Glicogênio. Glicogênese. Glicogenólise. Glicose-6-fosfato. Glicólise. Gliconeogênese. Lactato

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2 Glicogênio Glicogenólise Glicogênese Glicose-6-fosfato Glicólise Gliconeogênese Lactato

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4 Glicogênio: : polissacarídeo de reserva nas células animais hepatócito

5 Glicogênio Principal polissacarídeo de reserva das células animais. É encontrado em todas as células mas é abundante no fígado e músculo esquelético onde ocorre como grânulos (agregados) citoplasmáticos. Como a amilopectina é um polímero de glicose com ramificação. Os resíduos de glicose estão ligados por ligações α-1,4 e ramificações α-1,6 Fígado (pode constituir cerca de 10 % peso úmido) e músculo esquelético (1-2% peso úmido) Como as reservas são pequenas a ingestão deve ser próxima da taxa de utilização diária Regula níveis de glicose no sangue e reserva de glicose para atividade muscular intensa

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9 Formação de hemiacetais e hemicetais Formação das duas formas cíclicas da D-glicose Aldeído do C-1 com OH do C-5 forma a ligação Hemiacetal e produz dois Estereoisômeros: anômero α e β 1/3 2/3

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12 Glicogênio é estocado no músculo e fígado por razões diferentes Fígado manutenção da glicemia Músculo produção de ATP No homem, o glicogênio armazenado dura entre 12 e 24 h durante o jejum, dependendo de o indivíduo estar confinado ou correndo loucamente

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14 Degradação do glicogênio: glicogenólise Glicogênio hepático: é degradado produzindo glicose para manter a glicemia Glicogênio muscular : é degradado para produzir energia para a própria fibra muscular em contração intensa

15 O exercício físico mobiliza glicogênio muscular para formação de ATP Fibras musculares vermelhas têm um fluxo sanguineo rico. Têm muita mitocôndria e mioglobina. Glicogênio CO 2 + H 2 O Fibras brancas têm menos mioglobina e menos mitocôndrias. Glicogênio Lactato Exemplo: peito e coxa de galinha A maioria dos músculos esqueléticos do corpo humano é uma mistura de fibras vermelhas e brancas- permite contração rápida e sustentada.

16 A glicogênio fosforilase inicia a glicogenólise por remoção de resíduos do terminal não-redutor (Fosforólise do glicogênio) Na fosforólise do glicogênio, o Pi é usado para clivar ligações α-1,4, Gerando glicose 1-fosfato

17 A fosforólise pode ser comparada a hidrólise Hidrólise: ROOR' + HOH ROOH + R OH Fosforólise: R-O-R' + HO-PO 3 2- R-OH + R'-O-PO 3 2-

18 Glicogênio-fosforilase de músculo de coelho

19 Cofator, derivado da vitamina B6. Na fosforilase o grupo fosfato participa da catálise atuando como catalisador ácido-base geral

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21 1- Formação do complexo Ternário E + Pi + glicogênio

22 2- Formação o oxônio intermediário Envolvendo catálise ácida pelo Pi facilitada pela transferência de Protons do PLP

23 Glicose 1-Fosfato

24 Enzyme-Ser-OPO 3 2 Enzyme-Ser-OH Enzyme-Ser-OPO 3 2 CH 2 OH H H OH OH H O H OH glicose-1-fosfato H H O H H O H H OH H OH H OPO CH 2 OPO 3 CH 2 OPO 3 OH H OH OPO 3 2 OH H glicose-6-fosfato OH H OH Fosfoglicomutase catalisa a reação reversível:: glicose-1-fosfato glucose-6-fosfato Um grupo serine OH do sítio ativo doa e recebe o Pi O bifosfato não é liberado. A fosfoglicerato mutase tem um mecanismo similar mas utiliza His para a transferência do grupo fosfato.

25 (Glicose)n + Pi ( Glicose) n-1 + Glicose-1-Pi Glicogênio fosforilase Glicose-1-Pi Glicose-6-Pi Fosfoglicomutase No fígado Glicose-6-Pi + H 2 O Glicose + Pi Glicose-6-fosfatase

26 Uma enzima cortadora de ramos é necessária para a glicogenólise 4 resíduos antes da ramificação a Glicogênio fosforilase para. Entra a desramificadora

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28 Glicogenólise e o destino do glicogênio degradado no fígado e tecidos periféricos

29 Regulação da Glicogênio Fosforilase Regulada Alostéricamente Modificação Covalente Hormonal

30 Regulação por modificação covalente Predomina no músculo em repouso Adrenalina- músculo Glucagon- fígado Glicogênio fosforilase

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34 Regulação Alostérica No músculo, o sinal para a contração muscular [Ca 2+ ] Ativa a fosforilase b quinase

35 Regulação alostérica Ativada alostericamente por AMP, contracões vigorosas Quando o nível de ATP aumenta, o ATP bloqueia o sítio alostérico inativando a fosforilase Insensível a regulação alostérica

36 A fosforilase fosfatase remove o fosfato da fosforilase a Retorno ao repouso

37 A fosforilase do glicogênio é um sensor do nível glicose no fígado Quando a glicemia está normal, A glicose entra no fígado e se liga a sítios alostéricos na fosforilase a Isso provoca uma mudança conformacional Que expõe as Ser fosforiladas a ação da fosfatase

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41 A Síntese do Glicogênio Repetidas adições de glicose às extremidades de um núcleo de glicogênio

42 degradação síntese

43 Glicogênese Nucleotídeo de uracila

44 A primeira reação é a da glicoquinase no fígado ou hexoquinase em tecidos periféricos

45 Fosfoglicomutase transforma glicose 6-fosfato em glicose 1-fosfato Glicose 6-fosfato glicose 1-fosfato Enzyme-Ser-OPO 3 2 Enzyme-Ser-OH Enzyme-Ser-OPO 3 2 CH 2 OH H O H OH H OH H OH glicose-1-fosfato H H O H H O H H OH H OH H OPO CH 2 OPO 3 CH 2 OPO 3 OH H OH OPO 3 2 OH H glicose-6-fosfato OH H OH

46 A energia de hidrólise do PPi é utilizada para promover a reação, torná-la exergônica

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48 H OH CH 2 OH O H OH H H O O P OH H glucose-1-phosphate UDP-Glucose Pyrophosphorylase O + O O O P O P O O O PP i O O O P O O UTP O HN O N CH 2 O H H H OH H OH CH 2 OH HN H H OH O H H O O O N OH H OH O P O O P O O CH 2 H O H UDP-glucose H OH H OH

49 O papel dos nucleotídeos ligados a açúcar foi descoberto por Luis Leloir ( ) A hidrólise do PPi é Bastante exergônica ( KJ. Mol -1 ) Dirigindo a reação

50 A glicogênio sintase transfere o resíduo glicosil ativado de UDP-glicose para o C4 de um resíduo da cadeia de glicogênio em crescimento para formar nova ligação glicosídica do grupo hidroxila do C1 do açúcar ativado

51 O UDP formado e convertido de volta a UTP pela nucleosídeo difosfato quinase UDP + ATP UTP + ADP

52 A glicogênio sintetase não forma as reações glicosídicas α-1,6 Uma vez formada uma cadeia com pelo menos 11 resíduos, uma enzima ramificadora remove um bloco de cerca de 7 resíduos e transfere para a outra cadeia para produzir ligação α-1,6 Enzima ramificadora 1,4- α-glucano

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54 A extremidade redutora da glicose (C1) é sempre adicionada a uma extremidade nãoredutora (C4) Cada molécula de glicogênio deveria ter uma extremidade redutora mergulhada dentro do seu núcleo. Não tem extremidade redutora livre pq o único aldeído potencialmente livre é ligado covalentemente a uma proteína chamada glicogenina

55 Glicogenina é necessária para a síntese de Glicogênio Um iniciador ou primer é necessário para a síntese do glicogênio. O próprio glicogênio é o iniciador, uma vez que a síntese do glicogênio adiciona unidades glicosil a noléculas núcleo de glicogênio que estão quase que invariavelmente presentes em células. Glicogenina- um polipeptídeo de 332 aminoácidos funciona como iniciador. Glicogenina é uma enzima que se auto-glicosila. Ela forma uma cadeia de resíduos glicosil nela mesma com ligações α-1,4.

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58 SÍNTESE DO GLICOGÊNIO

59 Balanço para a síntese do glicogênio (Glicose) n + glicose + 2 ATP + H 2 O (Glicose) n+1 +2 ADP + 2 Pi + 2H+

60 Regulação da Glicogênio Fosforilase Regulada Alostéricamente Modificação Covalente Hormonal

61 Regulação por modificação covalente Predomina no músculo em repouso Adrenalina- músculo Glucagon- fígado Glicogênio fosforilase

62 Regulação alostérica Ativada alostericamente por AMP, contracões vigorosas Quando o nível de ATP aumenta, o ATP bloqueia o sítio alostérico inativando a fosforilase Insensível a regulação alostérica

63 A fosforilase fosfatase remove o fosfato da fosforilase a Retorno ao repouso

64 A fosforilase do glicogênio é um sensor do nível glicose no fígado Quando a glicemia está normal, A glicose entra no fígado e se liga a sítios alostéricos na fosforilase a Isso provoca uma mudança conformacional Que expõe as Ser fosforiladas a ação da fosfatase

65 Regulação da Glicogênio Sintetase insulina Glucagon (fígado) ativa a adrenalina (músculo)

66 Doenças do glicogênio ou Glicogenoses Erros metabólicos determinados por deficiências enzimáticas que repercutem na síntese ou degradação do glicogênio.

67 Doenças do Metabolismo de Glicogênio: von Gierke Deficiência de glicose-6-fosfatase -Há acumulo de glicogênio estruturalmente conservado no fígado e no rim - Hipoglicemia de jejum, fraqueza -Tratamento: Inibir absorção de glicose hepática Alimentação intragástrica contínua Transplante hepático

68 Doenças do Metabolismo de Glicogênio: Cori Deficiência de enzima desramificadora (amilo - 1,6 - glicosidase) - Há acumulo de glicogênio com cadeias curtas no fígado e músculo - Hipoglicemia, fraqueza muscular -Menor gravidade que von Gierke (fosforólise e neoglicogênese conservadas) -Tratamento: Alimentação freqüente, rica em proteínas

69 Doenças do Metabolismo de Glicogênio: Andersen -Deficiência de enzima ramificadora - Sintomas muito severos de disfunção hepática na infância -Acúmulo de glicogênio anormal no fígado, em forma de agulhas - Tratamento: transplante hepático

70 Doenças do Metabolismo de Glicogênio: McArdle - Deficiência de glicogênio fosforilase muscular - Cãibras musculares dolorosas durante esforço físico intenso e inicial -Recuperação após vasodilatação, que aumenta oferta de glicose e lipídeos - Tratamento: Evitar exercícios vigorosas

71 Classificação das Glicogenoses Forma Hepática Forma Miopática Forma Generalizada

72 Resumo Glicogenose tipo D. von Gierke D. de Cori D. de Anderson D. de McArdle D. de Hers Órgãos afetados fígado, rim fígado, coração generalizada músculo fígado Deficiência enzimática glicose-6-fosfatase desramificadora amilo-1,6 1,4 transglicosilase fosforilase fosforilase (50%) VII VIII músculo fígado, músculo fosfofrutoquinase fosforilase quinase

73 Manifestações clínicas comuns nas Glicogenoses Acúmulo de glicogênio normal. Glicogênio pouco ramificado. Glicogênio c/ ramificação excessiva. Hepatomegalia. Hipoglicemia. Hipoglicemia do jejum, convulsões e retardo mental. Hiperlactacidemia. Insuficiência hepática progressiva e morte. Cãibras musculares e hipolactacidemia após exercícios.

74 Forma Hepática: Fígado: Sintetiza, armazena e degrada o glicogênio Mantém a glicemia Disfunção hepática: Depósito de glicogênio com hepatomegalia e hipoglicemia

75 Caso Clínico: Uma paciente com 12 anos apresentava o abdome acentuadamente aumentado.ela referia na história freqüentes episódios de fraqueza, sudorese e palidez que eram eliminados por alimentação. Seu desenvolvimento fora relativamente lento; sentou-se com 1 ano, andou sozinha com 2 anos, e estava indo mal na escola. O exame físico indicou pressão arterial 110/58 mmhg;38 graus; 22,4 Kg(baixo);estatura 122cm(baixo).A paciente apresentava pulmões limpos e coração normal.uma discreta distensão venosa estava presente em um abdome proeminente.o fígado estava aumentado,mas rins e baço não foram sentidos à palpação.

76 Caso Clínico: Caso Clínico: Os resultados dos exames de laboratório, de uma amostra de sangue colhida em jejum, foram os seguintes: Glicose 2.8 (normal mmol/l) Lactato 6.6 ( ) Ác. Graxos livres 1.6 (normal mmol/l) Triglicerídios 3.15 (normal 1,5 g/l) Uma amostra de tecido hepático para biópsia foi obtida por incisão abdominal. O fígado era muito grande, cor de camurça,firme, mas não cirrótico.não havia reação inflamatória presente.conteúdo de glicogênio era 11g/100g de fígado (normal 8%) e o conteúdo de lipídios era 20,2g/100g de fígado (normal é menos de 5%). A estrutura do glicogênio hepático era normal.

77 Caso Clínico: As seguintes medidas enzimáticas foram obtidas do tecido hepático: Glicose 6 fosfatase 22 (normal 214+/-45) Fosforilase 24 (normal 22 +/-3) Fosfoglicomutase 27 (normal 25 +/- 4) Qual o diagnóstico?

78 Referências Baynes, J.; Dominiczak, M.H. Bioquímica Médica. São Paulo: Editora Manole Ltda., Campbell, Peter N. Biochemistry. Saunders College Publishing Harcourt Brace College Publishers, 2 a Edição, Champe, P.C. e Harvey, R.A. Bioquímica ilustrada. Porto Alegre: Artes Médicas, Cohn, R. M.; Roth,Karl S. Biochemistry and Disease. Williams & Wilkins, 1996 Gillhan, B.; Papachristodoulou, D.K.; Thomas, J.H. Wills' Biochemical Basis of Medicine,. London, Arnold, 2001 Marks, D.B.; Marks, A.D.; Smith, C.M. Basic Medical Biochemistry, a Clinical Approach. Baltimore, Williams & Wilkins, Montgomery, R.; Conway, T.W.; Spector, A. A. Bioquímica: uma abordagem dirigida por casos. Porto Alegre: Artes Médicas, Siqueira, A.J.S.; Remião, J.O.R. e Azevedo, A.M.P. Bioquímica: Um Guia de Estudos. Porto Alegre, Sulina, Riegel, R. E.; Bioquímica.3ª Ed.São Leopoldo: Editora UNISINOS, 2003 Voet, D.; Voet, J.G.; Pratt, C.W. Fundamentals of Biochemistry. New York, John Wiley & Sons, Inc., 1999.

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84 Regulação por modificação covalente Predomina no músculo em repouso Adrenalina- músculo Glucagon- fígado Glicogênio fosforilase

85 Regulação alostérica Ativada alostericamente por AMP, contracões vigorosas Insensível a regulação alostérica

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