AULA 11: Glicogenólise, Glicogênese e Gliconeogênese
1. Introdução
A manutenção da glicemia é essencial para o funcionamento adequado do cérebro, das hemácias e de outros tecidos glicose-dependentes. Em resposta à variação nas demandas metabólicas e no estado nutricional (jejum vs. alimentação), o organismo regula de forma coordenada três vias metabólicas centrais:
Glicogenólise: degradação do glicogênio para liberação de glicose
Glicogênese: síntese de glicogênio para armazenamento de glicose
Gliconeogênese: síntese de glicose a partir de precursores não glicídicos
Essas vias ocorrem principalmente no fígado e no músculo esquelético, sob regulação hormonal precisa.
2. Glicogênese (Síntese de Glicogênio)
2.1 Substrato Inicial
A glicogênese começa com a conversão da glicose em glicose-6-fosfato (G6P) pela enzima hexoquinase (músculo) ou glicocinase (fígado).
2.2 Etapas da Glicogênese
G6P → glicose-1-fosfato (via fosfoglucomutase)
Glicose-1-fosfato + UTP → UDP-glicose + PPi (UDP-glicose pirofosforilase)
Elongação do polímero de glicogênio pela glicogênio sintase (ligações α-1,4)
Introdução de ramificações (ligações α-1,6) pela enzima ramificadora.
2.3 Regulação
Insulina estimula a glicogênese
Glicogênio sintase é ativada por desfosforilação (via proteína fosfatase-1).
3. Glicogenólise (Degradação do Glicogênio)
3.1 Enzimas Principais
Glicogênio fosforilase: cliva ligações α-1,4 liberando glicose-1-fosfato
Enzima desramificadora: transfere e cliva os ramos α-1,6
Glicose-1-fosfato → G6P (via fosfoglucomutase)
No fígado: G6P → glicose (via glicose-6-fosfatase) → sangue.
3.2 Regulação
Glucagon e adrenalina estimulam a glicogenólise (via AMPc e PKA)
Insulina inibe a glicogenólise
Glicogênio fosforilase é ativada por fosforilação (fosforilase quinase).
3.3 Fígado vs. Músculo
Fígado: mantém a glicemia
Músculo: fornece G6P para uso local (sem glicose-6-fosfatase).
4. Gliconeogênese (Síntese de Glicose)
4.1 Localização
Principalmente no fígado (também no córtex renal)
Ativa em jejum prolongado, exercício intenso, dieta hipoglicídica
4.2 Precursores
Lactato (ciclo de Cori)
Alanina (ciclo alanina-glicose)
Glicerol (da lipólise)
Intermediários do ciclo de Krebs (ex: oxaloacetato).
4.3 Etapas Irreversíveis (Bypass)
Piruvato → oxaloacetato → fosfoenolpiruvato
Via piruvato carboxilase (biotina) e PEP carboxiquinase (PEPCK)
Frutose-1,6-bisfosfato → frutose-6-fosfato
Enzima: frutose-1,6-bisfosfatase
Glicose-6-fosfato → glicose
Enzima: glicose-6-fosfatase (presente no fígado, não no músculo).
4.4 Regulação
Estimulação: glucagon, cortisol, jejum, ATP
Inibição: insulina, AMP, frutose-2,6-bisfosfato
5. Integração e Controle Hormonal
Estado Metabólico Insulina Glucagon Atividade Dominante Pós-prandial Alta Baixa Glicogênese Jejum Baixa Alta Glicogenólise + Gliconeogênese
A insulina ativa vias anabólicas e de armazenamento (síntese de glicogênio), enquanto glucagon e adrenalina ativam vias catabólicas para mobilizar reservas de energia.
6. Aplicações Clínicas
Glicogenoses: doenças genéticas por deficiência de enzimas da síntese ou degradação de glicogênio
Hipoglicemia de jejum: deficiência de glicogenólise ou gliconeogênese
Diabetes mellitus: regulação hormonal comprometida, hiperglicemia persistente
Treinamento físico: adaptações no estoque e uso do glicogênio muscular.
7. Conclusão
A homeostase da glicose depende da regulação dinâmica entre glicogenólise, glicogênese e gliconeogênese. O fígado atua como sensor metabólico, alternando entre armazenamento e produção de glicose conforme os sinais hormonais e o estado nutricional. O domínio dessas vias é fundamental para compreender as adaptações metabólicas em saúde, doença e desempenho físico.
Referências
Nelson, D. L., Cox, M. M. (2021). Lehninger: Princípios de Bioquímica. Artmed.
Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L. (2015). Bioquímica. Guanabara Koogan.
Murray, R. K. et al. (2020). Harper’s Illustrated Biochemistry. McGraw-Hill.
Satoh, H. (2014). Structure, regulation and function of liver glycogen phosphorylase. Biomedical Research International, 2014.
