo a ligação de moléculas de glicose a essa hidroxila dessa tirosina (umas 7 ou 8 moléculas são adicionadas). A partir dessa 7ª ou 8ª molécula de glicose, uma enzima, a glicogênio sintase , será a responsável por formar as ligações α(1,4) no glicogênio, ou seja, aumentando o tamanho da cadeia do glicogênio.

  • Mecanismo: A UDP-glicose transferirá as suas moléculas de glicose para a glicogenina, na cadeia lateral da Tyr, aumentando, assim, a cadeia do glicogênio ligada à glicogenina. A própria glicogenina promoverá a adição das moléculas de glicose ao seu -OH presente na Tyr-194. A partir da 7ª ou 8ª molécula de glicose, a glicogênio sintase agirá promovendo a adição das novas moléculas de glicose. Quando a cadeia

ATP, Glicose livre e Glicose-6P : Reguladores Alostéricos NEGATIVOS da glicogênio fosforilase.

Glicose-6-Fosfato : Regulador Alostérico POSITIVO da glicogênio sintase

- MÚSCULO:

ATP, Glicose-6P : Reguladores Alostéricos NEGATIVOS da Glicogênio Fosforilase (a Glicose livre, no músculo, não age como regulador alostérico negativo).

AMP e Ca++ : Reguladores Alostéricos POSITIVOS da Glicogênio Fosforilase eles demonstram pro organismo que há pouco ATP, no caso da presença grande de AMP, e que está ocorrendo contração muscular – liberação de íons Ca++, ou seja, que energia precisa ser liberada através da quebra do glicogênio em moléculas de glicose.

Glicose-6P : Regulador Alostérico POSITIVO da Glicogênio Sintase

♦ Regulação por Modificação Covalente:

ADRENALINA Atua tanto no fígado quanto no músculo.

  • Mecanismo: A Adrenalina liga-se a receptores específicos localizados na membrana das células hepáticas e musculares, promovendo a ativação de uma proteína G. Esta promoverá a ativação da Adenilato Ciclase (AC), que promoverá a conversão de ATP em cAMP (AMP cíclico), com a saída de um pirofosfato inorgânico. O cAMP ativará a Proteína Quinase A dependente de cAMP (PKA), fazendo com que as 2 subunidades C presentes na estrutura da PKA realizem fosforilação da enzima Glicogênio- fosforilase-quinase-B (forma inativa), ativando-a em Glicogenio-fosforilase-quinase-A (forma ativa). Esta última, por sua vez, determinará a fosforilação – ativação – da Glicogênio-fosforilase A, que determinará a degradação do glicogênio. Obs. A Insulina inativa a Glicogênio-fosforilase-quinase-A, fazendo-a voltar ao seu estado inativo, a glicogênio-fosforilase-quinase-B.

Ca++

  • Mecanismo: Um impulso nervoso atinge o retículo sarcoplasmático no músculo, determinando a liberação de Ca++. Este ligar-se-á à Fosforilase-quinase, ativando-a sem fosforilação. A fosforilase-quinase poderá, então, ativar a glicogênio-fosforilase, causando a degradação do glicogênio.

AMP

  • Mecanismo: Carga energética celular baixa = excesso de AMP (pois não há ATP).

Esse AMP ligar-se-á covalentemente à fosforilase B, tornando-a ativa. Esta ativada degradará o glicogênio.

  • Glucagon Não atua no músculo, apenas no fígado. Inibe Glicogênio Sintase por fosforilação!

Ps. Olhar o “Bioquímica Ilustrada”, pois o mecanismo de regulação lá está muito bem explicado e possui ilustrações, que facilitam o entendimento!

Há uma série de doenças relacionadas à deficiência de não existência de enzimas ou da presença de enzimas defeituosas.

p. ex. Doença de von Gierke

Deficiência da enzima Glicose-6-fosfatase , ou seja, que acomete o fígado (pois o músculo não possui tal enzima). Ocorre hipoglicemia de jejum não há como converter glicose-6-fosfato em glicose livre, determinando uma hipoglicemia quando em jejum. A estrutura do glicogênio é normal, o problema reside na não formação de glicose livre. Isso determina aumento dos depósitos de glicogênio hepático. Assim, a energia deverá ser obtida da degradação de lipídios. Dessa maneira, o sangue do indivíduo afetado terá excesso de lipídios, proveniente da degradação de tecido adiposo. O ácido graxo será liberado na corrente sanguínea, e a sua alta quantidade determinará uma hiperlipidemia. Ocorrerá hepatomegalia, devido à estocagem excessiva de glicogênio.