E-book - Disciplina 2 - Fundamentos da bioquímica I (1)

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Introdução - 04
Classificação das células - 05
Estrutura da membrana plasmática - 07
Citoplasma e sistemas de endomembranas - 16
Núcleo e a expressão gênica - 23
Sinalização celular - 31
Comunicação por junções celulares - 35
SUMÁRIO
Disciplina
1 Introdução à fisiologia celular
- Células procarióticas - 05
- Células eucarióticas - 06
- Lipídeos de membrana - 08
- Proteínas de membrana - 09
- Transporte de solutos - 10
- Compartimentos intracelulares - 16
- Sistema de endomembranas - 17
- Transporte de proteínas para o retículo endoplasmático - 19
- Transporte de proteínas do retículo endoplasmático para o aparelho de golgi - 21
- Estruturas do núcleo celular - 23
- Expressão gênica - 27
- Mensageiros intercelulares - 31
- Tipos de sinalização - 32
- Receptores celulares - 33
FUNDAMENTOS
DA BIOQUÍMICA
 Todos os sistemas biológicos são isotérmicos e necessitam de
energia química para induzir os processos que mantem a vida.
Neste sentido, é valido comentar também que, ao contrário do
que se é constantemente interpretado, os organismos vivos não
estão em equilíbrio (homeostase). Do ponto de vista físico (e que
neste caso se aplica a bioquímica também), é observado a
necessidade de um influxo contínuo de energia livre para manter
a ordem em um universo que sempre tende a desordem.
QUADRO 1.1
Em uma visão evolucionista, alguns órgãos desenvolveram
adaptação que hoje são chamadas de sentidos. Os olhos
captam energia eletromagnética, enquanto a audição e o tato
funcionam interpretando a energia mecânica imposta sobre,
respectivamente, tímpano e pele. A olfação e a gustação tem
como característica a percepção de estímulos químicos.
O sistem sensorial e a energia
 Assim, os macronutrientes carboidratos, proteínas e gorduras
possuem papel fundamental neste processo, tanto para transferir
energia quanto na formação endógena de polímeros específicos
(por exemplo a formação do polímero de glicogênio através de
moléculas de glicose).
 Os micronutrientes, por outro lado, não exercem papel direto
na aquisição e utilização de energia, e sim na otimização do
funcionamento do organismo através da participação nos
processos como cofatores e coenzimas. 
Micronutrientes
Vitaminas, minerais,
fitoquímicos e outros
Macronutrientes
Carboidratos, gorduras
e proteínas
Doenças
Variações
genéticas
Drogas
Toxinas
VIAS DE
SINALIZAÇÃO
ESTADO DE SAÚDE
FISILÓGICO E PSICOLÓGICO
Energia (ATP)
Reparo tecidual
Moléculas bioativas
Detoxificação
 Dentro do que foi exposto incialmente, é válido expor a
importância da compreensão das vias metabólicas que regem o
metabolismo. As vias metabólicas são descritas como uma série
de reações enzimáticas consecutivas, que produzem produtos
específicos.
Controle fisiológico
ALIMENTAÇÃO
 Dentro do que foi exposto incialmente, é válido expor a
importância da compreensão das vias metabólicas que regem o
metabolismo. As vias metabólicas são descritas como uma série
de reações enzimáticas consecutivas, que produzem produtos
específicos.
 Nesta disciplina será abordado os conceitos que envolvem as
vias de sinalização celular, construindo a base necessária para a
compreensão dos mecanismos bioquímicos que envolvem as
reações metabólicas. Aqui, é possível afirmar que as vias de
sinalização são alterações bioquímicas responsáveis por
direcionar o funcionamento celular, visando a adaptação ao
contexto.
 As células possuem a necessidade de ditar e receber e
responder a comandos. Os comandos essenciais das células
envolvem a sobrevivência (estímulos para que sobrevivam e
continuem funcionais) crescimento, divisão, diferenciação e até a
morte (apoptose).
COMUNICAÇÃO CELULAR E SEGUNDOS MENSAGEIROS
A
B
C A
B
C
D
E A
B
C
F
G
So
br
ev
iv
er
Cr
es
ce
r e
se
 d
iv
id
ir
D
ife
re
nc
ia
r-
se
M
or
re
r
Célula apoptótica
 TIPOS DE COMUNICAÇÃO
 Na disciplina anterior os conceitos sobre comunicação celular
foram abordados de forma aprofundada. Aqui, cabe ainda uma
pequena revisão sobre os conceitos já mencionados, visando a
consolidação do aprendizado sobre os tipos de sinalização que
envolvem as células.
 Assim, os tipos de sinalização celular são dividios, de maneira
didática, de acordo com o local de ação. Uma sinalização dita
como autócrina ocorre quando a célula emite um sinal que é
direcionada para a própria célula, ou em suas células vizinhas
idênticas.
 Por outro lado, se uma célula atua secretando um mensageiro
para células próximas, porém distintas, é descrito uma sinalização
do tipo parácrina. Uma comunicação do tipo neuronal ocorre na
liberação de neurotransmissores, enquanto uma endócrina é
caracterizada por substâncias químicas liberadas na corrente
sanguínea, atingindo alvos distantes. A sinalização neuroendócrina
ocorre quando um neurônio produz um hormônio, que é
rapidamente liberado na corrente sanguínea.
 Vale destacar que estas classificações são didáticas. Portanto,
não existem substâncias que atuem exclusivamente por um único
tipo de comunicação.
TRANSDUÇÃO DE SINAL
 Outro conceito muito bem abordado na disciplina anterior é a 
 transdução de sinal, que pode ser descrita como a capacidade
das células de receberem e realizarem a tradução do sinal
(estímulo) - recebido da interação ligante-receptor - em um efeito
(resposta bioquímica) equivalente visando a adaptação e
homeostase.
 A função da transdução de sinal é detectar e quantificar um
estímulo específico em uma região da célula e gerar uma resposta
equivalente no tempo certo e na medida certa em outra região.
Respostas bioquímicas rápidas
 Com relação à velocidade de resposta da sinalização celular,
podemos dividir entre rápidas e lentas. As repostas rápidas geram
alterações na atividade ou função de enzimas específicas e outras
proteínas já existentes no interior da célula, como canais e
transportadores. Este tipo de resposta normalmente ocorre
através de fosforilação ou ligação de segundos mensageiros, ou
seja, alterando o nível de atividade enzimática através de
modificações alostéricas.
 Receptores são macromoléculas (ou parte desta) que possui a
capacidade de reconhecer e interagir com uma substância
química, interpretar o sinal gerado pela substância e desencadear
uma cadeia de eventos que leve a alterações bioquímicas e/ou
fisiológicas.
Respostas bioquímicas lentas
 São mudanças nas quantidades de proteínas específicas que
visam adaptações a longo prazo, e não à sobrevivência imediata a
situações pontuais. Normalmente ocorrem por meio de
modificação de fatores de transcrição que estimulam ou
reprimem a expressão gênica.
RECEPTORES
Acoplados a
proteína G
Associados
a enzimas
Ativadores de vias
de sinalização
Canais iônicos
Transportador
RECEPTORES
Receptores acoplados à proteína G
 Os receptores acoplados à proteína G realizam uma grande
parte das transduções de sinais que ocorrem na célula. Esses
receptores representam uma família grande e complexa de
proteínas que estão localizados na membrana. Em termos mais
aprofundados, essas proteínas complexas atravessam
completamente a bicamada lipídica em 7 pontos. 
AMPc
Proteína G
Proteína cinase A
Proteína fosforilada
Resposta
celular
Adenilato
ciclaseA molécula sinalizadora
liga-se ao receptor
acoplado à proteína G
(GPCR), que ativa a
proteína G
 
 
A proteína G ativa a
adenilato-ciclase, uma
enzima amplificadora
 
 
 
A adenilato-ciclase
converte ATP em AMP
cíclico
 
 
 
O AMPc ativa a
proteína-cinase A
 
 
 
A proteína-cinase A
fosforila outras
proteínas, levando, por
fim, a uma resposta
celular
Etapa 1
Etapa 2
Etapa 3
Etapa 4
Etapa 5
1
2
3
4
5
 O nome "proteína G" vem da intrínseca característica que esta
família tem em se ligar aos nucleotídeos de guanosina.
IP3
Fosfolipídeos de membrana
DAG PKC
Ca²+ Ca²+Estoquesde cálcio
Proteína
Pi
Resposta celular
Proteína fosforilada
1
2 3
4
5
A molécula
sinalizadora ativa
receptor acoplado
a proteína G
A proteína G
ativa a
fosfolipase C
(PLC)A PLC converte
fosfolipídeos de
membrana em
DAG e IP3
O DAG ativa a
proteína-
cinase C
(PKC)
O IP3 estimula
a liberação de
Ca²+ do
retículo
Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Etapa 5
 O mecanismo de sinalização desta família de receptores é
baseado em ativar proteínas amplificadoras, como a a adenilato-
ciclase (por meio da isoforma de proteína Gs) e a fosfolipase C
(através da isoforma de proteína Gq). Outras isoformas famosas
de proteína G são a Gi (inibe a fosfodiesterase) e a G12,13 alfa.
PLC
+
Receptor
Guanilato
Ciclase
Receptor Serina/
Treonina
Quinase
Receptor
Tirosina
quinase
Receptor
Associado à
quinase
 Dá-se o nome de segundos mensageiros a moléculas
sinalizadoras intracelulares com baixo peso molecular, as quais
são responsáveis por transmitir e amplificar os sinais dos
receptores de membrana para outras proteínas. Isso ocorre
através da ligação destas moléculas a estas proteínas específicas,
levando à modificação de sua atividade.
 É importante deixar claro que esta classificação é arbitrária, ou
seja, a molécula em questão pode ter diversas funções que vão
além de servir como segundos mensageiros. 
Receptores associados a enzimas
 Os principais receptores desta classe incluem os associados à
guanilato-ciclase, serina/treonina-quinase, tirosina-cinase e outros
receptores associados a quinases. 
Receptores intracelulares
 Dentro desta classe de encontram-se os receptores presentes
no citoplasma e os presentes no núcleo.
SEGUNDOS MENSAGEIROS
Mensageiro 1
Mensageiro 1
Mensageiro 2
Mensageiro 2
QUADRO 1.2
Além de um íon, o cálcio atua também como cofator de
reações enzimáticas. Atua também em ligantes para
receptores, participante em atividades de exocitose, contração
muscular e abertura de canais.
A versatilidade do cálcio
 A seguir, estão relacionadas as moléculas sinalizadoras e suas
respectivas informações a respeito do papel transdução de sinal.
AMPc
GMPc
IP3
DAG
Ca²+
Segundo
mensageiro
Nucleotídeos
Sintetizado
a partir de
Enzima
amplificadora Ação e efeitos
ATP
GTP
Fosfolipídeos
de membrana
Adenilato-ciclase
(membrana).
Guanilato-ciclase
(membrana).
Guanilato-ciclase
(citosol).
Fosfolipase C 
(membrana).
Ativa proteínas-cinase (ex.
PKA). Liga-se a canais iônicos
Ativa proteínas, como aPKG.
Liga-se a canais iônicos.
Libera Ca²+ no citosol
Ativa proteína-cinase C
Liga-se à calmodulina e outras
proteinas, alterando a
atividade enzimática.
Exocitose, contração
muscular, movimento do
citoesqueléto, abertura de
canais.
Nucleotídeos
Íons
Divergência
 Um ligante pode possuir mais de um subtipo de receptor, o
qual por sua vez pode gerar mais de um efeito celular. Assim, um
mesmo ligante, ao se ligar em receptores diferentes pode exercer
efeitos diferentes.
 Esta adaptação nos permite exercer respostas diferentes em
regiões diferentes. 
 Como por exemplo, durante uma atividade física os vasos
sanguíneos do músculo esquelético devem responder com
vasodilatação em resposta à adrenalina para que seja aumentada
a oferta de oxigênio e nutrientes para esta região. Já nas artérias
renais, a resposta à adrenalina deve ser contrária neste contexto,
para que seja “desviado” o sangue para os órgãos mais
necessários no momento (músculo e cérebro).
ACETILCOLINA
Músculo esquelético
Receptor nicotínico N M
Contração
muscular
Músculo cardíaco
Receptor muscarínico M2
Relaxamento
muscular
ADRENALINA
Vaso sanguíneo
Receptor α Adrenérgico1
Contração
muscular
Vaso sanguíneo
Receptor β Adrenérgico2
Relaxamento
muscular
Convergência
 Ao contrário do que acontece na divergência, a convergência é
quando mais de um ligante atua nos seus receptores gerando o
mesmo padrão de resposta (efeito).
 As vantagens dessa adaptação envolvem a realização de uma
determinada resposta em contextos fisiológicos diferentes - como
é o caso da glicogenólise nos hepatócitos na presença de
glucagon (liberado por situações de falta de energia - glicose) e
adrenalina (liberada em decorrência de situações de luta ou fuga).
 Além disso, existe uma redundância fisiológica , pois serve para
proteger o funcionamento do organismo na falta e/ou falha nas
respostas de um determinado ligante. Um exemplo de quão ruim
seria se não houvesse a redundância pode ser observado no
efeito hipoglicemiante da insulina. Sendo este o único hormônio
com essa função, sua ausência e/ou falha na sinalização leva à
hiperglicemia, cuja qual o organismo não é capaz de compensar
por meio de outros hormônios, desencadeando o que
conhecemos como Diabetes Mellitus.
GLUCAGON
ADRENALINA
AC
ACAMPC
AMPCGLICOGÊNIO FOSFORILASE
GLICOGENÓLISE
 A partir do exemplo acima, nota-se também que a resposta
para ligantes convergentes pode possuir velocidades diferentes.
No caso do hepatócito, a adrenalina desencadeia respostas muito
mais rápidas que o glucagon, devido à necessidade
potencialmente extrema de aporte rápido de energia
(independente dos níveis de glicemia).
Cascatas de amplificação
 As vias de transdução geradas pelo estímulo do ligante no seu
receptor formam uma cascata de amplificação deste sinal,
otimizando a comunicação celular.
 Tal amplificação permite que uma resposta expressiva seja
realizada em função de pequenas quantidades de sinalização. É
através deste mecanismo que é possível realizar grandes efeitos
com uma baixíssima concentração de hormônio.
Modulação
 A modulação enzimática nos processos de sinalização consiste
na ativação e desativação das vias, podendo ser realizada
principalmente por duas formas distintas, as quais envolvem a
fosforilação de proteínas ou ligação a GTP. Assim, é válido
comentar também que o termo quinase (ou cinase) se refere a
enzimas que transferem grupamento fosfato para outras
proteínas, permitindo sua ativação. Ao passo que o termo
fosfatase representa a situação oposta, removendo o grupamento
fosfato e inativando a proteína como consequência. 
Molécula sinalizadora liga-se ao receptor de membrana
Essa ligação leva à ativação de moléculas sinalizadoras
intracelular (segundos mensageiros)
Estas moléculas irão alterar as proteínas alvo
Ocorre a resposta referente ao processo da sinalização.
 Sintetizando as informações oferecidas até então, é possível
organizar resumidamente uma sequência de sinalização celular da
seguinte forma:
1.
2.
3.
4.
Cross-Talk
 Termo referente à interação entre vias de sinalização distintas.
Estas ocorrem de forma natural quando na presença de mais de
um hormônio atuando no mesmo tecido simultaneamente. Esta
interação - a depender do contexto - pode levar a efeitos
somáticos ou antagônicos (por exemplo: insulina e cortisol).
ORGANIZAÇÃO GERAL
 À soma de uma vasta variedade de transformações químicas
que ocorrem a nível celular, bem como dos tecidos a qual
pertencem as células, dá-se o nome de metabolismo. 
 Neste sentido, o metabolismo do ser vivo é representado pela
soma de todas as rotas metabólicas catalisadas por enzimas, com
a finalidade de gerar padrões constantes de energia a fim de
produzir trabalho de forma eficiente e otimizada.
 Entende-se por catabolismo o conjunto das rotas que tem como
finalidade a degradação de nutrientes em produtos finais simples
para que assim sejam extraídas quantidades de energia que serão
convertidas em formas úteis à célula. Este estado é mais expresso
em condições de jejum, para a degradação de moléculas maiores
com intuito de obter energia.
CATABOLISMO
Triacllgliceróis
Glicogênio
Intestinos
(vazios)
Glicose
Ácidos graxos
Corpos cetônicos
PRINCÍPIOS GERAIS DO METABOLISMO
Todas as
células
Neurônios
ANABOLISMO
 O anabolismo pode ser conceituado como o conjunto de rotas
metabólicas responsáveis pela conversão progressiva de
moléculas menores em moléculas maiores e mais complexas,
representando as fases de biossíntese. Este estado é mais
expressivo durante o período prandial e pós-absortivo agudo.
Triacllgliceróis
Glicogênio
Fígado
Nutrientes
absorvidos
Ácidos graxosCorpos cetônicos
Glicose
Todas as
células
Neurônios
Glicogênio
Músculo
METABOLISMO INTERMEDIÁRIO
 Atividades combinadas de todas as vias metabólicas de todas
as células que interagem. Tanto o anabolismo quanto o
catabolismo ocorrem simultaneamente, não possuindo
exclusividade independente do contexto, sendo o ATP o principal
elo entre os dois. Neste ponto cabe ressaltar também que o ATP é
uma molécula produzida sob demanda (sua produção varia de
acordo com a necessidade imediata) não sendo possível
armazenar naturalmente na sua forma. 
AMPK (proteína-quinase dependente de AMP)
 É um grande sensor energético intracelular responsável por
indicar os níveis de energia disponíveis na célula. Esse complexo
proteico atua estimulando fortemente as vias metabólicas de
cunho catabólico, proprocionando um aumento de substrato para
a produção de ATP. As vias anabólicas, por outro lado, são
atenuadas, levando a uma "economia" do uso de ATP no ambiente
celular.
α2 γ
β
ATP
Adenosina
trifosfato
ADP
Adenosina
difosfato
 Assim, a produção em excesso (maior energia disponível para
um menor consumo) é armazenada na forma de outras moléculas
complexas, sendo elas glicogênio, ácido graxo e proteínas
estruturais. Assim, sua utilização e armazenamento possuem
relação direta com os mecanismos de catabolismo e anabolismo.
VIAS DE SINALIZAÇÃO IMPORTANTES PARA O METABOLISMO
AMP
Adenosina
monofosfato
Catabolismo
Consumo de ATP
Adenilato
quinase
A AMPK é fortemente ativada pelas baixas concentrações de ATP
no ambiente intracelular. A utilização de ATP como moeda
energética funciona através da quebra das ligações de fosfato de
alta energia. Dentro deste contexto, a hidrólise destas ligações
transforma um ATP (trifosfato de adenosina) em ADP (difosfato de
adenosina).
 O ATP pode ser rapidamente regenerado por meio de duas
moléculas de ADP. A enzima adenilato quinase atua transferindo o
grupamento fosfato de um ADP para outro ADP, gerando um ATP
e um AMP (monofosfato de adenosina).
AMPk
CaMKKβ
α γ
β
M
O
25
ST
RA
D
LKB1
α γ
β
AMP
AMPK
(inativa)
AMPK
(ativa)AMP
AMP
ATP
ADP
 Essa troca de fosfatos permite uma manutenção aguda dos
níveis de ATP, porém, as custas de um aumento nas
concentrações de AMP. O AMP, portanto, atua como um
sinalizador de elevado uso de ATP no ambiente da célula, gerando
a necessidade mecanismos compensatórios que possam
favorecer as vias de catabolismo e geração de mais ATP.
Ativação de
quinases
Ativação de
fosfatases
P
Captação de glicose
Lipóise
Glicólise
β-Oxidação
Metabolismo
mitocondrial
Biogênese
mitocondrial
Autofagia
Síntese de ácidos graxos
Síntese de triacilgliceróis
Síntese de esteróides
Síntese de glicose e
glicogênio
Síntese de RNAr
Síntese de
proteínas
ATP
Síntese de fosfolipídeos
Vias
catabólicas
Vias
anabólicas
 Apesar de ser uma via catabólica, a via da lipólise é inibida pela
atividade da AMPK. Isso pode ser explicado por um mecanismo
evolutivo de preservação de energia e integração das diferentes
respostas metabólicas à curto e médio prazo.
 Neste ponto, cabe um raciocínio metabólico mais aprofundado
sobre a AMPK e o contexto ao qual ela está inserida, visto que a
inibição da lipólise parece, ao menos um primeiro momento, uma
situação paradoxal, que vai contra a própria natureza de ativação
da via da AMPK. Em situações de rápida necessidade energética, o
sistema nervoso simpático, por meio da liberação de adrenalina e
noradrenalina, proporciona uma rápida ativação da lipólise no
tecido adiposo. Essa ativação ocorre através da ligação do
mensageiro químico ao receptor beta adrenérgico, um receptor
acoplado a proteína Gs, que exerce um forte efeito de ativação da
adenilato ciclase, aumentando as concentrações de AMPc dentro
da célula. Esse segundo mensageiro ativa a via da PKA (que será
descrita mais a frente), estimulando a HSL (lipase hormônio
sensível) e assim dando início a lipólise.
 Dentro deste contexto estimulatório das catecolaminas (e de
outros hormônios de caráter catabólico), a AMPK exercer o seu
efeito catabólico (nos tecidos) de favorecimento das vias de
produção de ATP, ao passo que inibe as vias de gasto de ATP.
Contudo, esse complexo proteico também atua como uma
espécie de "freio" da lipólise frente ao forte estímulo exercido
pelos hormônios catabólicos. Essa peculiar característica pode ser
explicada, também, pela ótica evolutiva de preservação e
otimização do uso de energia pelas células/tecidos.
α γ
β
AMPK
Cérebro (hipotálamo)
↑Ingestão de alimento
Coração
Oxidação de AG
Captação de glicose
Glicólise
Tecido adiposo
Síntese de AG
Lipólise
Fígado
Síntese de AG colesterol
Síntese de glicose
Pâncreas (células β) 
Secreção de insulina
Músculo esquelético 
Captação e oxidação de AG
Captação de glicose
Biogênese mitocondrial
Leptina
Adiponectina
↑[AMP]
↓[ATP]Exercício
PKA (Proteína-quinase dependente de AMPc)
 A via da PKA (proteína-quinase dependente de AMPc) possui
uma ação semelhante, ao menos em parte, com a AMPK. Aqui,
seguindo a linha de raciocínio do tópico anterior, a diferença fica
por conta dos hormônios.
PKA
inativa +
Subunidade
reguladora
Subunidade
catalítica
inativa
Complexo de AMP cíclico
e subunidades
reguladoras
Complexo de AMP
cíclico e subunidades
reguladoras
AMP cíclico
 A PKA é uma via de sinalização ativada por meio do aumento
das concentrações de AMPc dentro da c Assim, é válido ter o um
conceito lógico de que a PKA é sensível a alterações sistêmicas e
hormonais (sendo ativada por catecolaminas, por exemplo),
enquanto a AMPK é sensível a alterações em contexto celular de
nível energético.
ativação da pka
Tecido alvo Hormônio Resposta principal
Tireoide
Córtex supra renal
Ovário
Músculo
Osso
Coração
Fígado
Rim
Tecido adiposo
Síntese e secreção de T3 e T4
Secreção de cortisol
Secreção de progesterona
Degradação de glicogênio
Reabsorção óssea
Aumento da FC e contração
Degradação do glicogênio
Reabsorção de água
Regradação de triacligliceróis
TSH
ACTH
LH
Epinefrina
Paratohomônio
Epinefrina
Glucagon
Vasopressina
Epinefrina, ACTH,
 Glucagon, TSH
mTORC1
Glicólise
Captação de glicose
Vias das
pentoses-fosfato
Pentoses
ATP
Síntese de
nucleotídeos
Biogênese de
ribossomos
HIF-1
Síntese
proteica
Síntese de
membranas
PGC-1a
PPAR
mTOR (Proteína alvo da rapamicina em mamíferos)
 A via do complexo mTOR (proteína alvo da rapamicina em
mamífero) é ativada através do fornecimento abundante de
nutrientes, promovendo o ambiente ideal de disponibilidade
energética para as reações de anabolismo. Em específico, a
leucina, um aminoácido de cadeia ramificada, atua ativando
diretamente o complexo mTOR, por uma via diferente dos outros
nutrientes (que sinalizam "apenas" a disponibilidade de energia).
 O ambiente hormonal também ativa a mTOR (em especial os
fatores de crescimento). Ao ser ativada, o complexo atua
fosforilando diversos fatores transcricionais que levam ao
aumento da expressão gênica de enzimas da síntese de lipídeos e
proliferação mitocondrial, e da biogênese de ribossomos.
Pr
od
uç
ão
 d
e 
en
er
gi
a Angiogênese
Metabolismo
mitocondrial
(acetil-CoA)
Adipogênese
(esteróis, AG)
Nutrientes
Fatores de
crescimento
NADPH
PPAR (Receptores ativados por proliferadores de peroxissomos)
 São os responsáveis pela coordenação da massa corporal com
o fornecimento de energia. Esta classe de receptores envolvem
fatores de transcrição ativados por ligantes que respondem por
lipídios da dieta e no microambiente tecidual com a alteração da
expressão genética do metabolismo de gordura e carboidratos.
PPAR (Receptores ativados por proliferadores de peroxissomos)
 São os responsáveis pela coordenação da massa corporal com
o fornecimento de energia. Esta classe de receptores envolvem
fatores de transcrição ativados por ligantes que respondem por
lipídios da dieta e no microambiente tecidual com a alteração da
expressão genética do metabolismo de gordura e carboidratos.
PPARα PPARγPPARδ 
Fígado Tecido adiposo
Oxidação de
ácidos graxos
Síntese e
armazenamento
de gordura
Síntese e
armazenamento
de gordura
Produção de
adipocinas
Oxidação de
ácidos graxos
Termogênese
Músculo
Oxidação de
ácidos graxos
Sensibilidade à
insulina
Oxidação de
ácidos graxos
Termogênese
 Com a utilização da glicose pela célula são diversas as rotas
bioquímicas relacionadas a oxidação e metabolização da molécula
no interior celular. No qual dentro do cenário oxidativo, a via
glicolítica ,também conhecida como Glicólise, representa uma das
principais vias bioquímicas, consistindo em um processo
responsável pela conversão da molécula de Glicose em 2
moléculas idênticas de piruvato. 
 Como iremos ver, a via glicoítica é composta por 10 reações
diferentes, onde apresentamos principalmente 3 enzimas
regulatórias. Ainda, durante o funcionamento da rota são
reduzidas coenzimas oxidadas (NAD+) pela liberação de prótons
de Hidrogênio (H+) e mediadas fosforilações a nível de substrato. 
INTRODUÇÃO A GLICÓLISE
Piruvato
Gli-6-fosfato
 Entretanto, cabe comentar que cerca de 80% a 90% da energia
contida na molécula de glicose segue conservada nos piruvatos
sintetizados. 
GLICÓLISE
Glicólise
Hexoquinase
 GLUT
Exógena EndógenaGlicose
 Entretanto, cabe comentar que cerca de 80% a 90% da energia
contida na molécula de glicose segue conservada nos piruvatos
sintetizados. Dessa forma, é no Ciclo do ácido cítrico que a
molécula de glicose realmente irá ser oxidada de maneira
otimizada.
 Ao observar os links entre vias metabólicas anabólicas e
catabólicas, podemos destacar carreadores de elétrons, os quais
por meio de reações de redução e oxidação transportam energia
no cenário celular. No cenário da glicólise, as primeiras reações
são caracterizadas pelo investimento energético em forma de
moléculas de ATP, que são utilizadas para fosforilar intermediários
glicolíticos até o momento em que a estrutura apresente
condições ideais para fornecer energia via coenzimas reduzidas
ou ATPs.
Em reações energeticamente favoráveis, conhecidas como
exotérmicas, ocorre liberação de energia para o meio, o qual é
capitada via coenzimas como NAD e FADH. Por sua vez, essa
energia armazenada poderá ser utilizada para alimentar reações
energéticamente desfavoráveis (endotérmicas).
 Os principais agentes responsáveis pela transferência de
energia entre vias metabólicas são: 
NAD+
TRANSPORTADORES DE ELÉTRONS
Principais representantes
NADP+ 
FADH 
Fosfato de Nicotinamida Adenina dinucleotídeo e seu análogo
reduzido (NADHP).
Nicotinamida Adenina dinucleotídeo e seu análogo reduzido
(NADH).
Dinucleótido de flavina e adenina e seu análogo reduzido (FADH2).
 Ainda que semelhantes, os papeis fisiológicos dos
transportadores de elétrons são totalmente diferentes. Por
exemplo, enquanto o NAD+ pode ser compreendido como o
principal agente oxidante para o catabolismo, ou seja, aquele
responsável por captar a energia de reações católicas, o NADPH é
visto como o agente redutor para o anabolismo, ou seja, aquele
quem irá doar energia para reações de anabolismo.
 Ainda neste cenário, é importante comentar sobre a presença
de vitaminas como cofatores de coenzimas, no qual ao analisar a
nomenclatura das moléculas, o termo flavina em FADH faz
referência ao micronutriente Riboflavina (vitamina B2) enquanto
"nicotinamida" relaciona-se com a Niacina (vitamina B3).
PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS DOS CARBOIDRATOS
 Antes de conversamos afundo sobre a fisiologia da via glicolítica
e suas particularidades, é essencial compreender os possíveis
destinos da glicose e outros carboidratos dentro da célula. Dessa
forma, sob o cenário de hepatócitos (fígado), a glicose poderá ser
convertida em glicogênio, oxidada pela via glicolítica, também pela
via glicólise, a glicose pode levar a produção de Acetil-CoA e ser c-
Ribose-5-
Fosfato
Ácidos
graxos
onvertida em ácidos graxos pela lipogênese. Fora isso, o fígado
possui papel central no processamento e distribuição de
substrato para outros tecidos, sendo isso só ser possível devido a
seu arsenal de enzimas especializadas.
DESTINOS DE CHO
Hepatócito
Glicose-6-
Fosfato
Glicogênio
Ciclo do Ácido
Cítrico
Piruvato
Acetil-CoA
Glicose
NADPH
 Em relação aos transportadores de glicose (GLUTs do inglês
Glucose transporters), os hepatócitos expressam GLUT2 em sua
membrana, uma isoforma de alta capacidade. Por sua vez, esse
transportador de glicose permite difusão rápida e abundante de
glicose, tornando possível ao fígado apresentar alta sensibilidade
quanto as concentrações de glicose na corrente sanguínea. Ainda
nesse cenário, no fígado também ocorre a expressão de uma
isoforma da Hexoquinase (primeira enzima da via glicolítica
responsável por fosforilar a molécula de glicose em Glicose-6-
Fosfato) conhecida como glicoquinase, a qual apresenta alto KM
(constante de Michaelis), ou seja, baixa afinidade pela glicose.
 Dessa forma, a baixa afinidade da glicoquinase com a glicose
garante a distribuição do metabólito pelo organismo humano,
tendo em vista que se ao contrário, devido ao fato do fígado ser
um dos primeiros órgãos a ter contato com os carboidratos abso- 
 Agora aprofundando-se nas particularidades e aspectos da via
glicolítica em si, devemos ter claro em mente primeiramente que
está ocorrerá no citosol celular, sendo um conjunto de 10 reações
que produzem 4 moléculas de ATPs, 2 piruvatos e 2 moléculas de
NADH.
 Assim diferentemente da queima direta de açúcar em
organismos não vivos, os quais podem diretamente combinar
glicose com oxigênio e liberar toda energia na forma de calor
imediatamente, em organismos vivos, essa energia será liberada
gradativamente e armazenada em moléculas carreadoras
ativadas, onde a perda de energia na forma de calor é mínima.
 Agora ao analisar reação por reação, a primeira delas é a
conversão de glicose em glicose-6-fosfato mediada pela
hexoquinase, como já previamente discutido. O objetivo da
fosforilação da glicose consiste em aprisionar a molécula dentro
do ambiente celular, sendo que dessa forma não ocorre
comunicação entre glicose e transportador. Ainda, cabe comentar
aqui da presença do magnésio como cofator enzimático, sendo a
deficiência do micronutriente prejudicial para funcionamento da
via.
-rvidos, grande parte da quantidade total de glicose que entrasse
nos hepatócitos seria fosforilada e permaneceria retida no órgão.
 Assim sendo, a baixa afinidade do fígado pela glicose
desempenha um papel essencial na fisiologia glicídica do
metabolismo humano, onde devido a essa característica, em
situações de grandes concentrações de glicose o fígado
permanece fosforilando glicose favorecendo sua redução e
preserva seu consumo quando a glicemia estiver mínima.
VIA GLICOLÍTICA PROPRIAMENTE DITA
Glicose
Gli-6-Fosfato
Fru-6-Fosfato
Fru-1,6-Bifosfato
Gliceraldeído-3-
Fosfato
1,3-difosfoglicerato
3-fosfoglicerato
2-fosfoglicerato
Di-Hidroxifosfato
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Hexoquinase
Fosfofrutoquinase-1
Piruvato-quinase
ADP
ATP
ADP
GLICÓLISE
Enzima regulatória
Enzima regulatória
Enzima regulatória
FASE DE
INVESTIMENTO
FASE DE
RENDIMENTO
ATP
NAD
NADH
ADP
ATP
ADP
ATP
2x
2x
2x
 Por sua vez, a isomerização da glicose-6-fosfato em frutose-6-
fosfato consiste a 2° reação da via glicolítica, favorecendo maior
estabilidade e simetria da molécula a fim de preparar a estrutura
molecular para a próxima reação, sendo a atividade dessa enzima
também dependente da presença de magnésio. 
 A 3°reação é a fosforilação da frutose-6-fosfato em frutose-1,6-
bifosfato, no qual marca propriamente o destino da molécula de
glicose para a via glicolítica, bem como é um dos principais pontos
regulatórios da atividade glicolítica. Dando continuidade, a 4°
Reação consiste na quebra da molécula de Fru-1,6-bifosfato em 2
trioses fosfatadas pela aldolase (di-hidroxiacetona-fosfato e glicer-
aldeído-3-fosfato), marcando o fim da fase de investimento. Logo
após essa etapa, a próximareação é definida pela isomerização da
Di-hidroxiacetona fosfato em outra molécula idêntica de
Gliceraldeído-3-fosfato (mais reativo nas reações subsequentes).
 Como primeiro intermediário de alta energia, o gliceraldeído-3-
fosfato é convertido em 1,3-bifosfatoglicerato acarretando na
redução de NAD em NADH. Nesse ponto, o 1,3-bifosfatoglicerato
apresenta instabilidade no grupo fosfato, favorecendo sua doação
para uma molécula de ADP, assim pela 7° reação ocorre síntese
de ATP e conversão da 1,3-bifosfatoglicerato em 3-fosfoglicerato.
O processo de doação de um grupo fosfato diretamente para uma
molécula de ADP é conhecido como fosforilação a nível de
substrato.
 Em seguida, o 3-fosfoglicerato sofre atividade da enzima
fosfoglcierato-mutase a qual realiza a troca do grupo fosfato do
carbono 3 para o carbono 2, reduzindo sua estabilidade. Dessa
forma, na 9° reação a enolase retira uma molécula de água por
reação de desidratação do 3-fosfoglicerato convertendo-a
fosfoenolpiruvato, reduzindo ainda mais a estabilidade do grupo
fosfato na molécula. Enfim, a ultima reação da via glicolítica
consiste em mais uma fosforilação a nível de substrato pela 
 transferência do grupo fosforil do fosfoenolpiruvato para ADP
sintetizando ATP e piruvato.
 Por fim, deve-se comentar que outros carboidratos como
frutose, manose e demais monossacarídeos podem fazer parte da
glicólise por síntese de intermediários. Bem como ao uso de
glicogênio como substrato para a glicólise ocorre preservação de
um ATP por não necessitar da fosforilação da hexoquinase na
primeira etapa da via, tendo em vista que o glicogênio irá liberar
Glicose-1-fosfato, a qual já está fosforilada.