Bioquimica Glicólise

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BIOQUÍMICA - GLICÓLISE 
Lorena Alves (Rola) TXXI 
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Glicólise 
 
1. Glicólise em eritrócitos. 
A proteína GLUT 1 faz o transporte da glicose pela 
membrana plasmática, sendo ela metabolizada 
principalmente pelos eritrócitos. Como as hemácias não 
possuem mitocondrias, o produto final da glicólise é o 
ácido lático que é liberado no plasma sanguíneo. A 
glicólise usada pela via pentose fosfato nos eritócitos 
fornece NADPH para manter a glutationa em estado de 
redução que possuem papel importante na degradação 
de peróxidos nocivos ao DNA e à celula podendo gerar 
danos ou morte celular. 
 
 
2. Glicólise no tecido cerebral. 
O cérebro capta a glicose por meio da GLUT 3 
(independente de insulina) que então é transformada 
em piruvato e por fim em CO2 E H2O por meio da 
piruvato desidrogenase e o ciclo de krebs. A via fosfato 
pentose é ativado produzindo o NADPH necessário para 
a manter a glutationa reduzida. 
3. Glicólise no tecido muscular e cardíaco. 
As células musculares e cardíacas utilizam 
prontamente a glicose. Por isso, a insulina estimula o 
transporte da glicose por meio da GLUT 4. A GLUT4 é 
uma vesícula intracelular que se funde com a 
membrana plasmática facilitando a entrada de glicose 
na célula, essa fusão ocorre pela ligação da insulina ao 
receptor da membrana plasmática. 
Nessas células a glicose é usada na glicólise para 
dar origem ao piruvato que é usada pela piruvato 
descarboxilase e ciclo de krebs para fornecer ATP. Essas 
células também produzem quantidades significativas de 
glicôgenio que são acumulados para um consumo 
posterior. 
4. Glicólise no tecido adiposo. 
A captação da glicólise no tecido adiposo é 
dependente da insulina. O piruvato é gerado pela 
glicólise e é oxidado pela piruvato desidrogenase 
formando o Acetil- Coa que é usado para a síntese de 
ácidos graxos e a glicose é usada como matéria prima 
para a produção de glicerol 3 fosfato. O tecido adiposo 
pode realizar a glicogênese ou a glicogenolise mas sua 
capacidade de realização é menor que a do fígado. 
 
5. Glicólise no tecido hepático. 
 O fígado é o órgão que possui o maior número de 
vias para utilizar a glicose. A captação de glicose ocorre 
independente de insulina por meio de GLUT 2. A glicose 
é usada pela via das pentoses fosfatos para a produção 
de NADPH que mantém a glutationa reduzida e 
numerosas reações enzimáticas do retículo 
endoplasmático. 
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Uma função vital da via pentose fosfato é a 
produção de ribose fosfato para a síntese de ATP, DNA 
e RNA. 
O armazenamento de glicose é por meio de 
glicôgenio (uma característica particular do fígado). 
A glicose é usada para a produção do ácido 
glucoronico que é importante para a densintoxicação 
de drogas e bilirrubina. 
O fígado realiza a glicólise produzindo o piruvato 
que é usado como fonte de Acetil-CoA para oxidação 
completa pelo ciclo do ácido tricarboxilico e para a 
síntese de ácidos graxos. 
A glicólise também oferece carbono para a síntese 
de resíduo de glicerol do triacilglicerol que é sintetizado 
pelo fígado na produção de colesterol de densidade 
muito baixa. 
O fígado também converte precursores de 3 
carbonos de glicose pelo processo de gluconeogenese 
para suprir as necessidades de glicose do cérebro e de 
outras células. 
6. Glicolise anaeróbica. 
Ocorre em células em condições de anaerobiose 
ou sem mitocondrias. 2 moléculas de NADH são 
geradas pela enzima gliceraldeido 3 fosfato 
desidrogenase, duas são usadas pela enzima lactato 
desidrogenase responsável pela redução do piruvato 
em L-lactato e pela oxidação do NADH em NAD. Essa 
reação é considerada reversível. 
7. Glicose aeróbica. 
Quando há oxigênio e mitocondrias ocorre a 
redução do NADH por meio da enzima gliceraldeiro 3 
fosfato desidrogenase e são transportados para dentro 
da mitocôndria (para oxidação) deixando o piruvato 
como produto final da glicólise. A membrana interna da 
mitôcondria não é permeàvel a NADH, porém é ao 
malato-asparato e ao glicerol fosfato que transportam 
moléculas equivalentes de redução para dentro da 
matriz mitocondrial. 
 
8. Via Glicolítica. 
A glicose ocorre em 3 estágios: estágio 
preparatório, estágio de quebra de um intermediario 
fosforilado e estágio de óxido redução fosforilado. 
* Estágio preparatório: A enzima hexoquinase 
converte glicose em glicose 6 fosfato. Além disso, essa 
enzima faz com que a célula retenha grande quantidade 
de glicose 6 fosfato no citosol, isso ocorre pois essa 
molécula é carregada, portanto não atravessa a 
membrana celular. A fosforilação da glicose por ATP é 
uma reação favorável e irreversível. A glicose 6 fosfato 
é convertida em frutose 6 fosfato, essa reação é 
catalisada pela fosfoglicose isomerase e é reversível e 
não está sujeita a regulação. A frutose 6 fosfato é 
convertida em frutose 1,6 bifosfato por meio de uma 
reação de fosforilação dependente de ATP realizada 
pela enzima fosfofrutoquinase 1 que é regulada por 
vários efetores e é considerada a enzima regulatótia 
chave da glicolise. A reação é irreversível e usa um 
segundo ATP. 
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*Estágio de quebra de um fosforilado intermediário: A 
frutose 1,6 bifosfato é clivada em di-hidroxiacetona 
fosfato e em gliceraldeido 3 fosfato por meio da enzima 
frutose 1,6 bifosfato aldolase. A dihidroxiacetona 
fosfato e o gliceraldeido 3 fosfato sofrem 
interconversão reversível pela enzima triose fosfato 
isomerase. Nessa etapa obtemos uma proporção de 1:2 
entre glicose e gliceraldeido 3 fosfato. 
 
*Estágio de oxido redução fosforilação: O gliceraldeido 
3 fosfato é convertido em 1,3 bifosfoglicerato pela 
enzima gliceraldeido 3 fosfato desidrogenase, além 
disso dessa reação se obtem um NADH por meio da 
associação de um NAD+ com o H+ liberado na reação.O 
1,3 bifosfoglicerato é convertido em 3-fosfoglicerato 
(primeiro ponto de formação de ATP na glicólise), 
realizada pela enzima fosfoglicerato. Na fase de 
preparação há o investimento de duas moléculas de 
ATP e na reação do 1,3 bifosfoglicerato em 3 
fosfoglicerato há a formação de 2 ATP, ou seja, todo o 
ATP investido é “recuperado nessa etapa”. Essa reação 
é reversível e o sentido inverso dela consome ATP. 
O 3-fosfoglicerato é convertido em 2-fosfoglicerato 
pela enzima fosfoglicerato mutase. Esta reação é 
reversível e o seu produto intermediário é o 
2,3bifosfoglicerato. O 2-fosfoglicerato é convertido em 
fosfoenolpiruvato pela enzima enolase e pela 
eliminação de água. O fosfoenol piruvato é convertido 
em piruvato pela enzima piruvato quinase. Esta reação 
não é reversivel, além disso é outro ponto de produção 
de ATP (2 moléculas de ATP) tendo como saldo final da 
glicólise 2 ATP’s. 
 
 
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RESUMO DA VIA GLICOLÍTICA. 
①Hexoquinase ②Fosfoglicose isomerase 
③Fosfofrutoquinase-1 ④Frutose bifosfato aldolase 
⑤Frutose bifosfato aldolase ⑥Gliceraldeido 3 fosfato 
desidrogenase ⑦Fosfoglicerato quinase 
⑧Fosfoglicerato mutase ⑨Enolase ⑩Piruvato 
quinase. 
 
9. Regulação da glicólise. 
 O fluxo pela glicólise é determinado pela atividade 
de várias enzimas. As enzimas com maior força de 
controle são as hexoquinases, fosfofrutoquinase - 1 e a 
piruvato quinase. 
*Hexoquinase e glucoquinase possuem 
propriedades diferentes: Diferentes isoenzimas da 
hexoquinase estão presentes em diferentes tecidos. As 
isoenzimas exoquinases estão presentes em diferentes 
tecidos apresentam um Km (concentração de substrato 
quando a velocidade da enzima é metade da máxima) 
baixo para glicose (muita afinidade), em relação à sua 
concentração no sangue e são fortemente inibidas pelo 
produto glicose 6- fosfato. Esse processo é importante 
pois, impede que a hexoquinase comprometa o fosfato 
inorgânico de uma célula na forma de hoxesesfosforiladas. 
As células do parênquima hepático e as células β 
pancreáticas contém glucoquinase, uma isoenzima da 
hexoquinase, porém com propriedades cinéticas 
diferentes. Essas enzimas são catalisadoras da 
fosforilação ATP dependente, mas seu Km para glicose 
é consideravelmente mais alta do o Km para glicose das 
outras hexoquinases. Além disso, a glucoquinase é 
muito menos sensivel à inibição por produtos com 
glicose 6 fosfato. Embora, não sensivel à inibição por 
concetrações fisiológicas,a glucoquinase é 
indiretamente regulado por frutose 6 fosfato. 
Uma proteína especial, denominada proteina 
inibitória de glucoquinase (GK-RP) que se localiza nas 
células hepáticas é responsável por este efeito, por 
meio da frutose 6 fosfato que transporte a 
glucoquinase do citosol para o núcleo onde está a 
GK-RP, inibindo a glucoquinase. Esse bloqueio pode ser 
desfeito pela alta concentração de glicose no citosol. A 
glicose induz a dissociação da glucoquinase com sua 
proteína regulatória promovendo deslocamento da 
glucoquinase do núcleo para o citosol. 
Estas características especiais da glucoquinase 
contribuí para o figado “tamponar” os níveis de glicose 
sanguínea. Como a GLUT2, o transportador de glicose 
nas células hepáticas equilibra a glicose das células 
hepáticas através da membrana plasmática. Como o KM 
da glucoquinase é maior que as concentrações normais 
de glicose no sangue. A glicose então promove a 
translocação da glucoquinase do núcleo, ou seja, 
qualquer aumento na glicose no sangue acima do 
normal, leva à um aumento na taxa de fosforilação da 
glicose pela glucoquinase, e a diminuição possui um 
efeito oposto. Portanto, o figado só usa a glicose em 
uma velocidade elevada quando os níveis de glicose no 
sangue estão muito elevados. Esse efeito não 
aconteceria se a glucoquinase tivesse o Km baixo como 
as outras hexoquinases. 
Hexoquinases com Km baixo é uma boa opção 
para tecidos como o cérebro pois, permite a 
fosforilação da glicose mesmo quando as concentrações 
são baixas. 
A insulina promove a transição do gene 
glucoquinase gerando aumento da glicose no sangue 
sinalizada por um aumento da liberação de insulina 
pelas células β do pâncreas, aumentando a 
concentração da proteína enzima glucoquinase no 
fígado, ou seja, uma pessoa que consome maior 
quantidade de carboidratos terá maior quantidade de 
glucoquinase que uma que consome menos. 
O diabetes mellitus tipo I, há a ausência de insulina 
que torna o fígado do paciente deficiente em 
glucoquinase. No tipo II, o defeito está no gene que 
codifica a glucoquinase. Ambos diminuem a capacidade 
do fígado de “tamponar” a glicose sanguínea. 
*Fosfofrutoquinase 1 é uma enzima regulatória 
da glicólise: A fosfofrutoquinase é um ponto 
regulatório muito importante na glicólise, pois catalisa a 
primeira etapa de comprometimento da glicólise já que 
a reação catalisada pela fosfoglicose isomerase é 
reversível. 
O citrato e os íons de hidrôgenio (baixo pH) são 
efetores alostéricos negativos, enquanto o AMP e a 
frutose 2,6 bifosfato são importantes efetores 
alostéricos positivos. Estes compostos sinalizam a 
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necessidade de diferentes velocidades da glocólise em 
resposta a diferentes mudanças: estado energético da 
célula,ambiente interno da célula (íons hidrôgenio), 
disponibilidade de combustivel alternativo, como 
ácidos graxos e corpo cetônico e razão insulina/glicose 
no sangue. 
A regulação da enzima fosfoquinase 1 não é 
responsável por parar ou reiniciar o mecanismos da 
glicólise, pois esse é um processo contínuo e vital para a 
célula. Porém, a enzima regula a velocidade, 
aumentando ou diminuindo a velocidade do processo 
no ponto em que a enzima participa. 
*Regulação de fosfofrutoquinase 1 por ATP E 
AMP:Como o intuito da glicólise é a produção de 
energia, através da quebra da glicose sobre a forma de 
ATP. Dessa forma, a enzima fosfofrutoquinase 1 
também pode ser regulada pela disponibilidade de ATP 
e AMP no organismo. Quando há uma concentração 
elevada de ATP, não há necessidade de produzir mais, 
por isso a fosfofrutoquinase - 1 é inibida, quando ocorre 
o contrário há a necessidade da produção de 
fosfofrutoquinase - 1, consequentemente o mecanismo 
da glicólise continua. 
Os níveis de AMP caem quando o ATP aumentam e 
o inverso também ocorre. Graças a intima relação entre 
os dois compostos, o AMP também pode regular a 
produção de fosfofrutoquinase-1 de maneira inversa 
como age o ATP, ou seja, quando o AMP está alto 
significa que há pouco ATP logo há a liberação de 
fosfofrutoquinase - 1 e vice versa. 
Há uma enzima denominada frutose 1,6 
bifosfatase que catalisa uma reação irreversível e que 
se opõe a reação da fosfofrutoquinase - 1. A frutose 1,6 
bifosfatase junto a fosfofrutoquinase- 1 realizam um 
ciclo futil que atrapalha a continuidade e a eficiencia da 
glicolise, pois o AMP age nas duas enzimas, 
especificamente na frutose 1,6 bifosfatase o AMP age 
inibindo a enzima produzindo mais frutose 1,6 
bifosfatase para otimizar o ciclo. 
A fosfofrutoquinase 1 é também regulada pelo pH 
intracelular: O aumento grosseiro no mecanismo da 
glicólise resulta na formação de ácido lático através do 
piruvato, como um processo rápido na produção de 
ATP e na re-oxidação de NADH em NAD. O aumento de 
ácido lático na célula leva ao aumentos de íons H+ 
podendo gerar um quadro de acidose lática. O quadro 
de acidose lática pode ser prejudicial às células. Como 
mecanismo de defesa as células utilizam 
transportadores de lactato, levando o ácido para a 
corrente sanguínea, gerando um quadro de ácido lática. 
Esse quadro resultará na sinalização para a regulação 
negativa da fosfofrutoquinase - 1 inibindo ou reduzindo 
o mecanismo da glicolise. 
A fosfofrutoquinase - 1 também é regulada por 
quebra de combustiveis alternativos: Muitos tecidos 
preferem usar ácidos graxos e corpos cetonicos como 
combustíveis no lugar da glicose. Isso ajuda a 
economizar glicose para os tecidos que são 
dependentes desse combustível como o cérebro. A 
oxidação de ácidos graxos e corpos cetonicos eleva os 
níveis de citrato citossólicos inibindo a 
fosfofrutoquinase-1 e consequentemente diminuindo a 
utilização da glicose. 
A fosfofrutoquinase-1 também é regulada por 
hormônios: A frutose 1,6 bifosfato e o AMP são 
efetores alostéricos positivos da fosfofrutoquinase-1. A 
frutose 1,6 bifosfato é um efetos alostérico negativo 
para a frutose 1,6 bifosfatase, ou seja, sem essa 
molécula efetora a glicólise não poderia ocorrer no 
fígado pois, a fosfofrutoquinase 1 teria atividade 
insuficiente e a frutose 1,6 bifosfatase seria ativada 
demais para a conversão de frutose 6 fosfato em 
frutose 1,6 bifosfato.Glucagon/Epinefrina:O glucagon é 
liberado pelo pâncreas na corrente sanguínea e circula 
até encontrar seus receptores específicos. A ligação do 
glucagon à seu receptor, desencadeia um estímulo via 
proteína G para adenilato ciclase que converterá ATP 
em AMPc (AMP cíclico). O AMPc ativará a proteína 
quinase A (PKA) que provocará a diminuição da frutose 
2,6 bifosfato tornando a fosfofrutoquinase-1 menos 
efetiva e a frutose 1,6 bifosfatase mais efetiva, 
restringindo o fluxo de frutose 6 fosfato para frutose 
1,6 bifosfato. Insulina: A insulina é liberada pelo 
pâncreas na corrente sanguínea e circula até encontrar 
seus receptores específicos. A ligação da insulina em 
seu receptor tirosina quinase desencadeia estímulo, via 
cascata MAP QUINASE, para a AMPc fosfodiestase, a 
qual vai clivar o AMPc em AMP e ativar a fosfoproteína 
fosfatase. A queda da AMP’c reduz a ação da PKA e 
consequentemente a a parte quinase da enzima 
bifuncional será ativada enquanto a porção fosfatase 
será inativada, produzindo frutose 2,6 bifosfato em 
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maior quantidade.Tornando a fosfofrutoquinose- 1 
mais efetiva e a frutose 1,6 bifosfatase menos efetiva, 
induzindo o fluxo de frutose 6 fosfato para frutose 1,6 
bifosfato na glicólise. 
*Como é a regulação da frutose 2,6 bifosfato: A 
frutose 2,6 bifosfato é produzido a partir da frutose 6 
fosfato pela enzima 6 fosfofruto2quinase. A frutose 2,6 
bifosfatase se opõe à 6 fosfofruto 2 quinase por 
converter frutose 2,6 bifosfato em frutose 6 fosfato. 
Estas atividades de quinase e fosfatase residem na 
mesma proteína: uma enzima bifuncional, chamada de 
6 fosfofruto 2 quinase ou frutose 2,6 bifosfatase. A 
AMPc através da PKA regula os níveis de glicose 2,6 
bifosfato no fígado por ativar a parte fosfatase e 
inativar a quinase, gerando uma diminuição dos níveis 
de frutose 2,6 bifosfato, ao passo que os niveis de 
frutose 6 fosfato aumentam. Dessa forma, a atividade 
da enzima fosfofrutoquinase-1 será basal, enquanto a 
da enzima frutose 1,6 bifosfatase será alta, resultando 
na diminuição de moléculas de frutose 1,6 bifosfato, 
atrapalhando o mecanismo de glicólise. 
*Como é a regulação da enzima bifuncional por 
fosforilação? No fígado, uma única fosforilação da 
enzima funcional inativa a atividade da quinase e ativa a 
da fosforilase, e a desfosforilação possuí efeito 
contrário. No coração, há a presença de isoenzimas que 
age de maneira oposto ao fígado, ou seja, uma 
fosforilação aumenta os níveis de frutose 2,6 bifosfato 
devido à ativação da atividade quinase e inibição da 
fosfatase. 
*O piruvato quinase é uma enzima regulatória da 
glicólise: A piruvato quinase é inibida por concetrações 
fisiológicas de ATP,tanto que sua atividade potencial 
nunca é atingida. A isoenzima do fígado é muito ativada 
por frutose 1,6 bifosfato lingando assim, a regulação da 
piruvato quinase com a da enzima fosfofrutoquinase. 
Portanto, se as condições favorecerem o fluxo 
aumentado pela fosfofrutoquinase - 1, o nível de 
frutose 1,6 bifosfato sobe e age como um ativador que 
“empurra” o piruvato quinase. A enzima hepática 
também é regulada por modificação covalente pela PKA, 
sendo ativada no seu estado desfosforilado e inativa no 
estado fosforilado. 
 
10. Câncer 
 O câncer leva ao aumento da atividade 
hexoquinase e diminuição do gene P53 que promove a 
regulação gênica, gerando uma diminuição dos níveis 
da enzima frutose 2,6 bifosfatase e aumento dos níveis 
da molécula de frutose 2,6 bifosfato. Também há um 
aumento dos níveis de piruvatoquinase e por fim 
aumento da glicólise gerando mais ATP para as células 
tumorais.