O glicogénio é uma forma de armazenamento de glicose facilmente mobilizável. É um polímero muito grande e ramificado de resíduos de glucose (Figura 21.1) que pode ser decomposto para produzir moléculas de glucose quando é necessária energia. A maior parte dos resíduos de glicose no glicogénio estão ligados por ligações glicosídicas α-1,4. Ramos em cerca de cada décimo resíduo são criados por α-1,6-ligações glicosídicas. Recorde-se que as ligações glicosídicas α formam polímeros helicoidais abertos, enquanto que as ligações β produzem fios quase direitos que formam fibrilhas estruturais, como na celulose (Secção 11.2.3).
Figure 21.1
Estrutura do glicogénio. Nesta estrutura de dois ramos exteriores de uma molécula de glicogénio, os resíduos nas extremidades não redutoras são mostrados a vermelho e os resíduos que iniciam um ramo são mostrados a verde. O resto da molécula de glicogénio é representado por R.
glicogénio não é tão reduzido como os ácidos gordos e, consequentemente, não é tão rico em energia. Porque é que os animais armazenam qualquer energia como o glicogénio? Porque não converter todo o combustível em excesso em ácidos gordos? O glicogénio é uma importante reserva de combustível por várias razões. A decomposição controlada do glicogénio e a libertação de glicose aumentam a quantidade de glicose que está disponível entre as refeições. Assim, o glicogénio serve de tampão para manter os níveis de glicose no sangue. O papel do glicogénio na manutenção dos níveis de glicose no sangue é especialmente importante porque a glicose é praticamente o único combustível utilizado pelo cérebro, excepto durante a fome prolongada. Além disso, a glicose do glicogénio é prontamente mobilizada e é, portanto, uma boa fonte de energia para uma actividade súbita e extenuante. Ao contrário dos ácidos gordos, a glicose libertada pode fornecer energia na ausência de oxigénio e pode assim fornecer energia para a actividade anaeróbica.
Os dois principais locais de armazenamento do glicogénio são o fígado e o músculo esquelético. A concentração de glicogénio é maior no fígado do que no músculo (10% versus 2% em peso), mas mais glicogénio é armazenado no músculo esquelético em geral devido à sua massa muito maior. O glicogénio está presente no citosol sob a forma de grânulos com diâmetro de 10 a 40 nm (Figura 21.2). No fígado, a síntese e degradação do glicogénio são reguladas para manter os níveis de glicose no sangue, conforme necessário para satisfazer as necessidades do organismo como um todo. Em contraste, no músculo, estes processos são regulados para satisfazer as necessidades energéticas do próprio músculo.
Figure 21.2
Micrográfico electrónico de uma célula hepática. As partículas densas no citoplasma são grânulos de glicogénio.
21.0.1. Uma Visão Geral do Metabolismo do Glicogénio:
degradação e síntese do Glicogénio são processos bioquímicos relativamente simples. A degradação do Glicogénio consiste em três etapas: (1) a libertação de glicose 1-fosfato de glicogénio, (2) a remodelação do substrato de glicogénio para permitir uma maior degradação, e (3) a conversão de glicose 1-fosfato em glicose 6-fosfato para um maior metabolismo. O 6-fosfato de glucose derivado da decomposição do glicogénio tem três destinos (Figura 21.3): (1) É o substrato inicial da glicólise, (2) pode ser processado pela via do fosfato pentose para produzir NADPH e derivados de ribose; e (3) pode ser convertido em glicose livre para libertação na corrente sanguínea. Esta conversão ocorre principalmente no fígado e, em menor grau, nos intestinos e rins.
Figure 21.3
Fates of Glucose 6-Phosphate. O 6-fosfato de glucose derivado do glicogénio pode (1) ser utilizado como combustível para o metabolismo anaeróbio ou aeróbio como, por exemplo, no músculo; (2) ser convertido em glucose livre no fígado e subsequentemente libertado no sangue; (mais….)
Síntese de glicogénio requer uma forma activada de glicose, glicose difosfato de uridina (UDP-glucose), que é formada pela reacção de UTP e glicose 1-fosfato. A UDP-glicose é adicionada à extremidade não redutora das moléculas de glicogénio. Como é o caso da degradação do glicogénio, a molécula de glicogénio deve ser remodelada para uma síntese contínua.
p>A regulação destes processos é bastante complexa. Várias enzimas que participam no metabolismo do glicogénio respondem alostericamente aos metabolitos que sinalizam as necessidades energéticas da célula. Estas respostas alostéricas permitem o ajustamento da actividade enzimática para satisfazer as necessidades da célula em que as enzimas são expressas. O metabolismo do glicogénio é também regulado por cascatas estimuladas hormonalmente que levam à fosforilação reversível das enzimas, o que altera as suas propriedades cinéticas. A regulação por hormonas permite que o metabolismo do glicogénio se ajuste às necessidades de todo o organismo. Por estes dois mecanismos, a degradação do glicogénio é integrada com a síntese do glicogénio. Vamos primeiro examinar o metabolismo, seguido pela regulação enzimática e depois a elaborada integração de mecanismos de controlo.
Figure
Cascatas de sinal levam à mobilização do glicogénio para produzir glicose, uma fonte de energia para os corredores.