Bioquímica do sistema digestório

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Maria Fernanda Brandão – UC3 
 
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Bioquímica do sistema digestório 
Glicólise 
 
 
 
→ Ocorre no citosol 
→ Balanço líquido: glicose + 2NAD+ + 4ADP + 2 
Pi → 2 Piruvatos + 2 NADH + 2H+ + 2ATP + 
2H2O 
→ Estimulada pela insulina 
→ Via metabólica na qual a glicose é convertida 
em duas moléculas de piruvato 
→ Saldo de 2 ATPs 
→ Vai transferindo hidrogênios para o NAD (se-
rão utilizados depois, na cadeia respiratória) 
→ Pontos de controle: pontos na qual a reação 
é irreversível. 
• Hexoquinase: irreversível, inibida pelo Glc-
6-P, evita p excesso de produtos na cadeia 
glicolítica 
• Fosfofrutoquinase (PFK-1): irreversível, ini-
bida pelo ATP. 
• Piruvato-quinase: inibida em jejum, estimu-
lada pela frutose2-6-bifosfato. 
→ Fases (dez reações) 
• 1 a 5: preparatória 
▪ Gastam-se 2 ATPs 
• 6 a 10: pagamento 
▪ Duas moléculas de gliceraldeído-3-fos-
fato são convertidas em duas moléculas 
de piruvatos 
▪ Formam-se 4 ATPs 
→ Fermentação láctica: redução do piruvato a 
lactato (reação de oxi-redução), sendo um 
metabolismo anaeróbico da glicose prepon-
derante em procariontes, mas pode ocorrer 
devido a hipóxia nas células musculares. 
• Função: regeneração do NAD+ (forma oxi-
dada) que estava na forma de NADH (forma 
reduzida) que é necessário para a perpetua-
ção da glicose. 
• Não ocorre produção de ATP! O ATP é for-
mado na glicólise que utiliza os NAD+. O 
NAD+ captura os hidrogênios retirados das 
moléculas pelas enzimas desidrogenases. 
 
 
 
Primeira reação: fosforilação da glicose 
→ Glicose → glicose-6-fosfato 
→ Enzima: hexocinase (músculo) ou glicoci-
nase (fígado) 
• Ativada por Mg2+ 
• Cinase/quinase: transporta fosfato 
→ Objetivo: impedir que a glicose saia da célula 
• A primeira reação torna a saída impossível, 
pois não há transportadores para glicose-6-
fosfato 
2 
 
→ Como ocorre: 
• Glicose é fosforilada (um fosfato é adicio-
nado) no grupo hidroxil ligado ao C6 
• Esse fosfato é retirado do ATP → ADP 
• A carga negativa do fosfato adicionado im-
pede a passagem da glicose-6-fosfato para 
fora da célula, evitando a perda da glicose 
para meio extracelular. 
• Essa reação é inibida pelo aumento da con-
centração de glicose-6-fosfato. 
→ Reação irreversível 
 
 
 
Segunda reação: conversão em frutose 
→ Glicose-6-fosfato (aldose) → frutose-6-fos-
fato (cetose) 
→ Enzima: fosfo-hexose-isomerase / fosfogli-
cose-isomerase 
→ Objetivo: preparar para as reações três e qua-
tro ao facilitar a inserção de outro fosfato para 
quebra na reação 4, por meio da conversão 
da molécula em mais simétrica 
• Como ocorre: isomerização reversível da gli-
cose 
 
 
 
Terceira reação: fosforilação da frutose 
→ Frutose-6-fosfato (aldose) → frutose-1,6-
bisfosfato (cetose) 
→ Enzima: fosfofrutocinase-1 (PFK1) 
• A PFK1 é essencial para a regulação da ve-
locidade da glicólise (regulação necessária 
devido à produção de ATP → se há muito 
ATP, reduz-se o ritmo da respiração celular, 
ou seja, da ação da enzima, se há pouco 
ATP, aumenta o ritmo) 
• Reação irreversível 
• Como ocorre: a enzima transfere o fosfato 
do ATP para a frutose-6-fosfato 
→ Objetivo: a molécula passa a estar simétrica 
para ser quebrada em duas 
 Última reação da glicólise que utiliza ATP 
 
 
 
Quarta reação: clivagem da frutose-1,6-bifos-
fato 
→ Frutose-1,6-bisfosfato → di-hidroxiace-
tona fosfato + gliceraldeído 3-fosfato 
→ Enzima: aldolase (frutose-1,6-bifosfato-aldo-
lase) 
3 
 
→ Reação (ação da aldolase) é altamente rever-
sível motivo pelo qual as duas trioses fosfato 
formadas são removidas rapidamente pelos 
dois próximos passos, deslocando a reação 
no sentido da divisão. 
 
 
 O consumo de gliceraldeído-3-fosfato e de 
di-hidroxiacetona-fosfato desloca o equilí-
brio no sentido direto, favorecendo maior 
produção 
 
Quinta reação: isomerização de trioses fosfato 
→ Di-hidroxiacetona fosfato → gliceraldeído 
3-fosfato 
→ Enzima: triose fosfato isomerase 
 
 
 
Sexta reação: oxidação e fosforilação do glice-
raldeído-3-fosfato 
 Lembrar: nesse momento, há dois gliceral-
deído 3-fosfatos, portanto, todas as próxi-
mas reações acontecem duas vezes (vin-
das de uma glicose) 
→ Gliceraldeído 3-fosfato → 1,3-bifosfoglice-
rato 
→ Enzima: gliceraldeído 3-fosfato desidroge-
nase 
→ Objetivo: tornar um reagente com baixo po-
tencial fosforila em um produto com muito po-
tencial 
→ Como ocorre: 
• Gliceraldeído-3-fosfato é oxidado pelo NAD+ 
▪ O gliceraldeído perde um H+ (é oxidado), 
captado pelo NAD+, que vira NADH (2 
NAD – reação ocorre em dobro) 
▪ Uma molécula de água é participa com o 
OH transferido à molécula de gliceralde-
ído e o H+ como produto 
 
 
 
• Fosforilação 
▪ O fosfato que entra na molécula é inorgâ-
nico, estava livre, e não tem energia para 
se ligar na molécula 
▪ Por isso, o gliceraldeído 3-fosfato sofre 
oxidação (perde hidrogênios que são cap-
tados pelo NAD+, formando NADH), para 
fornecer energia para que a reação do Pi 
ocorra 
 
 
 
4 
 
 
 
Sétima reação: transferência do grupo fosforil 
ao ADP 
→ 1,3 bifosfatoglicerato → 3-fosfoglicerato 
→ Enzima: fosfoglicerato cinase 
→ O fosfato (grupo fosforil) de alta energia do 
1,3 bifosfatoglicerato é incorporado ao ADP 
formando ATP 
→ Há formação de 2 ATPs pois a reação ocorre 
em dobro 
 
 
 
 
 
Oitava reação: isomerização do 3-fosfoglicerato 
a 2-fosfoglicerato 
→ 3-fosfoglicerato → 2-fosfoglicerato 
→ Enzima: fosfoglicerato-mutase 
→ Objetivo: instabilização da ligação, para a re-
tirada do último fosfato da molécula na reação 
10 
→ Como ocorre 
• O fosfato muda de lugar (deslocamento re-
versível entre C3 e C2) 
• Mg2+ é essencial para a reação 
 
 
 
Nona reação: desidratação 
→ 2-fosfoglicerato → fosfoenolpiruvato 
→ Enzima: enolase 
→ Objetivo: a desidratação aumenta o potencial 
doador da fosforila 
→ Como ocorre: 
• A enolase promove a remoção reversível de 
uma molécula de água do 2-fosfoglicerato 
• O H e o OH do 2-fosfoglicerato saem da mo-
lécula formando uma molécula de água e o 
produto fosfoenolpiruvato 
→ A ligação com o fosfato agora tem muito po-
tencial de transferência 
 
 
 
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Décima reação 
→ Fosfoenolpiruvato → piruvato 
→ Enzima: piruvato-cinase 
• Exige K+, Mg2+ e Mn2+ 
• Reação irreversível (muito exergônica → 
ponto de controle) 
→ Como ocorre: 
• O fosfato do fosfoenolpiruvato sai da molé-
cula e liga-se ao ADP formando mais 2 ATPs 
(a reação ocorre em dobro) 
→ Formam-se então dois piruvatos (a reação 
ocorre em dobro), que são mais estáveis que 
o fosfoenolpiruvato 
 
 
 
 
 
→ A reação forma piruvato em sua forma enó-
lica, mas, espontaneamente, o piruvato se 
tautomeriza para sua forma cetônica (por 
isso, é irreversível) 
 
 
 
 
Glicogênese 
→ Glicogênio: polímero de glicose 
• Moléculas ligadas por ligações  1 → 4 (li-
near) 
• Moléculas ligadas por ligações  1 → 6 (ra-
mificada) 
→ Estimulado pela insulina. 
→ A glicogênese é a formação de glicogênio a 
partir de glicose. 
6 
 
• Isso pode ser feito a partir da adição de gli-
cose em uma cadeia de glicogênio já for-
mada 
• Também pode ser através de uma proteína 
iniciadora denominada glicogenina, utilizada 
quando não há glicogênio pré-existente (gli-
cogenina se autocataliza, fazendo com que 
glicoses se liguem à tirosina-194 de sua ca-
deia, para que com o auxílio da enzima gli-
cogênio sintetase haja a formação de uma 
nova cadeia de glicogênio). 
→ Reações: 
• Glicogenina: aceptora de resíduos da gli-
cose e funciona como enzima (colocando os 
primeiros 5-6 resíduos glicosil) 
• Fosforilação da glicose: o ATP é convertido 
em ADP pela hexoquinase e o fosfato 
passa a fazer parte da glicose (glicose-6-
fosfato) 
• Transferência do fosfato: o fosfato passa 
para o carbono 1 (pois a ligação é  1 → 4) 
pela ação da fosfoglicomutase→ glicose-
1-fosfato 
• Utilização do UDP: com gasto de um UTP 
(não tem adenina, e sim uracila), a glicose 
passa a ter dois fosfatos (e o UTP se trans-
forma em PPi), por ação da UDP-glicose pi-
rofosforilase, passando a se chamar UDP-
glicose. Essa glicose foi marcada pela en-
zima para passar pela glicogênese 
• O PPi se separa para transformar a reação 
em irreversível 
• A UDP-glicose, então, tem energia suficiente 
para ser adicionada ao glicogênio, e isso é 
feito pela enzima glicogênio-sintase (liga-
ções  1 → 4), com liberação do UDP 
 
 
 
→ Formação das ramificações da cadeia: 
quanto mais ramificado, mais solúvel é a mo-
lécula, além de facilitar a degradação e a sín-
tese do glicogênio mais rápidas, pois esses 
processos ocorrem nas extremidades 
• A glicogenina tem algumas glicoses ligadas 
a ela 
• Glicogênio-sintase adiciona novas glicoses 
por ligações  1 → 4 
• Enzima ramificadora retira uma cadeia de 7 
glicoses e as desloca para uma região mais 
interior do glic+ogênio criando uma ramifica-
ção por ligações  1 → 6 
• O processo ocorre repetidamente 
 
Glicogenólise 
→ Quebra de glicogênio pelo fígado (para os de-
mais tecidos do corpo) ou pelo tecido muscu-
lar (para o uso exclusivo e rápido desse te-
cido) em glicose-1-fosfato ou glicose pura. 
→ Estimulada pelo glucagon: hormônio ativado 
pela hipoglicemia e liberado pelas células  
pancreáticas 
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→ Fosforólise (rompimento de ligações  1 → 
4): músculo esquelético 
• Um fosfato inorgânico é ligado ao C1 pela 
enzima glicogênio-fosforilase, separando 
uma glicose da cadeia, sempre pela extremi-
dade não redutora (não precisa vir do ATP 
pois a reação já ocorrerá de um nível mais 
alto de energia para um mais baixo) → gli-
cose-1-fosfato 
▪ A vantagem desse tipo de quebra é que 
como a glicose já sai ligada ao fosfato, 
ela fica presa dentro da célula. 
• O fosfato muda de lugar para o C6 (glicose-
6-fosfato) pela ação da enzima fosfoglico-
mutase 
▪ Se o processo estiver ocorrendo no mús-
culo, desse passo inicia-se a glicólise di-
reto 
▪ Se o processo estiver ocorrendo no fí-
gado, o objetivo não é usar a glicose, e 
sim liberá-la no sangue para ser utilizada 
em outros lugares, portanto, um fosfato 
inorgânico é retirado, liberando uma gli-
cose pura no sangue 
➢ O Pi é retirado no retículo endoplasmá-
tico liso por ação da glicose-6-fosfatase 
 
 
 
→ Rompimento de ligações  1 → 6: 
• A enzima da fosforólise retiram uma glicose 
por vez as extremidades, até que cheguem 
a quatro resíduos de glicoses do ponto de 
ramificação  1 → 6 
• Nesse caso, outra enzima (tranferase) age 
deslocando três glicoses da ramificação 
para a extremidade, deixando apenas uma 
glicose na ramificação. Com essas glicoses 
deslocadas, o processo de quebra das liga-
ções  1 → 4 continua normalmente 
• A última glicose da ramificação é retirada por 
uma pela enzima glicosidade, saindo sem 
fosfato 
 
Doença de Von Gierke 
→ Deficiência de glicose-6-fosfatase pela muta-
ção da Glc-6-Pase hepática 
→ Há acúmulo de glicogênio no fígado e nas cé-
lulas dos túbulos renais, hipoglicemia, aci-
dose lática. 
→ O tratamento envolve alimentação frequente 
com carboidratos de digestão lenta, como, 
por exemplo, amido não cozido e goteja-
mento de alimentação nasogástrica durante a 
noite. 
 
Gliconeogênese 
→ Síntese de glicose a partir de compostos que 
não são carboidratos 
→ Estimulada pelo glucagon 
→ Gasta 11 ATP 
→ Todas as vias levam ao piruvato 
→ Processo importante porque a glicose é a 
principal fonte de energia de muitos órgãos 
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do corpo humano, portanto, não pode faltar 
glicose nunca 
→ A glicose armazenada na forma de glicogênio 
supre o corpo por apenas meio dia 
→ Glicerol, lactato (ciclo de Cori: conversão do 
lactato formado no músculo esquelético para 
glicose no fígado) e aminoácidos (alanina) 
→ Glicogenólise (quebra do glicogênio no mús-
culo) → glicólise (utilização da glicose para 
formar piruvato) → Fermentação láctica (for-
mação do lactato pela redução do piruvato) → 
Gliconeogênese (conversão do lactato à gli-
cose) → Glicose vai para a corrente sanguí-
nea, podendo retornar ao músculo. 
→ Coma alcóolico: álcool inibe a gliconeogê-
nese. Observando a reação, a captura de 
NAD+ e a formação de NADH para a reação 
de neutralização do etanol faz com que esses 
transportadores sejam desviados da via me-
tabólica de síntese de glicose. 
• (I) Pyr + NADH → Lactato + NAD 
• (II) Etanol + NAD → Acetaldeído + NADH 
 
Desvios 
 
 
 
→ Primeiro desvio 
• Piruvato → oxaloacetato → fosfoenolpi-
ruvato 
▪ Piruvato (3C) + CO2 + ATP + H2O → oxa-
loacetato (4C) + ADP + Pi 
▪ Oxaloacetato (4C) + GTP → fosfoenolpi-
ruvato (3C) + CO2 + GDP 
➢ Saída do CO2 fornece energia para a 
conversão em fosfoenolpiruvato 
 
 
 
→ Segundo desvio 
• Frutose 1,6-bisfosfato → frutose-6-fosfato 
▪ Frutose 1,6-bisfosfato + H2O → frutose-6-
fosfato + Pi 
➢ O Pi é retirado por hidrólise 
➢ NÃO HÁ PRODUÇÃO DE ATP 
 
 
 
→ Terceiro desvio 
• Glicose-6-fosfato → glicose 
▪ Frutose-6-fosfato + H2O → glicose + Pi 
➢ NÃO HÁ PRODUÇÃO DE ATP 
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Vias pentoses-fosfato/via fosfogliconato/via 
da hexose-monofosfato 
 
 
 
→ Reação global 
• Glicose-6-fosfato + 2NADP+ + H2O → ri-
bose-5-fosfato + CO2 + 2NADPH + 2H+ 
▪ Ribose-5-fosfato: precursor da síntese de 
nucleotídeos 
→ Estimulada pelo glucagon 
→ Rota alternativa para a oxidação da gli-
cose-6-fosfato no citosol, sem gerar ener-
gia, mas com formação de NADPH e pento-
ses fosfato 
→ Controle glicêmico, roubando glicose do san-
gue e repor a glicose sanguínea, assim que 
necessário. 
→ Formação da ribose e fosfato para a síntese 
de DNA e RNA 
→ NADP+ é o aceptor de elétrons formando 
NADPH 
→ A regulação das reações (se ocorrerá glicó-
lise ou via das pentoses) se dá pela quanti-
dade de substrato e produto e hormônio 
→ Fases 
• Oxidativas: síntese de ribose-5-fosfato 
• Não-oxidativas: recicla as pentoses 
 
Referências 
→ CAMPBELL, Mary K.; FARRELL, Shawn 
O. Bioquímica. 3 ed. São Paulo: Cengage 
Learning, 2016. 
→ LEHNINGER, A.L. Princípios de Bioquí-
mica. 3. ed. São Paulo: Sarvier, 2011. 
→ MURRAY, R. K. et al. Harper: Bioquímica 
ilustrada. 29 ed. México, D.F.: Lange, 2012.