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GlicogGlicogêneseênese, Glicogen, Glicogenóólise e lise e Via das Pentoses FosfatoVia das Pentoses Fosfato

Alexandre HavtAlexandre Havt

Via das Pentoses FosfatoVia das Pentoses Fosfato

Via das Pentoses FosfatoVia das Pentoses Fosfato•• Via alternativa de oxidaVia alternativa de oxidaçção da glicoseão da glicose

��Ribose 5Ribose 5--fosfatofosfato��Pentose que compõe os Pentose que compõe os áácidos nuclcidos nuclééicos e coenzimasicos e coenzimas

��FormaFormaçção de intermedião de intermediáários da glicrios da glicóóliselise

��Nicotinamida adenina Nicotinamida adenina dinucleotdinucleotíídeodeo (NADPH)(NADPH)��Coenzima de processos de sCoenzima de processos de sííntese redutorasntese redutoras

��ReaReaçção contra compostos oxidantesão contra compostos oxidantes

•• A energia derivada da oxidaA energia derivada da oxidaçção da glicose ão da glicose ééarmazenada na forma de poder redutor armazenada na forma de poder redutor (NADPH) e não para a s(NADPH) e não para a sííntese de ATPntese de ATP

NADNAD++ versus NADPversus NADP++

NADPNADP++

Reduzido na Via das Reduzido na Via das PentosesPentoses

NADHNADHOxidado na Cadeia Oxidado na Cadeia Transportadora de Transportadora de

ElEléétronstrons

Oxidado em vias de Oxidado em vias de ssííntesentese

••SSííntese de AGntese de AG••SSííntese do Colesterolntese do Colesterol

Reduzido em vias Reduzido em vias degradativasdegradativas•• GlicGlicóóliselise

•• Ciclo do Ciclo do áácido ccido cíítricotrico

Vias AnabVias AnabóólicaslicasVias Vias CatabCatabóólicaslicas

NADPHNADPH(forma reduzida)(forma reduzida)

NADNAD++

(forma oxidada)(forma oxidada)

Etapas da Via das Pentoses FosfatosEtapas da Via das Pentoses Fosfatos

•• Etapa oxidativaEtapa oxidativa

��ProduProduçção de NADPHão de NADPH

��Glicose 6Glicose 6--fosfato fosfato –– RibuloseRibulose 55--fosfatofosfato

•• Etapa não oxidativaEtapa não oxidativa

��InterconversãoInterconversão entre glicentre glicíídios fosforiladosdios fosforilados

��RibuloseRibulose 55--fosfato fosfato

��Frutose 6Frutose 6--fosfato fosfato / / GliceraldeGliceraldeíídodo 33--fosfatofosfato

Xilulose 5-fosfatoRibose 5-fosfato

2

Poder Redutor de NADPHPoder Redutor de NADPH

•• FunFunçção na manutenão na manutençção da integridade celularão da integridade celular•• AssociaAssociaçção com ão com tripepttripeptíídeodeo glutationaglutationa

��GlutamatoGlutamato--CisteCisteíínana--GlicinaGlicina

��GlutationaGlutationa ativa proteativa proteíínas reduzindo seus grupos nas reduzindo seus grupos sulfidrilassulfidrilas

��Para manter sua aPara manter sua açção redutora a ão redutora a glutationaglutationaoxidada precisa ser reduzida por NADPHoxidada precisa ser reduzida por NADPH

SH

Poder Redutor da Poder Redutor da GlutationaGlutationa

InativaInativaçção dos Radicais Livresão dos Radicais Livres•• OxidaOxidaçção do Oão do O2 2 na CTE não completana CTE não completa

�� PerPeróóxido de hidrogênio (Hxido de hidrogênio (H22OO22))

�� OO22--

�� ÁÁgua oxigenadagua oxigenada

�� PeroxidaPeroxidaççãoão de AG de membranade AG de membrana

�� Danos a membranaDanos a membrana

�� FormaFormaçção de radicais livresão de radicais livres

�� Lise da membrana das hemLise da membrana das hemááciascias

•• ReduReduçção dos perão dos peróóxidosxidos

�� GlutationaGlutationa peroxidaseperoxidase

�� 2G2G--SH + RSH + R--OO--OO--H GH G--SS--SS--H + RH + R--OO--H + HH + H22OO

�� GlutationaGlutationa redutaseredutase

��GG--SS--SS--G + NADPG + NADPHH + + HH+ + 2G2G--SHSH + NADP+ NADP++

Metabolismo do Glicogênio:Metabolismo do Glicogênio:GlicogenGlicogenóólise e Glicogêneselise e Glicogênese

Metabolismo do GlicogênioMetabolismo do Glicogênio•• DefiniDefiniççãoão

��PolPolíímero de molmero de molééculas culas

de glicosede glicose

��Forma pela qual a Forma pela qual a

glicose glicose éé armazenadaarmazenada

��ReduReduçção da osmolaridadeão da osmolaridade

��Menor nMenor núúmero de mero de

partpartíículas em soluculas em soluççãoão

Metabolismo do GlicogênioMetabolismo do Glicogênio•• SSííntesentese

��FFíígadogado��ApApóós refeis refeiçção, 2ão, 2/3/3 da glicose absorvida da glicose absorvida éé polimerizadapolimerizada��11/3 /3 da reservada reserva muscularmuscular

��MMúúsculo esquelsculo esquelééticotico

•• DegradaDegradaççãoão��FFíígadogado

��Utiliza para controlar a glicemia Utiliza para controlar a glicemia ��Entre as refeiEntre as refeiçções ões �� Jejum noturnoJejum noturno

��MMúúsculo esquelsculo esquelééticotico��UtilizaUtilizaçção exclusivaão exclusiva��Demanda energDemanda energéética ultrapassa o aporte de oxigêniotica ultrapassa o aporte de oxigênio

��SSóó glicose pode ser usada em situaglicose pode ser usada em situaçção de anaerobioseão de anaerobiose��Conversão Conversão àà lactatolactato

3

GlicogenGlicogenóóliselise•• Processo de degradaProcesso de degradaçção do glicogênioão do glicogênio

��Sucessiva remoSucessiva remoçção de resão de resííduos de glicoseduos de glicose��Extremidades não redutorasExtremidades não redutoras��Glicogênio fosforilaseGlicogênio fosforilase

��PiridoxalPiridoxal fosfatofosfato��FosforFosforóóliselise das ligadas ligaçções ões αα1,41,4��Glicose 1Glicose 1--fosfato + Glicogênio (nfosfato + Glicogênio (n--1 res1 resííduos)duos)

GlicogenGlicogenóóliselise

Metabolismo do GlicogênioMetabolismo do Glicogênio

•• Enzima Enzima FosfoglicomutaseFosfoglicomutase

��Glicose 1Glicose 1--fosfato em glicose 6fosfato em glicose 6--fosfatofosfato

•• FFíígadogado

��Glicose 6Glicose 6--fosfato glicosefosfato glicose

•• MMúúsculo esquelsculo esquelééticotico

��Glicose 6Glicose 6--fosfato glicfosfato glicóólise lise lactatolactato

Glicose

6-fosfatase

GlicogenGlicogenóóliselise

•• Processo rProcesso ráápido e eficientepido e eficiente

��Enzimas de degradaEnzimas de degradaçção associadas aos grânulosão associadas aos grânulos

��Muitas extremidades não redutoras Muitas extremidades não redutoras

��Demanda energDemanda energéética altatica alta

��Mais de 50% degradado em segundosMais de 50% degradado em segundos

��DegradaDegradaçção não completaão não completa

��NNúúcleo redutor usado para resscleo redutor usado para ressííntesentese

GlicogêneseGlicogênese

•• SSííntese de glicogênio ntese de glicogênio

realizada por via diferente realizada por via diferente

da degradada degradaççãoão

•• Repetida adiRepetida adiçção de ão de

resresííduos de glicoseduos de glicose

��ResResííduos de glicose ativados duos de glicose ativados

��NucleotNucleotíídeo de uraciladeo de uracila

��UridinaUridina difosfato glicose difosfato glicose

((UDPUDP--glicoseglicose))

GlicogêneseGlicogênese

Glicose 1-fosfato + UTP UDP-Glicose + PPiGlicose 1-fosfato uridil transferase

Glicose + ATP Glicose 6-fosfato + ADP + H+

Hexoquinaseou

Glicoquinase

Glicose 6-fosfato Glicose 1-fosfatoFosfoglicomutase

4

GlicogêneseGlicogênese

UDP-Glicose + (Glicogênio)n

Glicogênio sintase (Glicogênio)n+1 + UDP

UDP + ATPNucleosídeodifosfatoquinase

UTP + ADP

PPi + H2O 2 Pi + H+Pirofosfatase

Glicose + 2ATP + (Glicogênio)n resíduos + H2O (Glicogênio)n+1 resíduos + 2ADP + 2Pi

Reação de síntese pode ser resumida assim:

GlicogêneseGlicogênese

•• Glicogênio sintase sGlicogênio sintase sóó

catalisa ligacatalisa ligaçções ões αα1,41,4

•• Enzima Enzima ramificadoraramificadora

((αα1,6)1,6)

��AmiloAmilo--4:6 4:6 transferasetransferase

��Transfere 6 a 7 resTransfere 6 a 7 resííduosduos

•• IncorporaIncorporaçção a um grupo ão a um grupo

não degradadonão degradado

GlicogêneseGlicogênese

•• GlicogeninaGlicogenina

��ProteProteíína que dna que dáá origem ao glicogênioorigem ao glicogênio

��Tirosina da Tirosina da glicogeninaglicogenina liga o 1liga o 1ºº UDPUDP--glicoseglicose

��GlicosilGlicosil transferasetransferase

��IncorporaIncorporaçção de 6 a 7 resão de 6 a 7 resííduos antes da aduos antes da açção ão

da glicogênio sintaseda glicogênio sintase

Fígado

RegulaRegulaçção do Metabolismo do ão do Metabolismo do GlicogênioGlicogênio

RegulaRegulaçção da Glicogenão da Glicogenóóliselise

•• MMúúsculo esquelsculo esquelééticotico

��Glicogênio fosforilaseGlicogênio fosforilase (GF) d(GF) díímero em duas formasmero em duas formas

��RegulaRegulaçção ão alostalostééricarica��Forma Forma aa éé insensinsensíível vel àà regularegulaçção ão alostalostééricarica

��Forma b (mForma b (múúsculo em repouso)sculo em repouso)

�� GFGF--b ativada por AMP que elevab ativada por AMP que eleva--se com a contrase com a contraçção ão muscularmuscular

�� Inibida por ATP e excesso de glicose 6Inibida por ATP e excesso de glicose 6--fosfatofosfato

2 ADP AMP + ATPGF-b

(inativa)

AMP

GF-b(ativa)

Adenilatoquinase

5

RegulaRegulaçção da Glicogenão da Glicogenóóliselise

•• MMúúsculo esquelsculo esquelééticotico

��Glicogênio fosforilaseGlicogênio fosforilase

��RegulaRegulaçção Covalenteão Covalente�� FosforilaFosforilaçção de uma Serina na forma bão de uma Serina na forma b

��AtivaAtivaçção e fosforilaão e fosforilaçção feita porão feita por::

��Glicogênio fosforilase quinase (Glicogênio fosforilase quinase (GFqGFq))

GF-b(inativa)

P

GF-a(ativa)

αααα ββββ γγγγδδδδ

αααα ββββ γγγγδδδδ

P

P

Ca+2 Ca+2

GFqinativa

GFqativa

44

Ca+2 Ca+2

P

GF-a(ativa)

AMP

Cascata EnzimCascata Enzimáática da Degradatica da Degradaçção ão do Glicogêniodo Glicogênio

RegulaRegulaçção da Glicogêneseão da Glicogênese

•• MMúúsculo sculo esquelesquelééticotico

��Glicogênio sintaseGlicogênio sintase��Efeito inverso Efeito inverso àà

degradadegradaççãoão

��Forma Forma fosforiladafosforilada

�� InativaInativa

��Forma Forma desfosforiladadesfosforilada

�� AtivaAtiva

Controle da GlicogêneseControle da Glicogênese

RegulaRegulaçção do Metabolismo do ão do Metabolismo do Glicogênio no FGlicogênio no Fíígadogado

•• DegradaDegradaçção estimulada pelo ão estimulada pelo GlucagonGlucagon e e não pela adrenalinanão pela adrenalina

•• Insulina não intervInsulina não intervéém no transporte da m no transporte da glicose no hepatglicose no hepatóócitocito��CaptaCaptaçção ão éé indiretamente aumentada pela indiretamente aumentada pela

ssííntese de ntese de glicoquinaseglicoquinase estimulada pela insulinaestimulada pela insulina

•• RegulaRegulaçção da glicose sobre o metabolismo ão da glicose sobre o metabolismo do glicogênio no fdo glicogênio no fíígadogado

Glicose Estimula Glicogênese no Glicose Estimula Glicogênese no FFíígadogado