BIOQUIMICA I

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 ​ BIOQUÍMICA I 
 
Contribuintes: Camila Zucchetti e Vitor Guedes 
 
Sumário: 
PARTE I - Proteínas 
1. Aminoácidos 
1.1 Classificação dos aminoácidos 
1.2 Titulação de aminoácidos 
2. Proteínas 
2.1 Ligação peptídica 
2.2 Classificações das proteínas 
 2.2.1 Estrutura primária 
 2.2.2 Estrutura secundária 
 2.2.3 Estrutura terciária e quaternária 
2.3 Desnaturação proteica 
2.4 Modificações pós-traducionais 
PARTE II - Enzimologia 
3. Enzimas 
3.1 Funcionamento enzimático 
3.2 Cinética enzimática 
3.3 Inibição enzimática 
3.4 Regulação enzimática 
3.5 Biossinalização 
3.6 Conceitos finais 
PARTE III - Bioenergética 
4. Carboidratos 
4.1 Classificação 
4.2 Absorção 
5. Metabolismo da glicose 
5.1 Glicólise 
5.2 Gliconeogênese 
5.3 Regulação da glicólise e gliconeogênese 
5.4 Via das pentoses fosfato 
5.5 Metabolismo do glicogênio 
5.6 Ciclo do ácido cítrico 
 5.6.1 Regulação do ciclo do ácido cítrico 
5.7 Fosforilação oxidativa 
 5.7.1 Cadeia respiratória 
 5.7.2 Síntese de ATP 
 5.7.3 Regulação da fosforilação oxidativa 
 
 1 
5.8 Balanço energético final 
 
 
1. AMINOÁCIDOS 
 
 
Os aminoácidos (aa) são moléculas que quando ligadas entre si formam uma proteína. Existem 20 tipos de 
aminoácidos e todos eles possuem uma estrutura fundamental em comum. O carbono ​α é o centro dessa 
estrutura e está ligado a um hidrogênio, um terminal amino (NH3), um terminal carboxila (COOH) e um grupo 
R. O grupo R é diferente em cada aminoácido e é o que os diferencia determinando a cada um deles 
diferenças no tamanho, na estrutura, na solubilidade, na carga energética e no tipo de interação 
intermolecular que será efetuada. 
 
Como sabemos, quando um átomo de carbono tem quatro ligantes 
diferentes ele se torna um carbono quiral, dessa forma concluímos 
que os aminoácidos possuem atividade óptica. Os aminoácidos tem 
dois estereoisômeros que são a imagem especular um do outro, 
não sendo imagens sobreponíveis. Esses estereoisômeros são 
chamados de L-aminoácidos e D-aminoácidos. Os aa presentes em 
sistemas biológicos vivos são exclusivamente L-aminoácidos. 
 
 
1.1 CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
 
Os aminoácidos possuem 5 classificações que os separam. 
Aminoácidos apolares alifáticos: São os que possuem seu grupo R com características apolares, ele se agrupa 
no interior da proteína estabilizando-se com interações hidrofóbicas. 
Esse grupo é composto pelos seguintes aminoácidos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ↓ 
 Aa com estrutura mais simples. Único que 
não possui centro quiral, pois não tem quatro 
 ligantes diferente no seu ​carbono ​α. 
 
 
 
 2 
Aminoácidos aromáticos: Seus grupos R são relativamente hidrofóbicos podendo realizar esse tipo de 
interação. Esse grupo tem a capacidade de absorver luz ultravioleta. 
 
 
 ↓ 
Único aa do grupo que possui capacidade de fazer ligações de H devido a uma hidroxila presente no seu grupo R. 
 
Aminoácidos polares não carregados: Possuem uma certa solubilidade em água, sendo hidrofílicos. Seus 
grupos R fazem ligações de H. 
 
 
 
 
 
 
 
 → ​Facilmente hidrolisados em aspartato e glutamato 
 ↓ 
É um ácido fraco com polaridade modesta. 
Quando uma cisteína liga-se com outra através de uma ligação 
covalente, chamada de ponte dissulfeto, forma uma cistina que é fortemente hidrofóbica. 
 
Aminoácidos carregados positivamente: ​Possuem características básicas, seus grupos são mais hidrofílicos 
devido a carga residual positiva. 
 
 → ​Facilmente ionizável em pH 7 
 
Aminoácidos carregados negativamente: Possuem características ácidas. Podem fazer ligações iônicas com 
aa carregados positivamente. 
 
 
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1.2 TITULAÇÃO DE AMINOÁCIDOS 
 
Os grupos amino, carboxil e o R de um aa comportam-se como ácidos 
ou bases fracos, mas os que não possuem grupo R ionizável podem 
se comportar das duas formas. A titulação consiste na adição 
(quando titulados com um ácido) ou remoção (quando titulados com 
uma base) gradual de prótons. 
Quando o pH de uma solução está ácido o aa encontra-se na sua 
forma totalmente protonada. Isso ocorre devido a grande quantidade 
de prótons livres na solução que favorecem para que o equilíbrio 
desloque no sentido da forma protonada, nessa situação o pH 
resultante é positivo. Logo, quando a solução está básica o equilíbrio 
desloca para a forma ionizada deixando o aa na sua maneira 
totalmente desprotonada e gerando um pH resultante negativo. Se 
há uma resultante positiva ou negativa a solubilidade do aa é favorecida. 
No ponto isoelétrico (PI) da curva há uma carga resultante de 0, ou seja, o número de moléculas carregadas 
positivamente é o mesmo de moléculas carregadas negativamente. Devido a ausência de carga resultante a 
solubilidade dos aa são afetadas, ela diminui tendenciando a agregação. 
Em virtude do comportamento ácido-base fracos dos aa, eles possuem poder tamponante. Isso pode ser 
observado nas inflexões da curva de titulação onde por mais que adicionamos uma grande quantidade de 
titulante o pH não varia bruscamente. 
 
2. PROTEÍNAS 
 
 
2.1 LIGAÇÃO PEPTÍDICA 
 
A ligação peptídica é formada quando um aminoácido se junta com um outro aminoácido. Essa ligação é 
covalente e ocorre através da perda de uma molécula de água (desidratação) seguida de uma condensação. 
Nessa última etapa citada, o terminal amino (NH3) de um aa condensa-se com o terminal carboxila (COOH) de 
outro formando uma amida, dessa forma um único aminoácido pode ligar-se a outros dois ao mesmo tempo, 
um em cada terminal. Os aminoácidos que fazem parte de uma proteína são chamados de resíduos e por 
causa da ligação peptídica somente os radicais do grupo R são capazes de fazer ligações externas. A ligação 
peptídica é caracterizada por sua rigidez e por sua forma planar que ocorre devido a sua estabilização por 
ressonância, por isso é uma ligação muito forte e não pode ser facilmente rompida. 
 
 
 
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2.2 CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS 
 
Para uma molécula que possui ligações peptídicas ser considerada uma proteína ela deve ter peso superior a 
10000 kg Daltons. Quando esta marca não é atingida dizemos que ao invés de uma proteína é um peptídeo. 
Uma proteína pode ser classificada de várias maneira, por exemplo, pode ser chamada de proteína simples 
quando na sua composição possui apenas aminoácidos. Mas quando possuem um grupo prostético é 
chamada de proteína conjugada. Ela também é classificada de acordo com seu grupo prostético, as 
lipoproteínas possuem lipídeos ligados aos seus resíduos de aminoácidos, glicoproteínas possuem açúcares e 
metaloproteínas possuem um metal específico na sua composição. No entanto a classificação mais 
importante está ligada a sua conformação. A conformação proteica se refere a forma em que a proteína vai 
se distribuir no espaço, existem quatro formas, a primária, secundária, terciária e quartenária. 
 
2.2.1 ESTRUTURA PRIMÁRIA 
 
A estrutura primária de uma proteína é definida como a sequência linear de seus aminoácidos. Nesse estágio 
as interações intermoleculares que os grupos R podem realizar são ignoradas, somente a ligação peptídica é 
observada. Essa forma é apenas acadêmica e não pode ser encontradapuramente no organismo humano. 
 
 
 
2.2.2 ESTRUTURA SECUNDÁRIA 
 
A estrutura secundária possui uma complexidade maior que a estrutura primária, quando tratamos desta 
consideramos algumas interações que causam um dobramento na proteína mudando seu arranjo espacial. 
α- hélice: Essa é a conformação secundária mais comum, o esqueleto peptídico da proteína é firmemente 
enrolado em volta de um eixo imaginário, produzindo a forma de uma 
hélice, os grupos R dos aa ficam projetados para fora dessa hélice. 
Cada volta da hélice é formada na distância de 3,6 resíduos de aa e a 
sua rotação para a esquerda é a mais encontrada. Essa estrutura é 
estabilizada através das ligações de H que ocorrem entre o hidrogênio 
do grupo amino e o oxigênio do grupo carboxila, nessa fase os grupos R 
não participam da interação. Nem todos os polipeptídeos podem 
formar uma α- hélice, depende dos aa presentes na estrutura 
primária, por exemplo, a alanina tem melhor tendência em formarα- 
hélice, aa carregados negativamente sequenciados próximos uns dos 
outros causam muita repulsão e acabam desestabilizando a estrutura e 
não formando uma hélice. Grupos R muito volumosos e aproximados 
também podem desestabilizar, mas normalmente os aa carregados positivamente estão localizados a 3,6 
resíduos dos carregados negativamente para formar pares iônicos estabilizando a estrutura. A prolina é um aa 
 
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que geralmente não aparece nas α- hélices, devido sua estrutura cíclica o seu H esta indisponível para 
realizar a interação. Devido sua simplicidade a glicina é um aa muito flexível e não contribui para a formação 
da hélice. 
 
 
 
Folhas B​: Também chamadas de 
B-pregueadas esta estrutura se dispõe de 
forma estendida em zigue-zag. Ligações de 
H são formadas em segmentos adjacentes 
e dependem de uma certa proximidade, 
por isso quanto menor os grupos R, maior a 
possibilidade de aproximação. Podem ser 
paralelas ou antiparalelas. 
 
 
Volta B: Ocorrem em proteínas globulares e é caracterizada por um dobramento abrupto. Também 
dependem de ligações de H. Dependem da prolina na posição 2 (tipo I) e da glicina na posição 3 (tipo II). 
 
 
 
 
 
2.2.3 ESTRUTURA TERCIÁRIA E QUATERNÁRIA 
 
Uma proteína assume sua forma terciária quando está completamente dobrada. As estruturas secundárias 
interagem entre si através de seus radicais (grupos R) e estabilizam a estrutura terciária. Essa interações 
podem ser fracas como as interações hidrofóbicas, ligações iônicas, ligações de hidrogênio e ligações 
covalentes como pontes dissulfeto. A estrutura terciária nada mais é que a forma 3D que a proteína pode 
tomar. 
Quando tratamos de uma proteína na sua estrutura quaternária estamos nos referindo a uma proteína que 
possui mais de uma estrutura terciária, então dizemos que a proteína quaternária é formada por subunidades. 
Mas quando essas subunidades estão interagindo através de ligações covalentes elas são chamadas de 
cadeias. 
 
Proteínas fibrosas: São cadeias arranjadas ao longo de filamentos, conferem suporte forma e proteção. Elas 
são insolúveis em água devido a alta concentração de resíduos hidrofóbicos tanto no seu interior quanto na 
sua superfície. São formadas por apenas um padrão de estrutura secundária. 
 
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α- queratina​: É originada pela α-hélice que quando ligadas em pares formam cadeias e espiral 
enrolados, que quando ligados formam protofilamento que quando ligados formam a protofibrilas, 
que quando ligadas formam o fio de cabelo. As ligações dissulfeto estabilizam as cadeias das estruturas 
quaternárias além de proporcionar rigidez, essas quando desfeitas causam o alisamento do cabelo. 
α-queratina está presente em cabelos, pernas e unhas. 
 
colágeno​: Está presente nos tendões, cartilagens e matriz orgânica. Possui um estrutura secundária 
única e sua hélice vira-se para a esquerda, suas ligações de H possuem intervalo de 3 resíduos de aa 
tornando sua estrutura muito mais rígida. Sua estrutura quaternária é super torcida e suas cadeias são 
interligadas por tipos incomuns de ligações covalentes lisina-hidroxilisina. 
 
fibroína da seda: Suas cadeias polipeptídicas possuem conformação B e tem grande presença de 
alanina e glicina. São estabilizadas por ligações de H e algumas interações de Van der Waals. Ela possui 
uma estrutura mais flexível devido suas interações fracas, mas não possui elasticidade porque sua 
conformação B já está estendida. 
 
Proteínas globulares: São cadeias dobradas em forma esférica, é formada por vários tipos de estruturas 
secundárias, seus exemplos são enzimas e proteínas reguladoras. 
 
anticorpos: Proteínas solúveis, é formadas por glicoproteínas. O IgG é a principal classe de anticorpo, 
ele é formado por 4 cadeias polipeptídicas que podem ser leves ou pesadas. Na sua extremidade 
possui cadeias leves e variadas, é a região amino terminal (necessária para reconhecer diferentes 
antígenos), a sua parte interna possui cadeias pesadas e constantes, é a região carboxiterminal (região 
FC que liga-se ao macrófagado). Suas cadeias são ligadas por pontes dissulfeto e quando ligadas ao 
antígeno sua conformação muda devido ao encaixe induzido. 
 
actina e miosina: São as proteínas motoras dos músculos. A região carboxi terminal da miosina é uma 
α- hélice voltada para esquerda que forma a sua cauda fibrosa, já a amino terminal é globular e forma 
a sua cabeça que possui sítio de ligação para o ATP. A actina é globular e se organiza como actinas G 
que se ligam formando um polímero chamado actina F, essa actina F interage com a cabeça da 
miosina. A Actina é chamada de filamento fino enquanto as miosinas são os filamentos grossos. 
 
hemoglobina e mioglobina: São proteínas conjugadas e seus grupos heme são seus grupo prostético. A 
mioglobina é uma proteína monomérica, ou seja, possui apenas uma subunidade, funciona como uma 
proteína de reserva e possui alta afinidade pelo O2 transformando-a em um transportador ineficiente 
visto que não vai liberar o O2 nos tecidos. A hemoglobina é tetramérica e possui 4 subunidades (2 
cadeias alfa e 2 beta) que se estabilizam por interações fracas, ela é responsável por carrear o oxigênio 
na corrente sanguínea. Quando ela está no seu estado tenso possui baixíssima afinidade por O2, mas a 
alta concentração de oxigênio e o pH básico do pulmão forçam os grupos heme a capturar oxigênio 
(efeito bohr). Ao se ligar na primeira subunidade o oxigênio causa uma reação em cadeia aumentando 
a afinidade por O2 das subunidades adjacentes, a quarta subunidade é a que possui maior afinidade 
pelo O2. 
 
 
 
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Resumo 
 
 
2.3 DESNATURAÇÃO PROTEICA 
 
Quando uma proteína é desnaturada ela precipita e perde a sua atividade funcional, essa desnaturação pode 
ser causada pelo calor, por pHs extremos, solventes orgânicos e outros. A perda da estrutura tridimensional 
de uma proteína já é suficiente para que ela desnature. No entanto quando uma proteína desnatura as 
ligações peptídicas continuam intactas e não há rompimentos. O fenômeno de renaturação pode ocorrer comalgumas proteínas quando colocados em um ambiente favorável e desse modo pode recuperar a sua 
funcionalidade. 
 
2.4 MODIFICAÇÕES PÓS TRADUCIONAIS 
 
Após sintetizadas as proteínas são enviadas para o retículo endoplasmático onde sofre mudanças que a 
ativam. 
Modificações covalentes: 
- glicosilação​: É a adição de glicose em um aminoácido para formar um glicoproteína. A ligação é feita 
no nitrogênio ou no oxigênio. A glicosilação amino terminal é espontânea. 
 
- fosforilação/desfosforilaçã​o: Adição ou remoção de grupos fosfato em resíduos de serina, treonina ou 
tirosina. Essa mudança pode deixar a proteína mais ou menos ativa. A enzima cinase transforma OH 
em fosfato e a enzima fosfatase transforma o fosfato em OH. 
 
- acetilação: Adição de um grupo acetil em um terminal amino. Essa adição dificulta a degradação, ou 
seja, aumenta o tempo de vida de um proteína. 
 
- âncoras lipídicas​: Ligação covalente entre lipídeos da membrana plasmática e proteínas que se 
ancoram neles. 
 
- ubiquitinação​: A ubiquitina ligase a resíduos amino terminais e encaminham a enzima para a 
degradação. 
 
- zimogênio​: É um precursor inativo de uma enzima, ele pode ser ativado por clivagem de ligações 
covalentes por intermédio de outra enzima. 
 
 8 
 
 
 
3. ENZIMAS 
 
 
As enzimas são proteínas altamente especializadas que possuem função catalisadora de reações biológicas, 
ela atuam em soluções aquosas com temperatura e pH adequados. Exceto por um pequeno grupo de RNAs 
catalíticos todas as enzimas são proteínas globulares. Como visto anteriormente a proteína precisa estar em 
sua conformação ideal para realizar uma função, logo se a enzima sofrer desnaturação ela perderá o seu 
poder catalítico. Algumas enzimas necessitam de outros grupos químicos para exercer a sua função, eles são 
chamados de cofatores e são partículas não-proteicas como um íon ou uma molécula orgânica. Os cofatores 
orgânicos são chamados de coenzimas e quando ligados fortemente a proteína são chamados de grupo 
prostético. As enzimas são divididas em classes, oxidorredutases; transferases; hidrolases; liases; isomerases; 
ligases. 
 cofator + enzima = holoenzima 
 ↓ ↓ 
 coenzima apoenzima 
 
Normalmente no corpo humano as reações tendem a não acontecer sem a presença de enzimas, e caso 
acontecesse seria muito devagar. As enzimas possuem um sítio ativo chamado bolsão catalítico que é o local 
onde ocorre a reação. A molécula que se liga ao sítio e sofre a ação da enzima é chamada de substrato. 
 
3.1 FUNCIONAMENTO ENZIMÁTICO 
 
É importante compreender que como função catalítica a enzima acelera a velocidade de reação, mas não 
altera o equilíbrio, ou seja, a enzima não favorece a formação de produtos, ela apenas acelera a velocidade do 
processo. Quando a energia de ativação de uma reação é muito alta, a reação acaba se tornando mais lenta, 
dessa forma as enzimas atuam diminuindo a energia de ativação e consequentemente acelerando a 
velocidade. No entanto, essa barreira de alta energia é importante para que as reações biológicas são se 
revertem espontaneamente. As reações enzimáticas formam espécies intermediárias na reação formando 
complexos enzima-substrato e enzima-produto. 
 
enzima + substrato​ ⇆​ complexo enzima-subs ​⇆​ complexo enzima-prod​ ⇆​ enzima + produto 
 
A interação da enzima com substrato é feito através de ligações iônicas, hidrofóbicas e ligações de hidrogênio. 
A formação dessas interações causa a liberação de energia de ligação que estabilizam o complexo. Muito do 
poder catalítico das enzimas prove da energia livre liberada na formação desses ligações fracas, além disso a 
energia de ligação também é responsável pela especificidade da enzima. A ligação E-S ocorre somente no 
estado de transição, que é o momento molecular em que o equilíbrio da reação pode deslocar tanto para os 
produtos quanto para os substratos. A partir dessas ligações fracas podemos concluir que o modelo 
chave-fechadura está errado, pois se o encaixe fosse perfeito a enzima estabilizar o substrato e a energia de 
ativação aumentaria e na realidade a enzima segue o ajuste induzido, em que ela sofre mudanças 
conformacionais que permitem a formação de ligações fracas. 
 
 
 9 
Grupos catalíticos específicos:​ Algumas das reações formam formam intermediários instáveis que 
impossibilita a formação do produto, então existem mecanismos que superam essa dificuldade. 
 
Catálise geral ácido-básica:​ Quando a formação de intermediários carregados. Isso pode ser resolvido 
através da transferência de prótons. Essa transferência poderia envolver somente somente a água, 
mas algumas enzimas não possuem água no seu sítio ou então a água é insuficiente, dessa forma o 
termo catálise ácido-básica refere-se a transferência de prótons por moléculas que não são a água. 
Algumas cadeiras laterais de resíduos de aa podem assumir esse papel. Esse mecanismo é o que ocorre 
na maioria das enzimas. 
 
Catálise covalente​: Agentes nucleofílicos, cadeias laterais de aa ou grupos funcionais de cofatores 
formam uma ligação covalente transitória entre a enzima e o substrato. 
 
Catálise por íons metálicos:​ Interações iônicas entre o metal e o substrato pode ajudar a orientar a 
reação​. 
 
3.2 CINÉTICA ENZIMÁTICA 
 
Velocidade enzimática é a taxa com que o substrato é transformado em produto. Quando a enzima atinge sua 
Vmax significa que o aumento do substrato não altera mais a velocidade de reação. Ja velocidade das 
reações é afetada pela concentração do substrato. A equação de Michaelis-Mentem nos dá a relação entre 
concentração do substrato e a Vreação. As enzimas seguem um comportamento hiperbólico. 
 
 
 
O ​Km é a constante de Michaelis e numericamente pode ser expresso como a concentração de substrato 
necessária para que a velocidade da reação seja metade da velocidade máxima. Ela representa a afinidade da 
enzima pelo substrato, mas somente até a formação do complexo ES. É específico para cada enzima e seu 
substrato. ​Quanto maior o Km, MENOR a afinidade. 
 
 
FATORES QUE ALTERAM A VELOCIDADE ENZIMÁTICA: 
 
TEMPERATURA: Com seu aumento a taxa de reação aumenta e a estabilidade da proteína decresce devido a 
sua desnaturação. Até certo ponto a velocidade aumento, mas em altas temperaturas a proteína desnatura 
 
PH: Deve-se às variações no estado de ionização dos componentes do sistema a medida que o pH varia. pH 
ótimo é o biológico. 
 
CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO: Aumenta a velocidade até ocorrer saturação da enzima, a partir desse 
ponto a V não se altera, mas em baixas concentrações de substrato a formação do produto é proporcional. 
 
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3.3 INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
 
Inibidores das enzimas são moléculas que interferem na catálise, diminuindo ou interrompendo-a. 
 
INIBIÇÃO REVERSÍVEL: ​inibidores ligam-se, mas podem se soltar, geralmente através de ligações 
não-covalentes. 
 
Inibidor competitivo: compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima. A medida que o inibidor se 
liga, impede que o substrato se ligue. Muitos inibidores competitivos tem estrutura similar a estrutura 
do substrato e se combinam com a enzima formando um complexo EI, mas que não leva a catálise. 
Quando o inibidor está ligado, a competição pode ser deslocada em sentido do substrato se 
aumentadaa concentração dele. Se a afinidade da enzima for igual para o inibidor e substrato, a 
enzima terá uma resposta 1:1 .​ Não altera a Vmax, mas aumenta o Km 
 
Inibidor incompetitivo: liga-se a um sítio ativo distinto sa substrato. ELe se liga ao complexo ES e com 
isso dificulta a melhor funcionalidade da enzima, ela fica ligada em uma conformação menos ativa. Se 
a enzima já estiver saturada não adianta aumentar a concentração do substrato e se a concentração do 
inibidor for aumentada a inibição será acentuada. ​Diminui o Vmax e diminui o Km. 
 
inibidor misto: liga-se a um sítio distinto do S. Pode ligares-se tanto a enzima quanto ao complexo ES. 
Não altera o Km e diminui o Vmax 
 
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL: Inibem e nunca mais soltam o sítio de ligação muitas vezes eles atuam por ligação 
covalente, mas também pode ser por uma ligação que seja muito estável. 
 
Inativadores suicidas: são não reativos até se ligarem ao sítio da enzima. Faz as primeiras etapas de 
uma reação enzimática, então é convertido em um produto muito reativo que comina 
irreversivelmente com a enzima. Também podem ser chamados de inativadores com base no 
mecanismo. 
 
3.4 REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
 
As enzimas aumentam ou diminuem sua atividade catalítica em resposta a certo sinais. Enzimas alostéricas 
agem por meio de ligações reversíveis e não covalentes com composto denominados moduladores 
alostéricos. Outras enzima são reguladas por modificação covalente reversível que pode ativas ou inativa-las. 
Já a proteólise é uma regulação irreversível e ativa a enzima. Vários tipo de regulação podem ocorre em uma 
só enzima. 
 
ENZIMAS ALOSTÉRICAS: Mudanças conformacionais induzidas por moduladores interconvertem formas mais 
ou menos ativas da enzima, muitas vezes o modulador é o próprio substrato. Esses moduladores não podem 
ser confundidos com inibidores competitivos, pois apesar os inibidores também se ligarem a um sítio 
diferente eles não induzem as mudanças conformacionais. Quando o modulador é alostérico homotrópico, o 
 
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substrato e o modulador são o mesmo, já o alostérico heterotrófico possui uma molécula diferente para 
substrato e para modulador. Cada sítio regulatório é específico ao seu modulador, mas nas homotrópicas o 
sítio catalítico e o regulador são o mesmo. Essas enzimas não seguem a cinética de Michaelis-Mentem, 
possuem uma curva sigmóide. 
 
AMP: Modulador positivo do catabolismo 
ATP: Modulador negativo do catabolismo 
 
- inibição por retroalimentação: o produto final da via inibe a enzima. Isso ocorre quando a 
concentração do produto excede ao requerido pela célula. Reduzindo a atividade da enzima alostérica 
toda a via tem sua atividade reduzida, pois seus substratos ficam presentes em quantidades mínimas, 
por isso o produto final deve inibir sempre a primeira enzima da rota. 
 
REGULAÇÃO POR MODIFICAÇÃO COVALENTE: 
 
- clivagem proteolítica: precursor inativo chamado zimogênio é hidrolisado formando uma enzima ativa, 
por exemplo, quimiotripsinogênio virando quimiotripsina. Essa ação é irreversível pois a enzima ativa 
não volta a ser um zimogênio. Proteases são inibidas por proteínas inibidoras que se ligam fortemente 
a seu sítio ativo. O zimogênio tem aa a mais que escondem o sítio ativo impossibilitando que o 
substrato se ligue. A proteólise é custosa energeticamente, mas vale a pena pois é perigoso deixar a 
enzima sempre na forma ativa, ela pode atacar nosso sistema. 
 
- fosforilação / desfosforilação: ligação ou remoção de grupamentos fosfato de resíduos de serina, 
tirosina e treonina. A ligação é catalisada por proteínas cinases e a remoção por proteínas fosfatases. A 
fosforilação pode alterar a catálise quando muda a afinidade da enzima pelo substrato, esse processo 
deve ser reversível. 
 
3.5 BIOSSINALIZAÇÃO 
 
RECEPTORES ASSOCIADOS A PROTEÍNA G: Possuem 3 componentes, um receptor na membrana plasmática 
com 7 segmentos helicoidais transmembranas; uma proteína G que alterna entre forma ativa (quando ligada a 
GTP) e inativa (quando ligada a GDP); e uma enzima efetora na membrana plasmática que é regulada pela 
proteína G ativada. 
 
Proteína G é estimulada pelo receptor ativado e troca GDP por GTP 
↓ 
Dissocia-se do receptor ocupado e liga-se a enzima efetora alterando sua atividade 
↓ 
Enzima ativada gera um segundo mensageiro que afeta os alvos 
 
Receptores B-adrenérgicos: ​A adrenalina liga-se a seu receptor na membrana plasmática e promove a troca 
de GDP para DTP. a subunidade alfa da proteína G é a que se liga a GDP/GTP e transmite o sinal do receptor 
para a enzima efetora (​adenil-ciclase​). Adenil-ciclase ligada à proteína G estimula a síntese AMP-cíclico a 
partir de ATP, depois a proteína G se dissocia e se inativa automática ticamente estando disponível para uma 
 
 12 
nova interação na membrana. AMPc ativa alostericamente a proteína cinase dependente de AMPc (​PKA​), que 
então catalisa a fosforilação da cinase do glicogênio (fosforilase B) que inicia a mobilização do glicogênio. 
 
Fosfolipase C e IP3: A proteína efetora é a fosfolipase C. Hormônio se liga ao receptor provocando troca 
GDP/GTP e então se liga a fosfolipase C que gera a produção de diacilglicerol de IP3. IP3 liga-se a canais de 
Cálcio do Retículo Endoplasmático abrindo-os, o cálcio elevado ativa a proteína cinase C (PKC), junto com a 
ação do diacilglicerol. PKC tem seus alvos nas proteínas do citoesqueleto, enzima e proteínas nucleares que 
regulam a expressão gênica. 
 
RECEPTORES TIROSINA-CINASE: Possuem um domínio de interação com o ligante na face externa da P e sítio 
ativo enzimático na face citoplasmática, são conectados por um único segmento transmembrana. O domínio 
citoplasmático é uma proteína cinase que fosforila resíduos de tirosina em proteínas alvos específicas. Possui 
duas subunidade alfa na parte extracelular e duas subunidade beta na parte intracelular. 
 
Receptores de insulina​: Insulina liga-se as subunidades alfa que ativam as subunidades beta. Resíduos de 
tirosina da proteína cinase INSR são fosforilados ativando para fosforilar outras. INSR fosforila IRS-1 que ativa 
PI3K ligando um domínio SH2. A PI3K converter PIP2 em PIP3, em seguida a GSK3 fosforilada e inativada com 
isso ela não consegue converter a glicogênio sintase em sua forma inativa. A síntese glicogênio é então 
acelerada. PKB estimula captação de glicose pela GLUT. 
 
3.6 CONCEITOS GERAIS 
 
ISOENZIMAS: Catalisam a mesma reação, mas podem ter diferenças estruturais. Possuem importância pois 
catalisam a mesma reação em diferentes tecidos. Suas cinéticas são diferentes. 
 
ENDOENZIMAS: Atuam na parte interna da molécula do substrato, quebram no meio de um polipeptídeo. 
 
ECTOENZIMAS: Atuam na extremidade da molécula. 
 
COMPLEXO MULTIENZIMÁTICO: 3 ou mais proteínas enzimáticas diferente conjugadas por interações não 
covalentes. Cada uma das enzimas catalisam uma reação separada, mas quando reunidas no complexo 
enzimático catalisam uma reação global. 
 
COMPLEXO MULTIFUNCIONAL: Uma única enzima fazendo várias funções dentro de uma reação. 
 
DEFICIÊNCIA ENZIMÁTICA: Acúmulo de substrato da enzima que está deficiente gera efeitos tóxicose erros 
inatos do metabolismo. 
 
ENZIMAS CONSTITUTIVAS: Enzimas requeridas todo tempo pela célula e estão sempre presentes nelas em 
uma certa quantidade. 
 
ENZIMAS INDUZÍVEIS: Sua síntese é induzida ou reprimida por um estímulo adequado. 
 
 
 
 
 13 
 
 
 
4. CARBOIDRATOS 
 
 
Os carboidratos são poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas. Os carboidratos possuem várias funções, 
dentre elas função energética, estrutural e lubrificante. 
P​rincipais Carboidratos na dieta dos animais: amido, sacarose, lactose, celulose, frutose e glicose. 
4.1 CLASSIFICAÇÃO 
 
Os carboidratos são divididos em três classes: 
 
-MONOSSACARÍDEOS: também chamados de açúcares simples, são constituídos por uma única unidade de 
poli-hidroxialdeído (aldeídos) ou poli-hidroxicetona(cetonas), onde o mais encontrado em abundância na 
natureza é o D- glicose, também chamado de dextrose. Eles apresentam dois ou mais grupos hidroxila, sendo 
constituído por uma cadeia carbônica não ramificada, unidas por ligações covalentes simples​. Muitos dos 
átomos de carbono aos quais os grupos hidroxila estão ligados são centros quirais. As enzimas que agem 
sobre os açúcares são absolutamente estereoespecíficas, normalmente preferindo um estereoisômero a 
outro. são compostos incolores, sólidos cristalinos, solúveis em água (sendo insolúveis em solventes apolares). 
A maioria são portadores de sabor adocicado, como D-glicose, D-frutose. Quando a carbonila está na 
extremidade da cadeia de carbonos, o monossacarídeo é denominado como ALDOSE. Porém, quando a 
carbonila se encontra em qualquer outra posição, o monossacarídeo é denominado como CETOSE. 
Monossacarídeos com quatro, cinco, seis e sete átomos de carbono no esqueleto são chamados, 
respectivamente, de TETROSES, PENTOSES, HEXOSES e HEPTOSES. 
 
Epímeros: ​dois açúcares que diferem apenas na configuração 
de um carbono. São exemplos de epímeros o D-manose e 
D-glicose. 
 
 
 
 
 
Em solução aquosa, os monossacarídeos com cinco ou mais átomos de carbono no esqueleto ocorrem 
predominantemente em forma cíclica (anel), nos quais a carbonila forma uma ligação covalente com o 
oxigênio de um grupo hidroxila presente na cadeia, levando a formação de um HEMIACETAL (aldoses) ou 
HEMICETAL (cetoses). A adição de um segundo grupo 
hidroxila leva a formação de um ACETAL (aldoses) ou CETAL 
(cetoses), onde tal ligação é conhecida como ​LIGAÇÃO 
GLICOSÍDICA​. Como o álcool pode ser adicionado a “frente” 
ou as “costas” do carbono da carbonila, a reação pode 
produzir qualquer uma das configurações 
estereoisoméricas, denominadas de α e β. As formas 
isoméricas de monossacarídeos que diferem apenas na 
 
 14 
configuração do átomo de carbono hemiacetal ou hemicetal são chamadas de ANÔMEROS, e o átomo de 
carbono de carbonila é denominado de CARBONO ANOMÉRICO. 
α: hidroxila ao lado OPOSTO ao carbono seis. 
β: hidroxila do lado IGUAL ao carbono seis. 
 
-OLIGOSSACARÍDEOS: cadeias curtas de unidades de monossacarídeos unidas por ligações características 
chamadas de ​ligações glicosídicas. ​Os mais abundantes são os DISSACARÍDEOS, com duas unidades de 
monossacarídeos. Um dissacarídeo típico é a sacarose (açúcar de cana), constituído por D-frutose e D-glicose. 
Os dissacarídeos consistem em dois monossacarídeos unidos covalentemente por uma ligação denominada de 
ligação O-glicosídica​, a qual é formada quando uma hidroxila de uma molécula de açúcar reage com o 
carbono anomérico de outro, representando a formação de um acetal, a partir de um hemiacetal e um álcool, 
onde o produto final é denominado de GLICOSÍDEO. Eles podem ser hidrolisados para originar seus 
monossacarídeos livres. A extremidade de uma cadeia com um C anomérico livre é chamado de extremidade 
redutora, mas quando há formação de ligação glicosídica há a geração de um açúcar não redutor. o Carbono 
anomérico que está realizando a ligação glicosídica é chamado de alfa. A sacarose é um açúcar que não possui 
carbono anomérico livre, logo é um açúcar não-redutor. 
 
-POLISSACARÍDEOS: são polímeros de açúcar que contém mais de 20 unidades de monossacarídeos. Alguns 
polissacarídeos, como a celulose, têm cadeias lineares; outros, como o glicogênio, são ramificados. Ambos são 
formados por unidades repetidas de D-glicose, mas diferem no tipo de ligação glicosídica, apresentando, por 
consequência, propriedades distintas. Os polissacarídeos, também chamados de ​GLICANOS​, diferem um dos 
outros na identidade das unidades de monossacarídeos repetidas, no comprimento das cadeias, nos tipos de 
ligações unindo as unidades e no grau de ramificação​. ​São insípidos (sem sabor) e insolúveis em água. 
 
HOMOPOLISSACARÍDEOS: são polissacarídeos que são constituídos por apenas uma espécie monomérica. 
Alguns homopolissacarídeos, como o amido e o glicogênio, servem como forma de armazenamento para 
monossacarídeos utilizados como combustíveis. 
 
Função de estocagem: 
- O ​amido ​está presente nas plantas e contém dois tipos de estruturas de D-glicose, amilose e 
amilopectina. A ​AMILOSE consiste em cadeias longas não ramificadas de resíduos de D-glicose, 
conectados por ligações glicosídicas do tipo (α1 -> 4). A ​AMILOPECTINA é altamente ramificada, onde 
as ligações glicosídicas que unem os resíduos de glicose sucessivos são do tipo (α1 -> 4) e nos pontos 
de ramificação (que ocorrem a cada 24 a 30 resíduos) são do tipo (α1 -> 6). 
 
- O ​glicogênio, ​o principal polissacarídeo de armazenamento das células animais, ​assim como a 
amilopectina, é um polissacarídeo de subunidades de glicose ligadas por ligações glicosídicas do tipo 
(α1->4), (α1->6). Porém, o glicogênio é mais ramificado. Como cada ramificação de glicogênio 
termina com uma extremidade não 
redutora ele possui apenas uma 
extremidade redutora. Quanto mais 
ramificada, mais fácil será o 
armazenamento e a quantidade de 
ramificações aumentam o nicho onde as 
enzimas podem trabalhar (extremidades 
 
 15 
não redutoras). O organismo armazena glicose em forma de glicogênio pelo fato do hepatócito 
armazenar o mesmo em uma equivalência de 0,4M de glicose, sendo que a concentração verdadeira 
de glicogênio é de 0,01µM (contribui pouco para a osmolaridade do citosol). Se o hepatócito 
armazenasse glicose na sua forma monomérica (0,4M), haveria um desequilíbrio osmótico, onde pela 
passagem de água, ocasionaria a hemólise da célula. 
 
Função estrutural: 
- A ​celulose ​é um homopolissacarídeo linear e não ramificado, constituído de resíduos de D-glicose, que 
possui função estrutural das paredes celulares de plantas. ​A celulose se apresenta como configuração 
β, enquanto que a amilose se apresenta como configuraçãoα. ​A maioria dos animais vertebrados 
não conseguem digeri-la por falta de uma enzima que hidrolisa estas ligações. 
 
HETEROPOLISSACARÍDEOS: são polissacarídeos que são constituídos por duas ou mais espécies monoméricas 
distintas, como por exemplo, o peptidoglicano (envelope celular bacteriano) 
 
- Glicosaminoglicanos: o espaço extracelular dos tecidos dos animais multicelulares é preenchido com 
um material semelhante a gel, a MEC, que mantém as células unidas e provê um meioporoso para a 
difusão de nutrientes e oxigênio para cada célula. São compostas por uma rede entrelaçada de 
proteínas fibrosas e heteropolissacarídeos. Tais heteropolissacarídeos, os ​glicosaminoglicanos​, 
formam uma família de polímeros lineares compostos por unidades de dissacarídeos repetidos​. Um 
dos monossacarídeos é obrigatoriamente N-acetilglicosamina e o outro um ácido urônico. 
 
- Peptideoglicanos​: componente rígido das paredes das células bacterianas e algas, ​constituído por 
unidades alternadas de N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico. São “alvos” da terapia 
antibiótica. 
 
4.2 DIGESTÃO / ABSORÇÃO 
 
O amido é ingerido e inicialmente a digestão começa na boca. A enzimaα-amilase salivar hidrolisa as ligações 
glicosídicasα1->4 produzindo polissacarídeos curtos ou oligossacarídeos. Quando o bolo alimentar chega no 
estômago a α-amilase salivar é desativada por causa do pH, então a α-amilase pancreática é secretada 
clivando e gerando principalmente maltose, maltotriose e dextrinas. Enzimas ativas no estômago: dextrinase, 
maltase, lactase, sacarase e trealose. O glicogênio da dieta possui essencialmente a mesma estrutura do 
amido e sua digestão segue a mesma via. 
 
A absorção é realizada a partir do cotransporte com Sódio. 
GLUT 1: capta glicose basal no jejum 
GLUT 2: presente no fígado, pâncreas, intestino e rim 
GLUT 3: transportador de glicose no SNC 
GLUT 4: transportador sensível a insulina, sua expressão aumenta na presença da insulina 
GLUT 5: específico para frutose 
GLUT 7: presente no retículo endoplasmático 
 
 
 
 
 16 
 
5. METABOLISMO DA GLICOSE 
 
 
5.1 GLICÓLISE 
 
Uma molécula de glicose é degradada através de reações enzimáticas para a formação de duas moléculas de 
piruvato (possui três carbonos. Durante as reações parte da energia é conservada como ATP e NADH. A 
quebra glicolítica da glicose é a única fonte de energia em alguns tecidos ou células (cérebro, eritrócitos, 
medula renal e esperma). Essa metabolização é dividida em duas etapas: a fase preparatória e a fase de 
pagamento. 
 
Fase preparatória: 
 
1- FOSFORILAÇÃO DA GLICOSE​: a glicose é ativada para as reações subsequentes pela fosforilação do C-6, 
formando a molécula de glicose – 6 – fosfato, ​com ATP como doador de grupo fosfato. Essa reação é 
IRREVERSÍVEL em condições intracelulares, sendo catalisada pela enzima HEXOCINASE, com o auxílio do 
cofator Mg​2+ ​(verdadeiro substrato para enzima é o complexo MgATP​2-​). Lembrando que a hexocinase é 
considerada uma ​isoenzima​, ou seja, participam em vários compartimentos catalisando uma mesma reação 
(HEXOCINASE I,II,III,IV). O fosfato é ligado na molécula de glicose para prendê-la dentro da célula, uma vez que 
o fosfato possui carga negativa, não passando pela camada apolar da membrana plasmática. A enzima 
consegue diferenciar moléculas de glicose e de água devido a uma mudança conformacional na enzima que 
acontece quando o substrato correto se liga ao sítio ativo. Na ausência de glicose, a enzima fica na sua 
conformação inativa, porém quando a glicose e MgATP​2- se ligam, ocorre a mudança de conformação da 
enzima, tornando-a ativa. Com esse reconhecimento, a reação de hidrolise que poderia acontecer não ocorre. 
 
2- CONVERSÃO DE GLICOSE – 6 – FOSFATO PARA FRUTOSE – 6 – FOSFATO​: a enzima FOSFOHEXOSE 
ISOMERASE catalisa a isomerização REVERSÍVEL da glicose – 6 – fosfato (aldolase) a frutose – 6 – fosfato 
(cetose). A enzima responsável pela reação catalítica também requer o cofator Mg​+2​). A glicose – 6 – fosfato é 
convertida em frutose – 6 – fosfato pelo motivo de ser uma molécula mais simétrica, sendo necessário mais a 
frente durante o processo de glicólise 
 
3- FOSFORILAÇÃO DA FRUTOSE – 6 – FOSFATO, TRANSFORMANDO EM FRUTOSE - 1,6 – BIFOSFATO: A 
enzima FOSFOFRUTOCINASE – 1 (PFK-1), com o auxílio do cofator Mg​+2​, catalisa a transferência de um grupo 
fosfato do ATP para a frutose – 6 – fosfato, formando a frutose – 1,6 – bifosfato, gerando uma molécula ainda 
mais simétrica. A reação com PFK -1 é essencialmente IRREVERSÍVEL em condições celulares, sendo essa a 
primeira etapa “comprometida” da via glicolítica: a frutose – 1,6 – bifosfato é direcionada SOMENTE para a 
glicólise. ​A PFK-1 está sujeita a modulação alostérica, onde sua atividade é aumentada quando há um 
acúmulo de produtos de degradação de ATP, ADP e AMP e diminuída quando a célula tiver muito ATP e 
bem suprida por outro combustível, como ácidos graxos​. 
 
4- CLIVAGEM DA FRUTOSE – 1,6 – BIFOSFATO: a enzima FRUTOSE - 1,6 – BIFOSFATO ALDOLASE, ou 
simplesmente ALDOLASE catalisa a reação de ​condensação aldólica reversível. ​A frutose – 1,6 – bifosfato é 
clivada para a formação de duas trioses – fosfatos diferentes: a aldose ​gliceraldeído – 3 – fosfato e a cetose ​di 
- hidroxicetona – fosfato. ​Embora a reação da aldolase tenha uma variação da energia livre padrão 
 
 17 
fortemente positiva no sentido de clivar a frutose -1,6 – bifosfato (ΔG = 23,8 KJ/mol), nas baixas 
concentrações dos reagentes presentes na célula a variação real de energia livre é pequena, e a reação da 
aldolase é prontamente REVERSÍVEL. 
 
5- INTERCONVERSÃO DAS TRIOSES FOSFATO: ​Apenas uma das duas trioses – fosfato formada pela aldolase, o 
gliceraldeído – 3 – fosfato, pode ser diretamente degradada nas etapas subsequentes da glicólise. O outro 
produto, a di – hidroxicetona, é rápida e reversivelmente convertida pela enzima TRIOSE FOSFATO 
ISOMERASE, a gliceraldeído – 3 – fosfato, pela razão do mesmo ser rapidamente consumido para a próxima 
reação da glicólise. Sendo assim, o equilíbrio não é afetado. 
 
Fase de pagamento: 
 
6- OXIDAÇÃO DO GLICERALDEÍDO – 3 – FOSFATO EM 1,3 – BIFOSFOGLICERATO: ​A oxidação do gliceraldeído – 
3 – fosfato a 1,3 – bifosfoglicerato ​é catalisada pela enzima GLICERALEÍDO – 3 – FOSFATO DESIDROGENASE. O 
gliceraldeído – 3 – fosfato é covalentemente ligado à desidrogenase durante a reação, onde o grupo aldeído 
reage com o resíduo de cisteína (Cys) essencial do sítio ativo. Primeiramente, há a oxidação (perda de 
hidrogênio) do gliceraldeído – 3 – fosfato juntamente com a entrada de água. O hidrogênio do C-1 migra para 
o NAD​+​, convertendo para NADH. A hidroxila da água então entra no lugar do hidrogênio que saiu do 
gliceraldeído – 3 – fosfato, liberando o H​+ restante e formando assim uma ​molécula intermediária, a qual 
guarda grande parte da energia liberada da reação de oxidação​. Por fim, há a entrada de FOSFATO 
INORGÂNICO no lugar da hidroxila recém ligada, dando origem à molécula de 1,3 – bifosfoglicerato. O fosfato 
inorgânico, diferente do fosfato oriundo do ATP, é uma molécula de baixa energia, não possuindo capacidade 
de se ligar ao gliceraldeído – 3 – fosfato de forma simples. ​A entrada do Pi é possível mediante à uma reação 
de acoplamento, visto que a reação onde há a entrada de Pi possui um ΔG POSITIVO, mas que quando 
somada com o ΔG da reação de oxidação (negativa), o resultado é um ΔG NEGATIVO, ou seja, torna 
possível a reação termodinamicamente.7- TRANSFERÊNCIA DO FOSFATO DO 1,3 – BIFOSFOGRICERATO PARA O ADP: ​A enzima FOSFOGLICERATO 
CINASE transfere o grupo fosfato de alta energia do grupo carboxil do 1,3 – bifosfoglicerato para o ADP, 
formando ATP e 3 – fosfoglicerato. A enzima possui esse nome, devido à reação inversa, na qual ela transfere 
um grupo fosfato do ATP para o 3 – fosfoglicerato. Como todas as enzimas, ela catalisa a reação em ambos os 
sentidos. As etapas 6 e 7 da glicólise constituem um processo de acoplamento de energia em que 1,3 – 
bifosfoglicerato é um intermediário comum. A soma das reações garante uma reação EXERGÔNICA. 
 
8- CONVERSÃO DO 3 – FOSFOGLICERATO EM 2 – FOSFOGLICERATO: ​A enzima FOSFOGLICERATO MUTASE 
catalisa o deslocamento REVERSÍVEL do grupo fosfato entre C-2 e C-3 do glicerato, sendo a presença do 
cofator Mg​2+ essencial nessa reação. A mudança cria uma repulsão maior entre as cargas negativas, sendo 
mais fácil do fosfato sair da molécula. 
 
9- DESIDRATAÇÃO DO 2 – FOSFOGLICERATO A FOSFOENOLPIRUVATO: ​Na presença da ENOLASE, há a 
retirada de uma molécula de água do 2 – fosfoglicerato de forma REVERSIVA, gerando fosfoenolpiruvato 
(PEP). 
 
10- TRANSFERÊNCIA DO GRUPO FOSFATO DO FOSFOENOLPIRUVATO PARA O ADP: ​Catalisada pela 
PIRUVATO CINASE, a molécula de fosfato é transferida para o ADP, formando DUAS MOLÉCULAS DE ATP E 
 
 18 
DUAS MOLÉCULAS DE PIRUVATO. Reação IRREVERSÍVEL. Nesta fosforilação no nível do substrato, o piruvato 
resultante aparece inicialmente na sua forma enólica, depois tautomeriza de modo rápido e não enzimático à 
sua forma cetônica, que predomina em pH 7,0. 
 
5.2 GLICONEOGÊNESE 
 
Esse processo sintetizar glicose a partir de precursores que não carboidratos, para quando, por exemplo, o 
glicogênio se esgote. Esses precursores são o piruvato, a alanina e o lactato. A gliconeogênese ocorre 
principalmente no fígado (citosol) e em menor extensão no córtex renal e nas células epiteliais do intestino. 
Sete das dez reações enzimáticas da gliconeogênese são o inverso das reações da glicólise, somentes as 3 
irreversíveis são contornadas por um grupo diferente de enzimas. 
 
CONVERSÃO DE PIRUVATO EM FOSFOENOLPIRUVATO (PEP): 
A partir do piruvato e alanina: O ​piruvato é primeiro transportado do citosol para a mitocôndria, ou é 
sintetizado na mitocôndria a partir da transaminação da alanina (CICLO ALANINA – GLICOSE). A seguir, dentro 
da mitocôndria, a PIRUVATO – CARBOXILASE com o auxílio da coenzima biotina converte piruvato em 
oxaloacetato​. Como a membrana mitocondrial não possui transportador para oxaloacetato, antes de ser 
exportado para o citosol, o oxaloacetato formado deve ser reduzido (ganhar hidrogênio) a ​malato pela 
MALATO – DESIDROGENASE, com consumo de NADH. O malato deixa a mitocôndria por meio de um 
transportador específico presente na membrana mitocondrial, e no citosol é reoxidado (perde hidrogênio) a 
oxaloacetato, com a produção de NADH citosólico. O oxaloacetato é então convertido a fofoenolpiruvato 
(PEP) pela FOSFOENOLPIRUVATO – CARBOXICINASE, necessitando de Mg​+2​ e GTP (doador de grupo fosfato). 
 
A partir do lactato: Essa via faz uso do lactato produzido pela glicólise anaeróbica, sendo necessária após um 
exercício vigoroso. A conversão de lactato em piruvato no citosol de hepatócitos gera NADH e a exportação 
como malato é consequentemente desnecessária. Depois que o piruvato, formado pela enzima LACTATO – 
DESIDROGENASE, é transportado para a mitocôndria, sendo convertido a oxaloacetato pela PIRUVATO – 
CARBOXILASE. Tal oxaloacetato é convertido diretamente a PEP pela isoenzima mitocondrial da PEP – 
CARBOXICINASE, onde o PEP é transportado para fora da mitocôndria, dando continuidade a via 
gliconeogênica. 
 
CONVERSÃO DE FRUTOSE – 1,6 – BIFOSFATO EM FRUTOSE – 6 – FOSFATO: como essa reação é altamente 
exergônica e por isso irreversível em células intactas, a formação de frutose – 6 – fosfato é catalisada por 
outra enzima dependente do cofator Mg​+2​, a FRUTOSE – 1,6 – BIFOSFATASE, que promove a hidrólise do 
fosfato em C-1 
CONVERSÃO DE GLICOSE – 6 – FOSFATO EM GLICOSE: a reação é catalisada pela enzima GLICOSE – 6 – 
FOSFATASE, com o auxílio do cofator Mg​+2​, hidrolisando a molécula para a formação de glicose, sem geração 
de ATP. ​A glicose produzida pela gliconeogênese no fígado, nos rins ou ingerida na dieta é entregue aos 
tecidos pela corrente sanguínea. 
 
*REAÇÕES NÃO CITADAS SÃO O INVERSO DAS DA GLICÓLISE* 
 
 
 
 
 
 19 
Glicólise Gliconeogênese 
hexocinase glicose-6-fosfato 
fosfofrutocinase-1 frutose-1,6-bifosfatase 
piruvato-cinase piruvato-carboxilase 
 
5.3 REGULAÇÃO DA GLICÓLISE E GLICONEOGÊNESE 
 
A hexocinase I e II (presente nos músculos) são inibidas alostericamente por seu produto glicose – 6 – fosfato, 
de forma que sempre que a concentração intracelular de glicose se elevar acima do nível normal, essas 
enzimas são temporariamente inibidas por ​feedback ​negativo, levando a velocidade da formação da glicose – 
6 – fosfato ao equilíbrio. Sob condições de glicose sanguínea baixa, a concentração do açúcar no hepatócito é 
baixa em relação ao ​Km da hexocinase IV e a glicose gerada pela gliconeogênese deixa a célula antes de ficar 
presa pela fosforilação. Imediatamente após uma refeição rica em carboidratos, quando a glicose sanguínea 
estiver alta, ela entra nos hepatócitos via GLUT 2 e ativa a hexocinase IV. ​Durante o jejum, quando os níveis 
de glicose no sangue diminuem para menos de 5mM, a frutose – 6 – fosfato provoca a inibição da 
hexocinase IV, de forma que o fígado não compete com outros órgãos pela glicose escassa. Quando a 
concentração celular alta de ATP sinaliza que ele está sendo produzido mais rapidamente do que está sendo 
consumido, o mesmo inibe a PFK-1 por se ligar a um sítio alostérico na enzima, o que reduz sua afinidade pela 
frutose – 6 – fosfato. ADP e AMP, cujas concentrações aumentam à medida que o consumo de ATP supera a 
produção, atuam alostericamente para liberar a inibição pelo ATP. ​ATP ACUMULADO PROVOCA INIBIÇÃO. 
ADP E AMP ACUMULADO PROVOCA ATIVAÇÃO. ​A enzima que catalisa a reação de frutose – 1,6 – bifosfato 
em frutose – 6 – fosfato é inibida alostericamente pelo AMP. Quando o nível de glicose no sangue diminui, o 
GLUCAGON sinaliza para o fígado produzir e liberar mais glicose e parar de consumi-la. Uma das fontes de 
glicose é o glicogênio armazenado no fígado e via gliconeogênese, usando precursores não carboidratos. 
Quando a glicose no sangue aumenta, a INSULINA sinaliza para o fígado usar o açúcar como combustível e 
como precursor na síntese e no armazenamento de glicogênio. ​Frutose - 2,6 – bifosfato se liga ao sítio 
alostérico da PFK-1, aumentando a afinidade da enzima pelo seu substrato, a frutose – 6 – fosfato. ​Altas 
concentrações de ATP, acetil-COA e ácidos graxos de cadeia longa inibem alostericamente todas as isoenzima 
da piruvato cinase. A frutose-2,6-bifosfato não é um intermediário da glicose, é somente um regulador 
alostérico que é produzido quando há excessode frutose-6-fosfato. 
 
5.4 VIA DAS PENTOSES-FOSFATO 
 
O principal destino catabólicos da glicose – 6 – fosfato é a degradação 
glicolítica até piruvato, cuja maior parte é então oxidada pelo ciclo do 
ácido cítrico, levando enfim a formação de ATP. Porém, a glicose – 6 – 
fosfato tem outros destinos catabólicos. ​Em alguns tecidos é a 
oxidação da glicose – 6 – fosfato em pentose – fosfato pela via das 
pentoses- fosfato.​ Nessa reação, o NADP​+​ É O ACEPTOR DE 
HIDROGÊNIO, GERANDO NADPH. Nos eritrócitos, o NADPH produzido 
pela via das pentoses – fosfato é importante, pois impede o dano 
oxidativo que um defeito genético da glicose – 6 – fosfato – 
desidrogenase, a primeira enzima da via, pode causar. 
 
 20 
 
 
FASE OXIDATIVA PRODUZ PENTOSES – FOSFATO E NADPH​: a primeira reação é a oxidação da glicose – 6 – 
fosfato pela GLICOSE – 6 – FOSFATO DESIDROGENASE para formar 6 – FOSFOGLICONA – δ – LACTONA​, 
formando NADPH. A lactona é hidrolisada ao ácido livre 6 – FOSFOGLICONATO pela enzima LACTONASE, onde 
tal produto vai sofrer oxidação e descarboxilação pela 6 – FOSFOGLICONATO – DESIDROGENASE para formar 
RIBULOSE – 5 – FOSFATO, onde há a formação do segundo NADPH. A ribulose – 5 – fosfato é convertida pela 
FOSFOPENTOSE – ISOMERASE em RIBOSE – 5 – FOSFATO. As pentoses – fosfato produzidas são recicladas em 
glicose – 6 – fosfato. 
 
NADPH: usado como agente redutor para reações biossintéticas; 
RIBOSE – 5 – FOSFATO: precursor para a síntese de nucleotídeos. 
 
FASE NÃO OXIDATIVA RECICLA AS PENTOSES – FOSFATO A GLICOSE – 6 – FOSFATO:​ nessa fase, a ribulose – 5 
– fosfato é primeiro EPIMERALIZADA a XILULOSE – 5 – FOSFATO. Duas enzimas exclusivas da via, agindo nas 
interconversão de açúcares: ​TRANSCETOLASE E TRANSALDOLASE: 
 
● A TRANSCETOLASE catalisa a transferência de um fragmento de dois carbonos da xilulose – 5 – fosfato 
para a ribose – 5 – fosfato, formando o produto de sete carbonos, o SUDOEPTULOSE – 7 – FOSFATO. O 
fragmento remanescente é o gliceraldeído – 3 – fosfato. 
 
● A TRANSALDOLASE, em seguida, catalisa a reação de remoção de um fragmento de três carbonos da 
sudoeptulose – 7 – fosfato e condensação com o gliceraldeído 3 – fosfato, formando FRUTOSE - 6 – 
FOSFATO e ERITROSE – 4 – FOSFATO. Neste ponto, a TRANSCETOLASE age novamente, formando 
frutose -6 – fosfato e gliceraldeído – 3 – fosfato a partir de eritrose – 4 – fosfato e xilulose – 5 – fosfato. 
Duas moléculas de gliceraldeído – 3 – fosfato formadas podem ser convertidas a uma molécula de 
frutose – 1,6 – bifosfato e finalmente a FBFase-1 e a fosfohexose isomerase convertem frutose – 1,6 – 
bifosfato a glicose – 6 – fosfato. 
 
PROCESSO MULTI CÍCLICO​: 
-6 moléculas de glicose-6P entram na via; 
- 6 moléculas de CO2 são liberadas; 
- 6 moléculas de pentose-5P formadas; 
- (Estas pentoses-P se reorganizam) 
- 5 moléculas de glicose-6P são regeneradas. 
 
 
 
 
 
 
 21 
5.5 METABOLISMO DO GLICOGÊNIO 
 
O excesso de glicose é convertido em formas poliméricas de armazenamento – glicogênio nos vertebrados, o qual é 
encontrado principalmente no fígado e no músculo esquelético (maior parte no fígado). A partícula básica do glicogênio, 
consiste em 55.000 resíduos de glicose com cerca de 2.000 extremidades não redutoras. O glicogênio do músculo 
fornece uma fonte de energia rápida para o metabolismo aeróbio e anaeróbio. O ​glicogênio muscular pode ser gasto 
em menos de uma hora durante a atividade intensa. O ​glicogênio hepático ​serve como um reservatório de glicose para 
os outros tecidos quando não há glicose disponível. A degradação de glicogênio é chamada de ​GLICOGENÓLISE e a 
síntese de glicogênio é chamada de ​GLICOGÊNESE​. 
 
​GLICOGENÓLISE: ​a ​glicogênio – fosforilase catalisa a reação na qual uma ligação glicosídica (α1->4) entre dois resíduos 
de glicose em uma extremidade não redutora do glicogênio é atacada por um fosfato inorgânico, removendo um 
resíduo terminal na forma de glicose – 1 – fosfato. A glicogênio – fosforilase age repetidamente sobre as extremidades 
não redutoras das ramificações do glicogênio até que alcance quatro resíduos antes da ramificação (α1->6), onde sua 
ação é interrompida. A degradação continua depois que a ​enzima de desramificação ​catalisa duas reações sucessivas 
que removem as ramificações. O resíduo remanescente no ponto de ramificação, em ligação (α1->6), é então liberado 
como glicose livre. A glicose – 1 – fosfato é convertida em glicose – 6 – fosfato pela ​fosfoglicomutase​. A glicose – 6 – 
fosfato formada no músculo esquelético a partir do glicogênio pode entrar na glicólise e serve como fonte de energia 
para a contração muscular. No fígado, a degradação do glicogênio serve a um propósito diferente: liberação de glicose 
para o sangue quando o nível de glicose sanguínea diminui como acontece entre as refeições. Isso requer a presença da 
enzima glicose – 6 – fosfatase no fígado e no rim, mas não em outros tecidos. ​O músculo e o tecido adiposo não 
conseguem converter a glicose – 6 – fosfato em glicose, pois não tem a enzima glicose – 6 – fosfatase. Por isso, esses 
tecidos não fornecem glicose para o sangue. 
 
GLICOGÊNESE: ​os nucleotídeos de açúcar são os substratos para a polimerização de monossacarídeos em dissacarídeos, 
glicogênio, amido, celulose e polissacarídeos extracelulares mais complexos. A síntese de glicogênio ocorre em quase 
todos os tecidos dos animais, mas é mais importante no FÍGADO E NO MÚSCULO ESQUELÉTICO. O ponto de partida da 
síntese de glicogênio é a GLICOSE – 6 – FOSFATO. Para iniciar a síntese do glicogênio, a glicose – 6 – fosfato é convertido 
em glicose – 1 – fosfato. Esse produto é convertido para UDP – GLICOSE pela enzima UDP – glicose – pirosfosforilase 
(glicose + UTP -> UDP-glicose + PPi). A UDP-glicose é o doador imediato dos resíduos de glicose na reação catalisada 
pela GLICOGÊNIO – SINTASE, que promove a transferência de glicose da UDP-glicose para uma extremidade não 
redutora de uma molécula ramificada de glicogênio. Resíduos adicionais de glicose podem ser ligados à nova 
ramificação pela glicogênio – sintase. O efeito biológico da ramificação é tornar a molécula mais solúvel e aumentar o 
número de sítios ativos acessíveis para a glicogênio – fosforilase e à glicogênio – sintase, as quais agem somente nas 
extremidades redutoras. 
 
 
 22 
 
5.6 CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
 
PRODUÇÃO DE ACETIL-CoA: antes de entrarem no ciclo de Krebs, os esqueletos de carbono dos açúcares e 
ácidos graxos são convertidos ao grupo acetil da acetil-CoA, a forma na qual a maioria dos combustíveis 
entram no ciclo. O foco do atual estudo é entender como o PIRUVATO, derivado da glicose e de outros 
açúcares pela glicólise é oxidado a acetil-CoA e CO​2​, pelo complexo PIRUVATO-DESIDROGENASE (PDH) – 
complexo multienzimático (3 enzimas) localizado nas mitocôndrias de células eucarióticas e no citosol de 
bactérias. A reação geral catalisada pelo complexo PDH é uma DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA, processo 
irreversível onde o grupo carboxil é removido do piruvato na forma de uma molécula de CO​2​, e os dois 
carbonos remanescentes são convertidos ao grupo acetil formando um NADH. 
As enzimas que constituem o complexo PDH são: ​piruvato desidrogenase (E1), di-hidrolipoil-transacetilase 
(E2) e di-hidrolipoil-desidrogenase (E3). O acetil formado durante a reaçãode oxidação-redução é 
primeiramente esterificado a um dos grupos – SH do lipoil e, então, transesterificada a CoA para formar 
ACETIL – COA. Desse modo, a energia da oxidação impulsiona a formação de um tioéster altamente 
energético. Nessa reação ha a participação de 5 cofatores derivado de vitaminas que participam 
respectivamente TPP, lipoato, COA, FAD e NAD. 
 
REAÇÕES DO CICLO DE KREBS​: para iniciar o ciclo do ácido cítrico/Krebs, a ​acetil-CoA ​doa seu grupo acetil ao 
composto de quatro ​oxaloacetato​, formando o ​citrato​. Logo em seguida, o citrato formado é transformado 
em ​isocitrato​, o qual é desidrogenado com PERDA DE CO​2​, para produzir o ​α-cetoglutarato (também 
conhecido como ​oxoglutarato​). O α-cetoglutarato PERDE UMA SEGUNDA MOLÉCULA DE CO​2​, originando o 
succinato. ​O succinato é convertido por QUATRO ETAPAS ENZIMÁTICAS ao composto ​oxaloacetato​, sendo a 
célula mitocondrial pronta para reiniciar o ciclo, reagindo com uma nova molécula de acetil-CoA. 
 
Em cada rodada do ciclo entra um grupo acetil (dois carbonos) na forma de acetil-CoA, e são removidas DUAS 
MOLÉCULAS DE CO​2​; UMA MOLÉCULA DE OXALOACETATO É UTILIZADA PARA A FORMAÇÃO DE CITRATO E 
UMA MOLÉCULA DE OXALOACETATO É REGENERADA. Não ha remoção liquida de oxaloacetato ele é sempre 
regenerado para entrar no ciclo novamente, dessa forma esta sempre presente em baixas concentrações na 
célula. Quatro das ​oito reações deste processo são OXIDAÇÕES, nas quais a energia da oxidação é conservada 
de maneira muito eficiente na forma de coenzimas reduzidas NADH e FADH​2​. ​O conjunto inteiro das reações 
do ciclo de Krebs acontece na mitocôndria. ​Quatro das oito reações deste processo são OXIDAÇÕES, nas 
quais a energia da oxidação é conservada de maneira muito eficiente na forma das coenzimas reduzidas 
NADH e FADH​2​. Intermediários do ciclo com quatro e cinco carbonos servem como precursores para uma 
ampla variedade de produtos. Para repor os intermediários removidos com esse propósito, as células utilizam 
REAÇÕES ANAPLERÓTICAS (reposição). 
 
1) ​FORMAÇÃO DE CITRATO A PARTIR DO GRUPO ACETIL E DO OXALOACETATO​: a primeira reação do ciclo de 
Krebs é a ​condensação de acetil-CoA com o oxaloacetato para a formação de CITRATO, pela enzima 
CITRATO-SINTASE. Oxaloacetato, o primeiro substrato a se ligar na enzima, induz uma grande alteração 
conformacional no domínio flexível da citrato-sintase, criando um sítio ativo para o segundo substrato, 
acetil-CoA. Há a formação de um intermediário de reação, o CITROIL-CoA, causando outra mudança 
conformacional no sítio ativo da enzima e consequentemente a hidrólise do tioéster, liberando CoA-SH (livre) 
e citrato. A CoA-SH liberada é reciclada para uma nova reação de descarboxilação oxidativa do piruvato, no 
complexo PDH. 
 
 23 
 
2)​FORMAÇÃO DE ISOCITRATO VIA ​CIS​-ACONITATO: a enzima ACONITASE catalisa a transformação REVERSÍVEL 
do citrato em ISOCITRATO, pela formação do intermediário de reação ​cis​-aconitato, o qual não se dissocia no 
sítio ativo. A aconitase pode promover a adição reversível de H​2​O à ligação dupla do intermediário de reação 
ligado à enzima de duas maneiras: uma levando a citrato ou levando a isocitrato. Em suma, o grupo –OH do 
citrato é reposicionado no isocitrato, a fim de preparo para a próxima etapa de descarboxilação. 
 
3)​OXIDAÇÃO DO ISOCITRATO EMα-CETOGLUTARATO: na próxima reação, ocorre a descarboxilação oxidativa 
do isocitrato, levando aα-cetoglutarato pela enzima ISOCITRATO-DESIDROGENASE. O Mn​+2 presente no sítio 
ativo interage com o grupo carbonila do ​oxalosuccinato intermediário que é formado transitoriamente, mas 
só deixa o sítio ativo quando a descarboxilação o converte à α-cetoglutarato. Exige a presença de NAD​+ 
(matriz mitocondrial) ou NADP​+ ​(matriz mitocondrial e citosol) para conservar a energia liberada. A principal 
função da enzima dependente de NADP​+ possivelmente é a formação de NADPH, essencial para as reações 
redutoras anabólicas. Em suma: o isocitrato é oxidado pela transferência de hidreto ao NAD​+ ou NADP​+​, 
formando oxalosuccinato (intermediário); a descarboxilação do intermediário é facilitada pela remoção dos 
elétrons pela carbonila adjacente e pelo Mn​+2 coordenado; por fim, ocorre o rearranjo da forma enólica, 
gerando α-cetoglutarato. 
 
4)​OXIDAÇÃO DAα-CETOGLUTARATO A SUCCINIL-CoA E CO​2​: a etapa seguinte é a descarboxilação oxidativa, 
na qual o α-cetoglutarato é convertido a SUCCINIL-CoA pelo ​complexo 
α-CETOGLUTARATO-DESIDROGENASE​; NAD​+ ​é o aceptor de elétrons e CoA é o transportador do grupo 
succinil. A reação é praticamente igual à reação da PDH, porém o fato dos componentes E1 dos dois 
complexos serem estruturalmente similares, suas sequências de aminoácidos, apresentando naturalmente 
especificidades distintas (evolução divergente). 
 
5)​CONVERSÃO DE SUCCINIL-CoA EM SUCCINATO: nessa etapa do ciclo de Krebs, a energia liberada da 
hidrólise da ligação tioéster da succinil-CoA é utilizada para impulsionar a síntese de uma ligação fosfoanidrido 
no GTP ou ATP, com energia livre negativa. A enzima que catalisa essa reação REVERSÍVEL é chamada de 
SUCCINIL-CoA-SINTETASE. Essa reação que poupa energia envolve uma etapa intermediária, na qual a própria 
molécula da enzima é fosforilada em um resíduo de His no sítio ativo. Esse grupo fosfato, que tem alto 
potencial de transferência de grupo, é transferido ao ADP (ou GDP) para a formação de ATP (ou GTP). A 
formação de ATP (ou GTP) à custa da energia liberada pela descarboxilação oxidativa doα-cetoglutarato é 
uma fosforilação ao nível de substrato. O GTP formado pode pela succinil-CoA-sintetase pode doar grupo 
fosfato ao terminal da ADP, para formar ATP, em uma reação reversível catalisada pela enzima 
NUCLEOSÍDEO-DIFOSFATO-CINASE. 
 
6)​OXIDAÇÃO DO SUCCINATO EM FUMARATO: o succinato formado a partir de succinil-CoA é oxidado a 
FUMARATO pela FLAVOENZIMA SUCCINATO-DESIDROGENASE. Em eucariotos, tal enzima está firmemente 
conectada na membrana mitocondrial interna; em bactérias está ligada à membrana plasmática. Malonato, 
análogo do succinato, é um forte inibidor competitivo da succinato-desidrogenase, e sua adição à mitocôndria 
bloqueia a atividade do ciclo de Krebs. Há a presença de FAD, um aceptor de elétrons, e três grupos distintos 
de ferro-enxofre. 
 
7)​HIDRATAÇÃO DO FUMARATO EM L-MALATO: a reação é catalisada pela enzima FUMARASE, com a formação 
de um intermediário de reação. 
 
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8)​OXIDAÇÃO DO MALATO EM OXALOACETATO: ​na última reação do ciclo de Krebs é catalisada pela enzima 
L-MALATO-DESIDROGENASE, a qual é ligada ao NAD, oxidando L-malato em oxaloacetato. O equilíbrio dessa 
reação é muito deslocado para a esquerda sob as condições termodinâmicas padrão, porém nas células 
intactas, o oxaloacetato é altamente consumido pela reação exergônica da citrato-sintase, resultando em uma 
baixa concentração de oxaloacetato. Sendo assim, a reação é deslocada para a direita. 
 
 5.6.1 REGULAÇÃO DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
 
o fluxo de átomos de carbono queentram no ciclo de Krebs a partir do piruvato, e também durante o curso 
do ciclo, está sob constante regulação em dois níveis: a conversão de piruvato à acetil-CoA, o material de 
partida do ciclo (PDH), e a entrada da acetil-CoA no ciclo. O complexo da PDH é fortemente inibido por ATP e 
por acetil-CoA e NADH, os produtos da reação catalisada pelo complexo. Portanto, a PDH é ativada 
alostericamente quando há a acumulação de AMP, CoA, NAD, onde tem muito pouco acetato fluindo para 
dentro do ciclo. Porém é inativada alostericamente quando há acúmulo de combustível disponível, na forma 
de ácidos graxos e acetil-CoA e quando as razões celulares [ATP]/[ADP] e [NADH]/[NAD] estão elevadas. A 
enzima é ativada novamente quando a demanda de energia está alta e a célula necessita de um maior fluxo 
de acetil-CoA para o ciclo de Krebs. O complexo da PDH é inibido pela fosforilação reversível de um resíduo de 
Ser específico em uma das duas subunidades de E1. O complexo PDH possui duas enzimas de regulação: a 
PIRUVATO-DESIDROGENASE-CINASE fosforila, inativando E1, enquanto uma FOSFOPROTEÍNA-FOSFATASE 
remove o grupo fosfato por hidrólise, ativando E1. A cinase é ativada pelo acúmulo de ATP. 
 
5.7 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
 
A fosforilação oxidativa é o apogeu do metabolismo produtor 
de energia em organismo aeróbicos, onde a energia de 
oxidação governa a síntese de ATP, nesse último estágio da 
respiração celular. O entendimento atual de síntese de ATP 
em mitocôndrias e cloroplastos tem como base a ​teoria 
quimiosmótica​, a qual diz que as diferenças transmembrana 
na concentração de prótons servem como reservatório para a 
energia extraída das reações biológicas de oxidação. As 
mitocôndrias possuem duas membranas: a MEMBRANA 
MITOCONDRIAL EXTERNA, a qual é prontamente permeável a 
moléculas pequenas e a íons, que se movem livremente por 
 
 25 
canais transmembrana; a MEMBRANA INTERNA, a qual é impermeável à maioria das moléculas pequenas e 
íons, incluindo H​+​, sendo que AS ÚNICAS ESPÉCIES QUE CRUZAM A MEMBRANA O FAZEM POR MEIO DE 
TRANSPORTADORES ESPECÍFICOS. A membrana interna aloja os componentes da cadeia respiratória e a 
ATP-SINTASE. A matriz mitocondrial, limitada pela membrana mitocondrial interna, contém o PDH e as 
enzimas do ciclo de Krebs. 
 
 5.7.1 CADEIA RESPIRATÓRIA 
 
A fosforilação oxidativa começa com a entrada de elétrons na cadeia de carregadores de elétrons, chamada 
de CADEIA RESPIRATÓRIA. A maioria desses elétrons surge da ação das desidrogenases, que coletam elétrons 
das vias catabólicas e os canalizam para aceptores universais de elétrons – NAD/NADP ou FMN/FAD. 
Desidrogenases ligadas ao NAD​+ removem dois átomos de hidrogênio de seus substratos. Um deles é 
transferido como íon hidreto (H​-​) ao NAD​+​; o outro é liberado como H​+ no meio. O NADH carrega elétrons das 
reações catabólicas até seu ponto de entrada na cadeia respiratória, o complexo NADH-desidrogenase. 
Nenhum desses nucleotídeos pode atravessar a membrana mitocondrial interna, mas os elétrons que eles 
carregam podem ser lançados através dela indiretamente. 
 
As FLAVOPROTEÍNAS contém um nucleotídeo de flavina, FMN ou FAD, muito fortemente ligado, às vezes de 
forma covalente. O nucleotídeo de flavina oxidado pode aceitar um elétron (produzindo a forma 
semiquinona) ou dois elétrons (produzindo FADH​2​ ou FMNH​2​). 
 
Além de NAD e das flavoproteínas, outros três tipos de moléculas carreadoras de elétrons funcionam na 
cadeia respiratória: uma quinona hidrofóbica (ubiquinona) e dois tipos diferentes de proteínas que contém 
ferro (citocromos e proteínas ferro-enxofre). Na reação global catalisada pela cadeia respiratória mitocondrial, 
os elétrons se movem do NADH, succinato ou outro doador primário de elétrons, por flavoproteínas, 
ubiquinona, proteínas ferro-enxofre e citocromos e, finalmente, ao O​2​. 
 
- ​Complexo I: NADH à ubiquinona: ​o complexo I, também conhecido como NADH-desidrogenase, é uma 
enzima grande, composta por FMN e seis centros de ferro-enxofre. O complexo I catalisa dois processos 
simultâneos e obrigatoriamente acoplados: a transferência exergônica para a ubiquinona de um íon hidreto 
do NADH e de um próton da matriz; e a transferência endergônica de quatro prótons da matriz para o espaço 
intermembrana. O complexo I é denominado um bombeador de prótons. Amital (fármaco do tipo 
barbiturato), rotenona (inseticida) e piericidina A (antibiótico) inibem a fluxo de elétrons dos centros 
ferro-enxofre do complexo I para a ubiquinona, bloqueando o processo global de fosforilação oxidativa. Os 
centros ferro-enxofre não recebem prótons, pois são transportadores de ELÉTRONS. O complexo I catalisa a 
transferência de um íon hidreto de NADH a FMN, de onde dois elétrons passam por uma série de centros de 
ferro-enxofre para o centro Fe-S N-2 no braço da matriz do complexo. A transferência de elétrons de N-2 para 
a coenzima Q (ubiquinona) forma QH​2, ​que se difunde na bicamada lipídica. Esta transferência governa a 
expulsão de 4H​+​ para o espaço intermembrana por par de elétrons. 
 
- Complexo II: succinato a ubiquinona: ​também conhecido como SUCCINATO-DESIDROGENASE, enzima que 
participa do ciclo do ácido cítrico/Krebs, contém cinco grupos prostéticos de dois tipos e quatro subunidades 
proteicas distintas. As subunidades C e D são proteínas integrais da membrana, as quais contêm três centros 
ferro-enxofre, FAD ligado e um sítio de ligação para o substrato, o succinato. Os elétrons são transferidos do 
succinato ao FAD, aos centros de ferro-enxofre e depois para a coenzima Q (ubiquinona), formando QH​2​. 
 
 26 
 
- Complexo III: ubiquinona para citocromo c: ​o complexo III acopla a transferência de elétrons da coenzima Q 
reduzida (QH​2​) para o CITOCROMO C, com o transporte vetorial de prótons da matriz para o espaço 
intermembrana. O centro funcional de cada monômero é constituído por três subunidades: citocromo b com 
seus dois hemes (b​H e b​L​); a proteína ferro-enxofre de Rieske com seus dois centros de ferro-enxofre; e o 
citocromo c​1 com seu heme. A imagem abaixo mostra como o citocromo c​1 e proteína ferro-enxofre de Rieske 
projetam-se da superfície P e podem interagir com o citocromo c (que não faz parte do complexo funcional) 
no espaço intermembrana. O complexo tem dois sítios de ligação distintos para a ubiquinona, Q​N e Q​P​, que 
correspondem aos sítios de inibição por dois fármacos que bloqueiam a fosforilação oxidativa. A estrutura 
dimérica é essencial para o funcionamento do complexo III. A interface entre os monômeros formam duas 
“cavernas”, cada uma contendo um sítio Q​P​ de um monômero e um sítio Q​N ​do outro. 
 
O citocromo c é uma proteína solúvel do espaço intermembrana. Depois que seu único heme aceita um 
elétron do complexo III, o citocromo c move-se para o complexo IV para doar o elétron para um centro de 
cobre binuclear. 
 
​- Complexo IV: citocromo c para o O​2​: ​na etapa final da cadeia respiratória, o complexo IV, também chamada 
de citocromo-oxidase, carrega