O glicogênio é uma forma de armazenamento de glicose nos animais, incluindo os seres humanos. É uma molécula complexa formada por unidades de glicose ligadas entre si por ligações glicosídicas. Sua estrutura ramificada permite um armazenamento eficiente de glicose nos músculos e no fígado, onde é utilizado como fonte de energia durante o exercício físico e em períodos de jejum.
A síntese do glicogênio ocorre principalmente no fígado e nos músculos, sendo regulada pela insulina e pelo glucagon, hormônios que controlam os níveis de glicose no sangue. Já a degradação do glicogênio é catalisada pela enzima glicogênio fosforilase, que quebra as ligações glicosídicas liberando glicose para ser utilizada como fonte de energia.
Além de ser uma reserva de energia, o glicogênio desempenha funções importantes na regulação dos níveis de glicose no sangue e na manutenção do equilíbrio energético do organismo. Sua deficiência está associada a doenças como a glicogenose, um grupo de distúrbios genéticos que afetam a síntese ou degradação do glicogênio.
Qual a importância do glicogênio no organismo humano?
O glicogênio é uma forma de armazenamento de glicose nos organismos animais, incluindo os seres humanos. Ele é uma molécula complexa formada por unidades de glicose ligadas entre si por ligações glicosídicas. A estrutura ramificada do glicogênio permite que ele seja rapidamente sintetizado e degradado, fornecendo uma fonte rápida de energia para as células.
Uma das principais funções do glicogênio no organismo humano é manter os níveis de glicose no sangue dentro de uma faixa adequada. Quando os níveis de glicose estão altos, o excesso é armazenado na forma de glicogênio no fígado e nos músculos. Quando os níveis de glicose estão baixos, o glicogênio é degradado para liberar glicose na corrente sanguínea, mantendo assim a homeostase do organismo.
Além disso, o glicogênio também é importante durante atividades físicas intensas, como exercícios aeróbicos ou anaeróbicos. Durante o exercício, os músculos utilizam o glicogênio como fonte de energia, garantindo um suprimento constante de glicose para as células musculares. Isso ajuda a melhorar o desempenho físico e a resistência durante o treino.
Em resumo, o glicogênio desempenha um papel fundamental no metabolismo energético do organismo humano. Sua síntese e degradação são cuidadosamente reguladas para garantir um suprimento constante de glicose para as células, mantendo assim o equilíbrio energético do corpo. Portanto, é essencial manter um bom estoque de glicogênio para garantir o bom funcionamento do organismo e a manutenção da saúde.
Como ocorre a degradação do glicogênio no organismo humano?
O glicogênio é uma forma de armazenamento de glicose nos animais, incluindo os seres humanos. Ele é armazenado principalmente no fígado e nos músculos esqueléticos, onde é utilizado como uma reserva de energia. A degradação do glicogênio é um processo controlado pelo organismo para liberar glicose quando necessário.
Quando o organismo necessita de energia, como durante o exercício físico, ocorre a degradação do glicogênio. Esse processo é mediado pela enzima glicogênio fosforilase, que quebra as moléculas de glicogênio em unidades de glicose-1-fosfato. Em seguida, a enzima glicose-6-fosfatase converte o glicose-1-fosfato em glicose livre, que pode ser utilizada pelas células para produzir energia.
A degradação do glicogênio é regulada por hormônios como a insulina e o glucagon. A insulina estimula a síntese de glicogênio, enquanto o glucagon estimula a sua degradação. Essa regulação hormonal garante que o organismo mantenha níveis adequados de glicose no sangue, mesmo durante períodos de jejum ou atividade física intensa.
Em resumo, a degradação do glicogênio no organismo humano é um processo controlado que fornece glicose para as células quando necessário. Esse processo é mediado por enzimas específicas e regulado por hormônios, garantindo o equilíbrio dos níveis de glicose no organismo.
O processo de síntese do glicogênio: entenda como ocorre essa importante função fisiológica.
O glicogênio é uma molécula essencial para o armazenamento de energia em nosso corpo. Sua síntese ocorre principalmente no fígado e nos músculos, sendo regulada por diversas enzimas e hormônios.
Para que o glicogênio seja sintetizado, é necessário que haja uma fonte de glicose disponível. A primeira etapa desse processo é a conversão da glicose em glicose-6-fosfato, por meio da enzima glicocinase. Em seguida, a enzima glicogênio sintase atua adicionando moléculas de glicose ao glicogênio em crescimento.
À medida que o glicogênio vai sendo sintetizado, a enzima ramificação de glicogênio também atua, criando ramificações na molécula para aumentar sua eficiência na liberação de glicose quando necessário.
Após a síntese do glicogênio, ele fica armazenado nas células hepáticas e musculares, pronto para ser utilizado como fonte de energia quando necessário. Esse processo é fundamental para a regulação dos níveis de glicose no sangue e para garantir que tenhamos energia disponível durante atividades físicas intensas.
Em resumo, a síntese do glicogênio é um processo complexo e altamente regulado, que garante o armazenamento adequado de energia em nosso organismo. É essencial entender como esse processo ocorre para manter nossa saúde e bem-estar em dia.
Etapas da degradação da glicose: conheça as 3 fases do processo metabólico.
Glicogênio é uma molécula complexa formada por unidades de glicose, que é armazenada principalmente no fígado e nos músculos. Sua síntese e degradação são processos essenciais para a regulação dos níveis de glicose no organismo. A degradação do glicogênio ocorre em três fases principais, que são: glicogenólise, glicólise e oxidação do piruvato.
A glicogenólise é o primeiro passo da degradação do glicogênio, no qual a enzima glicogênio fosforilase quebra as ligações glicosídicas entre as unidades de glicose, liberando glicose-1-fosfato. Em seguida, a glicose-1-fosfato é convertida em glicose-6-fosfato pela enzima fosfoglucomutase.
A segunda fase, glicólise, é responsável por converter a glicose-6-fosfato em piruvato, gerando ATP e NADH como subprodutos. Durante esse processo, ocorre a produção de energia na forma de ATP, que é essencial para as atividades celulares.
Por fim, a oxidação do piruvato ocorre no ciclo de Krebs e na cadeia respiratória, onde o piruvato é oxidado para produzir mais ATP, CO2 e água. Este processo é fundamental para a produção de energia a partir da glicose e outros compostos.
Em resumo, a degradação da glicose em suas três fases metabólicas é essencial para a obtenção de energia no organismo. O glicogênio desempenha um papel crucial nesse processo, armazenando e liberando glicose conforme necessário para manter o equilíbrio energético do corpo.
Glicogênio: estrutura, síntese, degradação, funções
O glicogênio é o armazenamento de carboidratos da maioria dos mamíferos. Os carboidratos são comumente chamados de açúcares e são classificados de acordo com o número de resíduos causados pela hidrólise (monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos).
Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples classificados de acordo com o número de carbonos contidos em sua estrutura. Existem trios (3C), tetrose (4C), pentoses (5C), hexoses (6C), heptoses (7C) e octose (8C).
Dependendo da presença do grupo aldeído ou do grupo cetona, esses monossacarídeos também são classificados como aldoses ou cetoses, respectivamente.
Os dissacarídeos dão origem, por hidrólise, a dois monossacarídeos simples, enquanto os oligossacarídeos produzem de 2 a 10 unidades de monossacarídeos e os polissacarídeos produzem mais de 10 monossacarídeos.
O glicogênio é, do ponto de vista bioquímico, um polissacarídeo composto por cadeias ramificadas de uma aldose de seis carbonos, ou seja, uma hexose conhecida como glicose. Graficamente, o glicogênio pode ser representado como uma árvore de glicose. Isso também é chamado de amido animal.
A glicose nas plantas é armazenada como amido e nos animais como glicogênio, que é armazenado principalmente no fígado e tecido muscular.
No fígado, o glicogênio pode constituir 10% de sua massa e 1% de massa muscular. Como em um homem de 70 kg, o fígado pesa cerca de 1800 g e os músculos, cerca de 35 kg, a quantidade total de glicogênio muscular é muito maior que o fígado.
Estrutura
O peso molecular do glicogênio pode atingir 108 g / mol, o que equivale a 6 × 105 moléculas de glicose. O glicogênio é formado por várias cadeias ramificadas de α-D-glicose. A glicose (C6H12O6) é uma aldohexose que pode ser representada linear ou ciclicamente.
O glicogênio possui uma estrutura muito ramificada e compacta, com cadeias de 12 a 14 resíduos de glicose na forma de α-D-glicose, que estão ligadas a ligações α- (1 → 4) glicosídicas. Os ramos da cadeia são formados por ligações a- (1 → 6) glicosídicas.
O glicogênio, como o amido que é ingerido na dieta, fornece a maioria dos carboidratos que o corpo precisa. No intestino, esses polissacarídeos são degradados por hidrólise e depois absorvidos pela corrente sanguínea principalmente como glicose.
Três enzimas: β-amilase, α-amilase e amilo-α- (1 → 6) -glucosidase são responsáveis pela degradação intestinal do glicogênio e do amido.
A α-amilase hidrolisa aleatoriamente as ligações α- (1 → 4) das cadeias laterais de glicogênio e amido e, portanto, é denominada endoglicosidase. A Β-amilase é uma exoglicosidase que libera dímeros de ß-maltose quebrando ligações α- (1 → 4) glicosídicas das extremidades das cadeias mais externas, sem atingir os ramos.
Como nem a ß-amilase nem a α-amilase degradam os pontos de ramificação, o produto final de sua ação é uma estrutura altamente ramificada de cerca de 35 a 40 resíduos de glicose chamados dextrina limite.
A dextrina limítrofe é finalmente hidrolisada nos pontos de ramificação que possuem ligações α- (1 → 6) por meio da amil-α- (1 → 6) -glucosidase, também conhecida como enzima de “ramificação”. As cadeias liberadas por essa ramificação são então degradadas pela β-amilase e a-amilase.
À medida que o glicogênio ingerido entra na glicose, o encontrado nos tecidos deve ser sintetizado pelo organismo a partir da glicose.
Síntese
A síntese de glicogênio é chamada glicogênese e ocorre principalmente no músculo e no fígado. A glicose que entra no corpo com a dieta passa para a corrente sanguínea e daí para as células, onde é imediatamente fosforilada por uma enzima chamada glucocinase.
A glucoquinase fosforila a glicose no carbono 6. O ATP fornece fósforo e energia para esta reação. Como resultado, a glicose 6-fosfato é formada e um ADP é liberado. Então, a glicose 6-fosfato é convertida em glicose 1-fosfato pela ação de uma fosfoglucomutase que move o fósforo da posição 6 para a posição 1.
A glicose 1-fosfato é ativada para a síntese de glicogênio, que envolve a participação de um conjunto de três outras enzimas: UDP-glicose-pirofosforilase, glicogênio-sintetase e amil- (1,4 → 1,6) -glicosiltransferase.
A glicose-1-fosfato, juntamente com o trifosfato de uridina (UTP, um nucleosídeo de trifosfato de uridina) e pela ação da UDP-Glicose-pirofosforilase, forma o complexo de difosfato-glicose da uridina (UDP Glc). Um íon pirofosfato é hidrolisado no processo.
Então, a enzima glicogênio sintetase forma uma ligação glicosídica entre o C1 do complexo UDP Glc e o C4 de um resíduo terminal de glicose do glicogênio, e o UDP do complexo de glicose ativado é liberado. Para que essa reação ocorra, deve haver uma molécula de glicogênio preexistente chamada “glicogênio primário”.
O glicogênio primário é sintetizado em uma proteína primária, a glicogenina, que possui 37 kDa e é glicosilada em um resíduo de tirosina pelo complexo UDP Glc. A partir daí, os resíduos de α-D-glicose são ligados a 1 → 4 ligações e é formada uma pequena cadeia na qual a glicogênio sintetase atua.
Depois que a cadeia inicial liga pelo menos 11 resíduos de glicose, a enzima ramificadora ou a amil- (1,4 → 1,6) glicosiltransferase transfere um pedaço de 6 ou 7 cadeia de resíduos de glicose para a cadeia adjacente na posição 1 → 6, que estabelece um ponto de ramificação. A molécula de glicogênio assim construída está crescendo por adições de unidades de glicose com 1 → 4 ligações glicosídicas e mais ramificações.
Degradação
A degradação do glicogênio é chamada glicogenólise e não é equivalente à via reversa de sua síntese. A velocidade desta via é limitada pela velocidade da reação catalisada pela glicogênio fosforilase.
A glicogênio fosforilase é responsável pela clivagem (fosfolise) das ligações 1 → 4 das cadeias glicogênicas, liberando glicose 1-fosfato. A ação enzimática começa nas extremidades das cadeias mais externas e é removida sequencialmente até restarem 4 resíduos de glicose em cada lado dos ramos.
Então, outra enzima, α- (1 → 4) → α- (1 → 4) glucano transferase, expõe o ponto de ramificação transferindo uma unidade de trissacarídeo de um ramo para outro. Isso permite que a amil- (1 → 6) -glucosidase (enzima de ramificação) hidrolise a ligação 1 → 6, deixando o ramo que sofrerá a ação da fosforilase. A ação combinada dessas enzimas acaba clivando completamente o glicogênio.
Uma vez que a reação inicial da fosfomutase é reversível, a glicose-6-fosfato pode ser formada a partir dos resíduos de glicose-1-fosfato clivados a partir do glicogênio. No fígado e nos rins, mas não nos músculos, existe uma enzima glicose-6-fosfatase capaz de desfosforilar a glicose 6-fosfato e convertê-la em glicose livre.
A glicose desfosforilada pode se difundir no sangue, e é assim que a glicogenólise hepática se reflete em um aumento nos valores de glicose no sangue (glicemia).
Regulação da síntese e degradação
Da síntese
Esse processo é exercido em duas enzimas fundamentais: glicogênio sintetase e glicogênio fosforilase, de modo que, quando uma delas está ativa, a outra está em seu estado inativo. Este regulamento impede que reações opostas de síntese e degradação ocorram simultaneamente.
A forma ativa e inativa de ambas as enzimas é muito diferente, e a interconversão das formas ativas e inativas da fosforilase e glicogênio sintetase está sujeita a um rigoroso controle hormonal.
A adrenalina é um hormônio liberado pela medula adrenal e o glucagon é outro produzido na parte endócrina do pâncreas. O pâncreas endócrino produz insulina e glucagon. As células α das ilhotas de Langerhans são aquelas que sintetizam o glucagon.
A adrenalina e o glucagon são dois hormônios liberados quando a energia é necessária em resposta aos níveis mais baixos de glicose no sangue. Esses hormônios estimulam a ativação da glicogênio fosforilase e inibem a glicogênio sintetase, estimulando a glicogenólise e inibindo a glicogênese.
Enquanto a adrenalina exerce sua ação sobre os músculos e o fígado, o glucagon atua apenas no fígado. Esses hormônios se ligam a receptores específicos de membrana no glóbulo branco, que ativam a adenilato ciclase.
A ativação da adenilato ciclase inicia uma cascata enzimática que, por um lado, ativa uma proteína quinase dependente de cAMP que inativa a glicogênio sintetase e ativa a fosforilase do glicogênio por fosforilação (direta e indiretamente, respectivamente).
O músculo esquelético possui outro mecanismo de ativação da fosforilase do glicogênio através do cálcio, que é liberado como resultado da despolarização da membrana muscular no início da contração.
Degradação
As cascatas enzimáticas descritas acima acabam aumentando os níveis de glicose e, quando atingem um determinado nível, a glicogênese é ativada e a glicogenólise é inibida, inibindo também a liberação subsequente de adrenalina e glucagon.
A glicogênese é ativada através da ativação da fosforilase fosfatase, uma enzima que regula a síntese de glicogênio por vários mecanismos, que envolvem a inativação da fosforilase quinase e da fosforilase α, que é um inibidor da glicogênio sintetase.
A insulina promove a entrada de glicose nas células musculares, aumentando os níveis de glicose 6-fosfato, o que estimula a desfosforilação e a ativação da glicogênio sintetase. Assim, a síntese começa e a degradação do glicogênio é inibida.
Funções
O glicogênio muscular constitui uma reserva de energia para o músculo que, como as gorduras de reserva, permite que o músculo cumpra suas funções. Sendo uma fonte de glicose, o glicogênio muscular é usado durante o exercício. Essas reservas aumentam com o treinamento físico.
No fígado, o glicogênio também é uma importante fonte de reserva para as funções do órgão e para a contribuição da glicose para o resto do corpo.
Essa função do glicogênio hepático se deve ao fato de o fígado conter glicose 6-fosfatase, uma enzima capaz de remover o grupo fosfato da glicose 6-fosfato e convertê-lo em glicose livre. A glicose livre, diferentemente da glicose fosforilada, pode se difundir através da membrana dos hepatócitos (células hepáticas).
É assim que o fígado pode fornecer glicose à circulação e manter níveis estáveis de glicose, mesmo em condições de jejum prolongado.
Essa função é de grande importância, uma vez que o cérebro é quase exclusivamente nutrido pela glicose no sangue; portanto, hipoglicemia grave (concentrações muito baixas de glicose no sangue) pode causar perda de consciência.
Doenças relacionadas
As doenças relacionadas ao glicogênio são chamadas de “doenças de armazenamento de glicogênio”.
Essas doenças constituem um grupo de patologias herdadas caracterizadas pela deposição nos tecidos de quantidades ou tipos anormais de glicogênio.
A maioria das doenças de armazenamento de glicogênio é causada por um déficit genético de qualquer uma das enzimas envolvidas no metabolismo do glicogênio.
Eles são classificados em oito tipos, a maioria dos quais com nomes próprios e cada um deles é causado por um déficit enzimático diferente. Alguns são fatais nas fases iniciais da vida, enquanto outros são acompanhados por fraqueza e déficit muscular durante o exercício.
Exemplos em destaque
Algumas das doenças mais importantes relacionadas ao glicogênio são as seguintes:
– A doença de Von Gierke ou a doença de armazenamento de glicogênio tipo I é causada por um déficit de glicose 6-fosfatase no fígado e nos rins.
É caracterizada pelo crescimento anormal do fígado (hepatomegalia) devido ao acúmulo exagerado de glicogênio e hipoglicemia, uma vez que o fígado se torna incapaz de fornecer glicose à circulação. Pacientes com essa condição têm distúrbios de crescimento.
– A doença de Pompe ou Tipo II é devida a um déficit de α- (1 → 4) -glucano-6-glicosiltransferas no fígado, coração e músculos esqueléticos. Esta doença, como a de Andersen ou tipo IV, é letal antes dos dois anos de vida.
– A doença de McArdle ou tipo V apresenta um déficit de fosforilase muscular e é acompanhada por fraqueza muscular, diminuição da tolerância ao exercício, acúmulo anormal de glicogênio muscular e falta de lactato durante o exercício.
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