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Metabolismo do Glicogénio
SO14FMUC
Bioquimica I2009/2010
Grupo 9
Alexandra CarvalhoCatarina LopesCatarina ElzenCatarina PatronilloCátia FerreiraCátia SantaCláudia Silva
Objectivos
Analisar as vias de síntese e degradação do glicogénio;
Identificar as enzimas e outros factores responsáveis pela regulação dessas vias;
Explicar os processos de regulação dometabolismo do glicogénio e o seu papel na manutenção da glicémia.
Glicogénio• Polímero de moléculas de glicose de tamanho variável.
Glicogénio Reserva energética nas células animais, funcionando como alternativa aos lípidos.
Existe no citosol de todas as células do organismo, essencialmente no fígado e nos músculos esqueléticos.
Libertado para o sangue e tecidos
Consumo próprio
Importância do glicogénio Permite a acumulação de glicose nas células sem aumentar a
pressão osmótica no seu interior.
O fígado acumula a glicose sob forma de glicogénio quando há um aumento considerável da glicémia e liberta-a quando há uma diminuição, actuando, assim, como um regulador da glicémia no sangue.
Nos músculos esqueléticos, a acumulação do glicogénio acontece durante o repouso e quando a glicémia está elevada.
Síntese de glicogénio (Glicogénese)
1. Fosforilação da glicose, originando a glicose -6-P.
Hexocinase (músculo)
Glucocinase (fígado)
Hexocinase
Síntese de glicogénio (Glicogénese)
2. Glicose-6-P Glicose-1-P
Glc-6-P Glc-1-P
Fosfoglucomutase
Síntese de glicogénio (Glicogénese)
3. Glc-1-P + UTP UDP-glc + PPi
UDP-glucose pirofosforilase
Síntese de glicogénio (Glicogénese)
4. Glicogénio(n) + UDP-glc↔Glicogénio(n+1) + UDP
Glicosiltransferase (8 primeiras oses)Glicogénio sintase (restantes oses)
Glicogenina (primer)
Glicogenina(tirosina 194)
UDP-glucose
Complexo glicogenina –
Glicogénio Sintase
Adição de +7 resíduosde glicose
Glicosiltransferase
Glicogenina
Continua alongamento da cadeia principal
vGlicogénio
Sintase
Ramificações
Enzima responsável pela formação de ramificações:• (α1 - 4, α1 - 6)-transglucosidase
Enzima responsável pelo alongamento das ramificações:• Glicogénio sintase
Solubilidade e terminais não redutores
Velocidade de síntese e degradação
Degradação do glicogénio (Glicogenólise)
Neste mecanismo é necessária a acção conjunta de duas enzimas:
Glicogénio fosforilase (degradação do glicogénio) Enzima desramificadora (remodulamento do
glicogénio)
Glicogénio Fosforilase
Glicogénio fosforilase
Enzima principal na degradação de glicogénio Cliva as ligações α-1,4 pela adição de um ortofosfato (Pi) –
fosforólise. Produz glicose-1-fosfato. O fosfato de piridoxal é um cofactor essencial.
Enzima desramificadora (amilo-1,6- glucosidase)
A enzima desramificadora é uma enzima bifuncional:
- Transferase
- glucosidase (α 1→6)
Transformação da “dextrina limite”, estrutura ramificada,
numa estrutura linear.
Fosfoglucomutase
• Cataliza a isomerização de glicose-1-P a glicose-6-P
Regulação do metabolismo do glicogénio
Glicogénio
Glucose
GlicogénioFosforilase
GlicogénioSintase
Regulação do metabolismo do glicogénio
GlicogénioSintase
GlicogénioFosforilase
Forma Activa (a) Forma Activa(a)
Forma Inactiva (b) Forma Inactiva (b)
FosfataseFosfataseFosforilase Cinase Fosforilase Cinase
Nota:Fosforilase Cinase – Fosforilação – Degradação do GlicogénioFosfatase – Desfosforilação – Síntese do Glicogénio
Fosfatase 1 (PP1)
Enzimas principais
Reguladas por :- Mecanismos
alostéricos- Fosforilação reversível
Associados a reacções enzimáticas em cadeia
como resposta
Aumento:[Ca2+],[AMP] [Glucose][Hormonas]
InsulinaGlucaginaAdrenalina
Mecanismos de regulação do glicogénio
Músculo FígadoActivação da glicogénio fosfatase
Activação da glicogénio sintase
Activação da glicogénio fosforilase
Activação da glicogénio sintase
↑Ca 2+ ↑ATP Glucagina
↑AMP ↑Glicose 6-P ↓Glicose Insulina
↑Adrenalina (cAMP)
A glucagina e a adrenalina promovem a degradação do
glicogénio:
Activam o glicogénio fosforilase inactivam o
glicogénio sintase
A insulina activa uma proteína cinase que
vai activar a PP1
Impede a degradação do glicogénio e favorece
a sua síntese
↑[Ca 2+ ]no citosol activam
Fosforilase cinase
Degradação do glicogénio
As alterações na actividade enzimática produzidas pelas proteínas cinases são reconvertidas por proteínas fosfatases PP1.
Fosfatase 1 (PP1)
Desfosforila o glicogénio sintase b, transformando-o na
sua forma activa
Acelera a síntese do glicogénio
Inactiva a fosforilase cinase e a fosforilase pela desfosforilação
destas enzimas
Reverte os efeitos da cadeia de fosforilação
Diminui a velocidade de degradação do glicogénio
Fosfatase 1
Glicogénio Fosforilase
É o foco da regulação feita
Hormonas – fosforilação reversívelAdrenalinaInsulinaGlucagina
Efectores alostéricos que sinalizam o estado energético da célula
AMP, ATP GlicoseGlicose 6-P
Glicogénio fosforilase
Muscular Hepática
+ se ↑AMP- se ↑ ATP- se ↑ [Glicose 6 –P]
- se ↑[glicose] insensível [AMP]
Mantém a glicémia
A sua activação implica a inactivação da glicogénio sintase
O músculo utiliza glicose para
produzir a sua energia própria
Hormonas – fosforilação reversível
Libertação de Adrenalina
Leva à formação de cAMP
Activa glicogénio fosforilase
↑ Degradação de glicogénio
↑Glicémia
A adrenalina estimula de forma mais marcante o músculo. O fígado é estimulado pela glucagina.Exercício Stress ↓ Glicose
Insulina
A insulina estimula a síntese do glicogénio por activar a PP1
Desfosforila o glicogénio sintase b, transformando-o na
sua forma activa
Acelera a síntese do glicogénio
↓ [Glicose] no sangue
Doença Enzima Defeituosa Órgão Afectado
Glicogénio no órgão afectado
CaracterísticasClínicas
De Von Gierke
Glicose 6-fosfatase ou sistema de transporte
Fígado e Rim Quantidade Aumentada
Dilatação maciça do fígado; atrasos do desenvolvimento; hipoglicémia grave
De Pompe A -1,4-Glicosidade Todos Aumento maciço da quantidade
Insuficiência cardiorespiratória; causa morte(<10 anos)
De Cori Amilo – 1,6-glicosidade
Músculo e Fígado
Quantidade Aumentada
= Von Gierke mas com evolução mais suave
De Anderson Enzima Ramificadora Fígado e Baço Quantidade normal
Cirrose progressiva do fígado; insuficiência hepática
De McArdle Fosforilase Músculo Quantidade
aumentadaCãibras musculares dolorosas
De Hers Fosforilase Figado Quantidade aumentada
= Von Gierke mas com evolução mais suave
Doenças de armazenamento do Glicogénio
Bibliografia Berg, J.M.; Stryer, L.; Tymozko, J.L. (2006).Biochemistry. 6ªedição, W. H.
Freeman & Company.
http://www2.ufp.pt
http://www.portalfarmacia.com.br
www.icb.ufmg.br
users.med.up.pt
QUINTAS, Alexandre; PONCES Freire, Ana; HALPERN, Manuel; Bioquímica, Organização molecular da vida, lidel, pp430-438
MURRAY, Robert; GRANNER, Daryl; MAYES, Peter; RODWELL, Victor, Harper’s Ilustrated Biochemistry, twenty-sixth edition, 2003