Glicogenólise e Gliconeogênese: Mecanismos e Regulação

Glicogenólise: 1. Degradação do glicogênio para liberar glicose; 2. Trabalho muscular; 3. Glicose usada para ATP e contração muscular; 4. Repouso ou jejum; 5. Manutenção da glicemia. Enzima desramificadora quebra ligações alfa 1,6 (mais difícil de quebrar, então a enzima desramificadora vai quebrar o glicogênio em várias glicoses para ser mais difícil de degradá-lo). Forma uma cadeia linear de glicose. Glicogênio fosforilase (regulador da via) quebra ligações alfa 1,4 (cadeias lineares) e libera glicose-1-fosfato. Fosfoglicomutase atua transformando G1P em G6P (precisa se transformar para trabalhar no sítio que ela deseja - músculo ou tecidos extra-hepáticos) → G6P vai atuar nos músculos. Glicose-6-fosfatase (ocorre somente no fígado) retira o grupamento 6 fosfato e deixa apenas a glicose livre no sangue.

Diferença de degradação do glicogênio no músculo e no fígado (glicogenólise):

• No músculo: 1. Fornecer glicose para a produção de energia durante contrações musculares, especialmente durante exercícios intensos; 2. Regulada localmente e é ativada pela demanda por energia dentro das próprias células musculares; 3. A enzima envolvida na glicogenólise muscular é a glicogênio fosforilase, que catalisa a quebra do glicogênio em moléculas de glicose-1-fosfato; 4. Glicose-1-fosfato resultante é convertida em glicose-6-fosfato pela enzima fosfoglicomutase; 5. Glicose-6-fosfato pode ser metabolizada para fornecer energia através da via da glicólise ou ser liberada diretamente para a corrente sanguínea para ser utilizada por outros tecidos.
• No fígado: 1. O fígado atua como uma central de regulação do metabolismo de glicose no corpo, mantendo os níveis de glicose sanguínea dentro de limites normais; 2. Regulada principalmente por hormônios, como o glucagon e a insulina, que são liberados em resposta a baixos ou altos níveis de glicemia; 3. A enzima chave na glicogenólise hepática é a glicogênio fosforilase; 4. No entanto, ao contrário do músculo, o fígado expressa uma enzima adicional chamada glicose-6-fosfatase, que converte glicose-6-fosfato em glicose livre; 5. Essa glicose livre é liberada no sangue para fornecer energia para outros tecidos ou manter os níveis normais de glicose no sangue durante períodos de jejum ou exercício prolongado.

Reações e enzimas envolvidas na glicogenólise:

Dentro da célula formando longa cadeia de glicos. A glicose não-redutora será fosforilada pela enzima glicogênio fosforilase.

1. Glicogênio fosforilase: adiciona um fosfato no carbono 1, mas ela só consegue clivar as ligações alfa 1,4;
2. Enzima desramificadora: desfaz a ramificação do glicogênio, liberando glicose por hidrólise;
3. Enzima fosfoglicomutase: transforma glicose-1-fosfato em glicose-6-fosfato, fosforilando o carbono 6 e desfosforilando o carbono 1. Glicose vai para o processo de glicólise (quebra).

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Gliconeogênese: Formação de nova glicose.

Etapas irreversíveis: 1. Conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato via oxaloacetato; 2. Desfosforilação da frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato pela frutose-1,6-bifosfatase; 3. Desfosforilação da G6P pela glicose-6-fosfatase.

Formas de regulação:

1. Por enzimas: I. A piruvato-carboxilase (que converte piruvato em oxaloacetato) é ativada com o acúmulo de acetil-CoA; II. A piruvato cinase (que converte fosfoenolpiruvato em piruvato) é inibida pela fosforilação gerada pelo glucagon; III. A glicocinase é inibida pelo aumento de frutose-6-fosfato.
2. Pela Frutose-2,6-bifosfato: I. Regulador alostérico que ativa a PFK1 e inativa a frutose-1,6-bifosfatase; II. A enzima PFK2 cinase transforma a frutose-6-fosfato em frutose-2,6-bifosfato (que ativa a PFK1); III. O glucagon fosforila a PFK2 cinase (inativando-a) e reduz a quantidade de frutose-2,6-bifosfato. Assim, inativa a PFK1 e ativa a frutose-1,6-bifosfatase.

Cascata de sinais reguladores de glicemia:

Glicemia alta: → insulina → proteína G ativa → adenilato ciclase + ATP = AMP cíclico → ativa a PKA → ativa fosfatase → tira o fosfato do glicogênio sintase e da fosforilase → reduz glicose/glicemia = glicogênio.

Glicemia baixa: → glucagon → proteína G ativa → adenilato ciclase + ATP = AMP cíclico → PKA → ativa fosforilase → aumenta glicogenólise → glicose-1-fosfato → glicose no sangue → aumenta glicemia.

Regulação da glicemia:

Glicemia: concentração de glicose no sangue.

Fontes de glicose: 1. Dieta (ocorre depois de um aumento da glicemia após refeições); 2. Glicogenólise (degradação do glicogênio após um período de jejum, porque a glicemia fica mais baixa); 3. Gliconeogênese (síntese de glicose pelo fígado); 4. Ciclo de Cori (opera durante um exercício intenso, quando o metabolismo aeróbico não provê a energia necessária. O lactato é conduzido via corrente sanguínea para o fígado, onde é reconvertido pela lactato desidrogenase a piruvato e transformado em glicose pela gliconeogênese); 5. Ciclo da glicose-alanina.

Regulação hormonal da glicemia: Insulina ativa a síntese de glicogênio, aminoácidos e lipídios, além do ciclo de Krebs; Glucagon ativa a degradação de glicogênio, aminoácidos e lipídios e síntese de nova glicose (não tem atuação no músculo e tecido adiposo); Cortisol aumenta a gliconeogênese, liberação de ácidos graxos e degradação de proteínas (atua no músculo, fígado e tecido adiposo). → Presente no estresse.

Jejum de noite: glicogenólise e gliconeogênese; Jejum prolongado: gliconeogênese; Estresse: cortisol ativa a gliconeogênese; Diabetes: ausência de insulina ou falha nos receptores → glicogenólise e gliconeogênese.