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Introdução
Glicogénese, glicogenólise e gliconeogénese
Glicose 6-P
Glicogénio
PiruvatoOxaloacetatoGlicerol
Gliconeogénese
Glicogénese
Glicogenólise
– sequência e regulação coordenada –
GlicogénioPolissacárido;Pouco solúvel (não provoca aumento da pressão
osmótica);Bastante ramificado;Constituído exclusivamente por monómeros de glicose
unidos entre si por ligações 1,4 (e 1,6 nas ramificações):
Glicogénese, glicogenólise e gliconeogénese
Glicose 6-P
Glicogénio
PiruvatoOxaloacetatoGlicerol
Gliconeogénese
Glicogénese
Glicogenólise
Glicogenólise– Esquema geral –
Glicogenólise1ª Reacção
Remoção de um resíduo de glicose terminal de um ramo do glicogénio:
Glicogenólise2ª Reacção
Desramificação do glicogénio:
Glicogenólise3ª Reacção
Remoção do resíduo de glicose final
Glicogenólise4ª Reacção
Conversão da glicose 1-P em glicose 6-P:
fosfoglicomutase
Glicogénese1ª Reacção
Conversão da glicose 6-P em glicose 1-P:
fosfoglicomutase
Glicogénese2ª Reacção
Conversão da glicose 1-P em UDP-glicose:
Glicogénese3ª Reacção
Ligação da UDP-glicose a uma molécula de glicogénio:
glicogénio sintase
Glicogénese
Formação de uma molécula nova de glicogénio
• Adição de UDP-glicose ao grupo hidroxilo do Tyr da glicogenina;• Adição de mais 6 resíduos de glicose;
Glicogénese A ramificação das cadeias de glicogénio é feita por uma enzima
“ramificadora” (amilo (1,4) para-(1,6)-transglicosilase ou glicosil-(4–>6)-transferase)
Glicogénese– Estrutura do Glicogénio –
A regulação dá-se essencialmente a nível da glicogénio sintase (glicogénese) e da glicogénio fosforilase (glicogenólise).
Glicogénese e Glicogenólise– Regulação –
Glicogenólise– Regulação –
Glicogénio fosforilase é…
…activada por:• Epinefrina • Glicagina (fígado)• Ca2+ (músculo)• [AMP] (músculo)
…inibida por:• [ATP]• PP1• [Glicose] (fígado)
Glicogénese– Regulação – Glicogénio sintase é…
…activada por:• Insulina• [Glicose 6-P]• [Glicose]
…inibida por:• Glicagina (fígado)• Epinefrina
Síntese do glicuronato Ocorre no figado É uma alternativa à oxidação da
glicose, mas não leva à formação de ATP
O UDP-glicuronato é a forma activa do glicuronato nas reacções que envolvem a incorporação de glicuronato em proteoglicanos ou em reacções em que é conjugado a substractos.
O glicorunato pode formar xilulose e consequente xilulose 5-P que é um intermediário da via das fosfopentoses
A UDP-xilose controla a actuação da desidrogenase
Glicose 6P
ATP
ADP
Glicose
Hexocinase
2NADH + H+ +
CO22NADH + 2H+
Glicose 1P
UDP-glicose
Mutase
UDP-glicuronato
UDP-glicose pirofosforilase
UTP
PPi
UDP- glicose Desidrogenase
Glicuronato
H2O
UDP
Glicurono-conjugados
(destoxificação)
Xiulose 5P
(via das fosfopentoses)
Xiulose P
UDP-xilose
Proteoglicanos
CO2
(-)
Glícidos conjugadosSão oligossacarídios ligados covalentemente
a outras biomoléculas (proteínas e lípidos) dando origem a uma biomolécula activa.
Glícidos complexos de elevado peso molecular, constituídos por aminoaçúcares e uronatos, em sequências repetitivas de dissacáridos;
Um ou mais dos grupos hidroxilo do aminoaçúcar estão esterificados com sulfato (GAG sulfatado), com excepção do hialuronato;
Hialuronato é também excepção porque não se liga covalentemente a proteínas.
Glicosaminoglicanos (GAG)
Exemplos de Glicoseaminoglicanos: Hialuronato; Sulfato de Condroitina; Sulfato de Queratano; Heparina
Glicosaminoglicanos
ProteoglicanosMucopolissacáridos;Proteínas unidas por ligação covalente a uma
ou mais cadeias de glicosaminoglicanos;Existem associados aos elementos estruturais
dos tecidos (ósseo e conjuntivo);macromoléculas da superfície celular ou da
matriz extracelular.
SínteseFormam-se através de uma ligação
covalente indirecta através de uma ponte de trissacáridos (azul) entre o glicosaminoglicano (condroitino- sulfato) e um resíduo de serina da cadeia peptídica.
O resíduo de serina liga-se a um dos terminais da ponte
O glicosaminoglicano liga-se ao outro terminal
Proteoglicanos
Biossíntese de Proteoglicanos Síntese da proteína central no retículo endoplasmático (RE)
Ligação à proteína central, no RE pode ser de 3 tipos:
Ligação O-glicosídica entre xilose (Xyl) e serina (Ser) → transfere-se uma Xyl da UDP-Xyl para a serina e adicionam-se mais 2 galactose (Gal) → Gal-Gal-Xyl-Ser
Ligação O-glicosídica entre GalNAc (N-acetilgalactosamina) e Ser (ou treonina (Thr)) (presente no sulfato de queratano II) → transfere -se uma GalNAc da UDP-GalNAc para a Ser (ou thr)
Ligação N-acetilglicosamina entre GlcNAc e o grupo amina da asparagina (Asn) (síntese usa oligossacárido-PP-dolicol)
Biossíntese de Proteoglicanos
No Aparelho de Golgi (AG), alongamento da cadeia, com açúcares de nucleótidos e glicosil-transferases específicas → existe uma enzima para cada ligação criada.
Terminação da cadeia: progressão e sulfatação da cadeia GAG em crescimento.
Depois de formados os GAG, no AG, outras modificações ocorrem: adição de grupos sulfato a N-Acetilgalactosamina (GalNAc) (por
sulfotransferases, usando 3’-fosfoadenosina-5’-fosfosulfato (PAPS) como dador de grupos sulfato);
epimerização de ácido glicorónico (GlcUA) a ácido idurónico (IdUA) (por uma epimerase).
Glicoproteínas
são proteínas unidas por ligações covalentes a quantidade variável de oligossacáridos (com menos de 15 resíduos glicídicos cada) isolados ou dispersos ao longo da molécula proteica.
Existem em quase todos os seres vivos nos meios intracelular (complexo de golgi, no retículo endoplasmático (onde são formadas), nos lisossomas e em glândulas secretórias) e extracelular na folha externa da membrana, no sangue e na matriz extracelular.
Exemplos de glicoproteínas: maioria das plasmáticas, na membrana celular (ex.: determinantes dos grupos sanguíneos), hormonas,…
Classificação das GlicoproteínasClassificação é feita de acordo com as ligações entre os péptidos e os oligossacáridos:
1.Ligação O-glicosídica entre o OH de um resíduo de serina ou treonina e um açúcar como a N-acetilgalactosamina (GalNAc-Ser[Thr]), ligando-se neste caso ao oxigénio;
Serina ou Treonina + N-Acetilgalactosamina 2.Ligação N-glicosídica: entre o NH2 de um resíduo de asparagina (Asn) e N-acetilglicosamina (GlcNAc-Asn), ligando-se neste caso ao azoto.
Asparagina + N-Acetilglicosamina
Biossíntese de Glicoproteinas com ligações O-glicosídicas
Transferência de açúcares provenientes de açucares-nucleótidos (NDP-Gi) apropriados, envolvendo um conjunto de glicosiltransferases de glicoproteina ligadas à membrana actuando de forma sequencial; cada transferase é geralmente específica para um tipo particular de ligação
As enzimas envolvidas estão localizadas em vários subcompartimentos do aparelho de Golgi
A O-glicosilação ocorre pós-tradução, em determinados resíduos de Ser ou Thr.
nxNDP-monossacáridos
Proteína
Glicosiltransferases de glicoproteína
Glicoproteína
Remodelação e alongamento dos olidossacáridosLocalização intracelular ou exocitose
Biossíntese de Glicoproteinas com ligações N-glicosídicas
Glicoproteínas N-ligadas possuem uma ligação Asn-GlcNAc
É a maior classe de glicoproteínas
Inclui glicoproteínas de membrana e circulantes A sua síntese é diferente da das glicoproteínas O-ligadas.
Principais classes das N-ligadas: complexas híbridas ricas em manose
Estas classes possuem em comum um pentassacárido Man3GlcNAc2, mas diferem nas restantes ramificações → no início, todas estas classes começam pela síntese deste pentassacárido
Fases da biossíntese:A. Síntese e transferência do
oligossacárido-PP-dolicol
O) O Dolicol deve ser fosforilado, pela dolicol cinase, usando ATP como doador de fosfato
1 ) Forma-se GlcNAc-PP-dolicol a partir de Dol-P e UDP-GlcNAc como doador. Este é um lípido que actua como aceptor de glícidos na síntese de oligossacárido-PP-dolicol, sendo sintetizado na membrana do RER
2) Um 2º resíduo de GlcNAc é adicionado ao primeiro, utilizando a UDP-GlcNAc
3) 5 resíduos de Man são adicionados, utilizando GDP-Manose como doador
4) 4 resíduos de Man são adicionados utilizando Dol-P-Man como doador.
5) 3 resíduos de glicose são doados pelo Dol-P-Glc 6)Forma-se Glc3Man9GlcNAc2-PP-dolicol
Dolicol P
ATP
ADP
Dolicol
Dolicol cinase
N-Acetilglicosamina-dolicol PP
UDP-N-acetilglicosamina
UMPGlicosil transferase
2(N-Acetilglicosamina)-dolicol PP
5(manose) 2(N-Acetilglicosamina)-dolicol PP
9(manose) 2(N-Acetilglicosamina)-dolicol PP
3(glicose) 9(manose) 2(N-Acetilglicosamina)-dolicol PP
Glicoproteína
UDP-N-acetilglicosamina
UDP
5(GDP-Manose)
5 UDP
4(Dolicol P-Manose)
4 Dolicol-P
3(Dolicol P-Glicose)
3 Dolicol-P
Proteína
Dolicol PP
Remodelação e alongamento dos olidossacáridosLocalização intracelular ou exocitose
Biossíntese de Glicoproteinas com ligações O-glicosídicas e N-glicosídicas
GlicolípidosFolha exterior da membrana celularReconhecimento e contacto entre as células Equilíbrio da estrutura
gangliósidos
Síntese de Ceramida
sintetizada no retículo endoplasmático,a partir do aminoácido serinasinalização molecularconstituinte dos gangliósidos
Síntese de Gangliósidos
– sequência, regulação não hormonal e pontos comuns –
e diferentes com a glicólise
Glicogénese, glicogenólise e gliconeogénese
Glicose 6-P
Glicogénio
PiruvatoOxaloacetatoGlicerol
Gliconeogénese
Glicogénese
Glicogenólise
Gliconeogénese- Precursores do piruvato -
Gliconeogénese- comparação com Glicólise -
A gliconeogénese e glicólise não são exactamente idênticas:
• A gliconeogénese não ocorre só no citosol;
• Sete das dez reacções da glicólise são reversíveis (∆G ≈ 0) e inversas às da gliconeogénese;
• As restantes três são irreversíveis (∆G << 0 – muito exergónicas) => são necessárias enzimas e reacções diferentes ;
Gliconeogénese- comparação com Glicólise -
Reacções globais:
Gliconeogénese
Glicólise
1) Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP);
2) Conversão frutose 1,6-bisfosfato em frutose 6-fosfato;
3) Conversão da glicose 6-fosfato em glicose.
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
1)Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP):
Via principal: inicia-se na mitocôndria; o piruvato provém do citosol ou da transaminação da alanina;
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
1ª Reacção:
A piruvato carboxilase é uma enzima da mitocôndria que requer a biotina como coenzima (transportador de HCO3
– activado).
2ª Reacção:
Necessita de NADH mitocondrial.
Piruvato carboxilase
Malato desidrogenase
mitocondrial
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
3ª Reacção (no citosol):
É formado NADH citosólico
4ª Reacção:
A PEP carboxicinase citosólica requer Mg2+.
Malato desidrogenase
citosólica
PEP carboxicinase
citosólica
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
Via principal:
Reacção global:
∆G = -25 kJ/mol => reacção irreversível
Permite que NADH seja “transportado” da mitocôndria para o citosol
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
Via Alternativa:
Utiliza o lactato como precursor.
1.Lactato é convertido a piruvato pela lactato desidrogenase (com formação de NADH);2.Piruvato entra na mitocôndria e é convertido a oxaloacetato pela piruvato carboxilase;3.Oxaloacetato é convertido em PEP pela PEP carboxicinase mitocodrial e passa para o citosol.
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
2)Conversão frutose 1,6-bisfosfato em frutose 6-fosfato:
A Frutose 1,6-bisfosfatase é Mg2+ dependente.
Frutose1,6-bisfosfatase
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
3)Conversão da glicose 6-fosfato em glicose:
A Glucose 6-fosfatase é activada por Mg2+ e só se encontra nas células hepáticas e renais.
Glucose6-fosfatase
Gliconeogénese- Reacções Irreversíveis -
Os ciclos da glicose ‐ lactato (ciclo de Cori) e glicose ‐ alanina são casos especiais da gliconeogénese, entre tecidos especialmente carenciados em glicose e o tecido hepático;
Gliconeogénese- Casos especiais -
Gliconeogénese- Ciclo da glicose – alanina -
Gliconeogénese- Ciclo da glicose – lactato -
(ciclo de Cori)
Gliconeogénese- regulação alostérica -
Piruvato carboxilase Promovida pela acetil-CoA
[acetil-CoA] : • Devido à degradação de AG em grande quantidade ;• As necessidades energéticas da célula estão satisfeitas fosforilação oxidativa [NADH] ciclo Krebs
Inibida por ADP
Frutose 1,6-bisfosfatase Inibida por AMP Inibida por frutose 2,6-fosfato
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