Metabolismo de carboidratos parte 2: metabolismo do glicogênio e gliconeogênese

Olá pessoal, espero que estejam  todos bem! Aqui sou eu novamente no último vídeo de Funcionamento da Vida I. Acredito que a essa altura você já entendeu que a glicose é imprescindível para a vida  funcionar e, por ser tão especial assim, a glicose não pode faltar.

Mas será que dá para  garantir que esse suprimento de glicose venha apenas da dieta? Claro que não, e os momentos  de escassez de alimento, ou de jejum? Pois é, como a glicose não pode faltar e, por que se  faltar, o organismo morre, a célula tem algumas formas de manter esse suprimento ininterrupto.

Existe nas células um estoque de glicose, na forma de glicogênio se for a célula animal,  ou amido se for a célula vegetal. Através da glicogenólise ou da amidólise, a glicose pode  ser liberada. Mas esse não é um estoque infinito, na verdade é um pequeno estoque,  então através da gliconeogênese, a glicose pode ser obtida a partir de  precursores que não são carboidratos.

Vamos conhecer primeiro um pouquinho sobre o  metabolismo do glicogênio? Esse processo ocorre no citosol das células e para você relembrar,  aqui está a molécula do glicogênio, formada somente por glicoses unidas por ligações do tipo  alfa 1-4 e nas ramificações do tipo alfa 1-6. O catabolismo do glicogênio é chamado  de glicogenólise, quebra do glicogênio, e o objetivo é gerar glicose para suprir as  necessidades da célula.

A glicogenólise consiste na remoção sucessiva de resíduos de glicose,  por ação da enzima glicogênio fosforilase, liberando glicose 1P até o limite de quatro  glicoses do ponto de ramificação. Então entra em ação a enzima desramificadora, que recorta e  cola em outra extremidade três desses resíduos, e também libera a glicose da ligação alfa 1-6.  A glicose 1-fosfato é convertida em glicose 6 fosfato por ação de uma mutase e está prontinha  para seguir o destino celular necessário.

A via de síntese do glicogênio é chamada de  glicogênese, síntese de glicogênio. Como todas as vias anabólicas, ela requer energia, que neste  caso é na forma de ATP e UTP, e também requer um molde proteico, chamado de glicogenina. Para cada  glicose acrescentada, são gastas duas ligações de alta energia e as enzimas glicogênio sintase e  ramificadora se responsabilizam pelo processo.

Como vocês já devem imaginar, todas as vias  metabólicas são reguladas e esta não é diferente. A regulação acontece por modificação covalente  das enzimas glicogênio sintase, responsável pela síntese do glicogênio, e glicogênio fosforilase,  responsável por sua degradação. Antes, vamos relembrar o papel da insulina e do glucagon  nesses processos.

A insulina é liberada quando a concentração de glicose na circulação aumenta  e por evento de sinalização celular ativa uma fosfatase que remove fosfato de enzimas. Já  o glucagon é liberado quando a concentração de glicose diminui e por evento de sinalização  celular ativa uma quinase que acrescenta fosfato nas enzimas. Mas e agora, que enzima fica ativa  na presença de insulina?

Mais uma vez eu vou convidar vocês a pensarem: a presença de insulina  na circulação indica que temos glicose disponível, então adivinhe qual enzima será ativada, a  da síntese ou da degradação, a sintase ou a fosforilase? Se glicose está sobrando, a célula  tem que aproveitar para armazenar e a glicogênio sintase é ativada, enquanto a fosforilase  é inibida. Já na presença do glucagon, o processo é exatamente o oposto.

Falta glicose,  então a via que será ativada é a da degradação, a glicogenólise, já que a célula está  precisando da glicose, e isso acontece por ativação da glicogênio fosforilase e inibição  da sintase. Xiiii foi muita informação por aí? Talvez você tenha que comer um docinho, dar  uma pausa e assistir tudo isso novamente.

. . Bom, como comentei anteriormente, as células  possuem um pequeno estoque na forma de glicogênio e quando ele está terminando, uma outra via  é ativada, uma via chamada gliconeogênese, cujo objetivo é sintetizar glicose a partir de  precursores que não são carboidratos.

Mas cuidado, olha o nome, não confunda gliconeogênese,  que é a síntese de nova glicose, com a glicogênese, que é a síntese de glicogênio. A gliconeogênese acontece no citosol e na mitocôndria, caso essa célula possua mitocôndria,  e os substratos usados nessa via são o piruvato, o lactato, o glicerol e muitos aminoácidos. Bom, falando em piruvato, você já lembra da glicólise certo?

Se não se lembrar, melhor  assistir novamente o vídeo da glicólise. Bom, isso mesmo! Então será que a gliconeogênese é a  inversão da glicólise?

De fato, a gliconeogênese usa muitas enzimas da via glicolítica na  direção inversa, mas lembram-se daquelas três reações irreversíveis da glicólise? Pois é,  esses são os passos diferentes na gliconeogênese. Os 18 dos 20 aminoácidos que podem ser  convertidos em glicose são chamados de aminoácidos glicogênicos e apesar de  proteínas não serem fonte de energia e o processo de síntese proteica ser um dos mais  dispendiosos em termos de energia para as células, quando a glicose falta, esses aminoácidos se  tornam os principais precursores gliconeogênicos.

Nesta figura temos um panorama geral das  reações da via gliconeogênica. Mais uma vez ressalto que meu interesse no módulo  não é que vocês decorem esse monte de nomes de substratos, enzimas e produtos,  mas que vocês possam entender o processo, como a célula trabalha com seu metabolismo. Como uma via anabólica, existe um gasto de energia envolvido na via gliconeogênica. 

No processo completo temos o consumo de 6 ligações de alta energia provenientes do ATP e  do GTP, além de duas coenzimas reduzidas NADH, ou seja, é um processo caro para a célula, mas  necessário, pois a célula precisa da glicose. Se a glicólise e a gliconeogênese compartilham  sete reações é importante que essas vias sejam reguladas de forma simultânea, ou  seja, quando uma está mais ativa a outra está menos ativa. Então se as enzimas que  catalisam as etapas irreversíveis da glicólise são ativadas quando não há energia, indicada  pela presença de ADP e AMP, devemos imaginar que as enzimas alostéricas gliconeogênicas  sejam inibidas na presença desses compostos.

Ainda, é importante ressaltar que se na presença  de insulina a glicólise está mais ativa, a gliconeogênese está mais ativa na presença de  glucagon. Esse processo de regulação hormonal de ambas as vias é mediado pela formação de  frutose 2,6 bisfosfato, que funciona como regulador alostérico. Na presença de insulina, a  concentração de frutose 2,6 bisfosfato aumenta, estimulando a glicólise e inibindo a  gliconeogênese.

Na presença de glucagon, a concentração de frutose 2,6  bisfosfato diminui, inibindo a glicólise e estimulando a gliconeogênese. Bom pessoal, se você resistiu bravamente até aqui, você merece um resuminho sobre  o metabolismo de carboidratos. Vamos lá?

A glicólise é uma via catabólica cujo substrato  inicial é a glicose e os produtos finais são 2 piruvatos, 2 NADHs e 2 ATPs, ela é  estimulada pela insulina e está mais ativa quando a necessidade celular é energia. A gliconeogênese é uma via anabólica cujos substratos iniciais são piruvato, lactato,  glicerol, aminoácidos e o produto final é a glicose, ela é estimulada pelo glucagon e está  mais ativa quando a necessidade celular é glicose. A glicogenólise é uma via catabólica cujo  substrato inicial é o glicogênio e o produto final é a glicose, ela é estimulada pelo glucagon e está  mais ativa quando a necessidade celular é glicose.

A glicogênese é uma via anabólica cujo  substrato inicial é a glicose e o produto final é o glicogênio, ela é estimulada  pela insulina e está mais ativa quando a necessidade celular é armazenar glicose. Apesar de todos os desafios aí envolvidos, eu quero muito agradecer por vocês terem  acreditado em nós e seguido com as tarefas no módulo. Espero revê-los em breve em Funcionamento  da Vida II, até lá pessoal!