Metabolismo dos Carboidratos

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Metabolismo dos carboidratos
Após 2h de ter sido ingerida, a glicose chega a
140mg/dl de sangue, sendo então absorvida pelas célu-
las para só então ser armazenada, após a secreção de
insulina
Para esse armazenamento, a glicose deve ser fosfori-
lada pela enzima hexocinase, aprisionando-se dentro
das células
No formato de glicose-6-fosfatoglicose-6-fosfatoglicose-6-fosfato ela pode então dar
início a 3 vias distintas:
A glicogênese: armazenamento em forma de glicogênio
Via glicolítica: uso de glicose para fornecimento de
energia, a glicose é oxidada a compostos de 3 átomos
de carbonos (piruvato)
Via das pentose fosfato: via alternativa de oxidação de
glicose-6-fosfato, produz ribose para a síntese de áci-
dos nucleicos e NADPH para processos biossintéticos
redutores
Glicólise
Na glicólise, uma molécula de glicose é degradada em
uma série de reações catalisadas por enzimas, geran-
do duas moléculas do composto de 3 átomos de carbo-
no, o piruvatopiruvatopiruvato
Durante as reações sequenciais da glicólise, parte da
energia livre da glicose é conservada na forma de ATP
e NADH
Catabolismo anaeróbico e aeróbicoCatabolismo anaeróbico e aeróbicoCatabolismo anaeróbico e aeróbico
A glicólise é anaeróbica
No catabolismo aeróbico dos carboidratos ocorre a de-
gradação da glicose na presença de O2 (respiração ce-
lular), os piruvatos produzidos na glicólise são transpor-
tados para dentro da mitocôndria
No catabolismo anaeróbico ocorre a degradação da gli-
cose na ausência de O2, produzindo ácido láctico e
pouca energia (fermentação láctica), o piruvato é
transformado em lactato
Visão geral da glicóliseVisão geral da glicóliseVisão geral da glicólise
A quebra da glicose ocorre em 2 fases, divididas em
10 etapas
As 5 primeiras etapas constituem a fase preparatória
As 5 últimas etapas constituem a fase de pagamento
O piruvato resultante pode seguir a rota do ciclo
do ácido cítrico, a redução a lactato (fermentação láti-
ca) ou a da fermentação alcoólica
O piruvato também pode ter destinos anabólicos, ex:
pode prover o esqueleto carbônico para a síntese de
a.a alanina ou síntese de ácidos graxos
Durante a glicólise, parte da energia da molécula de gli-
cose é conservada na forma de ATP, mas a maior
parte da energia permanece no piruvato (energia que
pode ser extraída no ciclo do ácido cítrico)
Todos os intermediários da glicólise situados entre a gli-
cose e piruvato são fosforilados
Tem equação global de:
Glicose + 2NAD + 2ADP +2P --> 2 piruvato + 2NADH + 2H +Glicose + 2NAD + 2ADP +2P --> 2 piruvato + 2NADH + 2H +Glicose + 2NAD + 2ADP +2P --> 2 piruvato + 2NADH + 2H +
2ATP + 2H2O2ATP + 2H2O2ATP + 2H2O
Glicólise
Fase preparatória
Na fase preparatória, duas moléculas de ATP são con-
sumidas e a cadeia carbônica da hexose é clivada em
duas trioses-fosfato
1- Fosforilação da glicose1- Fosforilação da glicose1- Fosforilação da glicose
A glicose, para entrar e ser armazenada dentro das
células, deve ser fosforilada
Nessa etapa, a glicose é ativada para as reações sub-
sequentes
Ocorre a fosforilação em C-6 formando glicose-6-fos-glicose-6-fos-glicose-6-fos-
fatofatofato, com ATP como doador do grupo fosforil
Essa reação, irreversível em condições intracelulares,
é catalisada pela hexocinasehexocinasehexocinase
Cinases são enzimas que catalisam a transferência do
grupo fosforil do ATP a um aceptor
O aceptor da hexocinase é uma hexose, geralmente a
D-glicose
A hexocinase requer Mg²+ para sua atividade
2- Conversão de glicose-6-fosfato a frutose-6-fosfa-2- Conversão de glicose-6-fosfato a frutose-6-fosfa-2- Conversão de glicose-6-fosfato a frutose-6-fosfa-
tototo
A enzima fosfo-hexose-isomerase (fosfoglicose-iso-(fosfoglicose-iso-(fosfoglicose-iso-
merase)merase)merase) catalisa a isomerização reversível da glicose-
6-fosfato (aldose) a frutose-6-fosfato (cetose)
O mecanismo dessa reação envolve um intermediário
enediol
A reação ocorre facilmente em ambos os sentidos
A enzima também requer Mg²+
3- Fosforilação da frutose-6-fosfato3- Fosforilação da frutose-6-fosfato3- Fosforilação da frutose-6-fosfato
Ocorre a fosforilação da frutose-6-fosfato a fruto-fruto-fruto-
se-1,6-bifosfatose-1,6-bifosfatose-1,6-bifosfato
Catalisada pela enzima fosfofrutocinase-1 (PFK-1)fosfofrutocinase-1 (PFK-1)fosfofrutocinase-1 (PFK-1)
Ocorre a transferência de um grupo fosforil do ATP
para a frutose-6-fosfato
A reação é irreversível em condições celulares
É a primeira etapa “comprometida” da via glicolítica, a
glicose-6-fosfato e a frutose-6-fosfato têm outros
destinos possíveis, mas a frutose-1,6-bifosfato é dire-
cionada para a glicólise
A PFK-1 tem a atividade aumentada sempre que o su-
primento de ATP da célula estiver prejudicado ou quan-
do ocorrer acúmulo dos produtos da degradação de
ATP, ADP e AMP
A PFK-1 é inibida sempre que a célula tiver muito ATP
e estiver bem suprida por outro combustível, como
ácidos graxos
4- Clivagem da frutose-1,6-bifosfato4- Clivagem da frutose-1,6-bifosfato4- Clivagem da frutose-1,6-bifosfato
A enzima frutose-1,6-bifosfato-aldolase (aldolase)(aldolase)(aldolase)
catalisa uma condensação aldólica reversível
A frutose-1,6-bifosfato é clivada para a formação de
duas trioses-fosfato diferentes:
A aldose gliceraldeído-3-fosfato e a cetose di-hidroxia-
cetona-fosfato
5- Interconversão das tioses-fosfato5- Interconversão das tioses-fosfato5- Interconversão das tioses-fosfato
Apenas o gliceralaldeído-3-fosfato pode ser direta-
mente degradada nas etapas subsequentes da glicólise
A di-hidroxiacetona-fosfato é rápida e reversivelmen-
te convertida a gliceraldeído-3-fosfato pela enzima tri- tri- tri-
ose-fosfato-isomeraseose-fosfato-isomeraseose-fosfato-isomerase
Essa reação completa a fase preparatória da glicólise
A molécula de hexose foi fosforilada em C-1 e C-6 e
então clivada para formar duas moléculas de
gliceraldeído-3-fosfato
Fase de pagamento/ganho
Inclui as etapas de fosforilação que conservam energia
Parte da energia química da molécula da glicose é con-
servada na forma de ATP e NADH
Para cada molécula de glicose, entram na fase de ga-
nho energético duas moléculas de gliceraldeído-3-fos-
fato
Portanto, todo saldo de ATP a cada reação será multi-
plicado por 2
6- Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-bifosfogli-6- Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-bifosfogli-6- Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-bifosfogli-
ceratoceratocerato
Catalisada pela enzima gliceraldeído-3-fosfato-desidro-
genase
É a primeira das duas reações de conservação de
energia da glicólise que no final leva a formação de ATP
Cada molécula de gliceraldeído-3-fosfato ganha um áto-
mo de fósforo inorgânico
7- Transferência de grupo fosforil de 1,3-bifosfoglice-7- Transferência de grupo fosforil de 1,3-bifosfoglice-7- Transferência de grupo fosforil de 1,3-bifosfoglice-
rato a ADPrato a ADPrato a ADP
A enzima fosfoglicerato-cinasefosfoglicerato-cinasefosfoglicerato-cinase transfere o grupo fos-
foril do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP, formando ATP
e 3-fosfoglicerato
8- Conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato8- Conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato8- Conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato
A enzima fosfoglicerato-mutasefosfoglicerato-mutasefosfoglicerato-mutase catalisa o deslocamen-
to reversível do grupo fosforil entre C-2 e C-3 do gli-
cerato
Depende de Mg+2
9- Desidratação de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiru-9- Desidratação de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiru-9- Desidratação de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiru-
vatovatovato
A enolaseenolaseenolase promove a remoção reversível de uma molé-
cula de água do 2-fosfoglicerato para gerar fosfoenol-
piruvato (PEP)
10- Transferência de um grupo fosforil do fosfoenol-10- Transferência de um grupo fosforil do fosfoenol-10- Transferência de um grupo fosforil do fosfoenol-
piruvato para ADPpiruvato para ADPpiruvato para ADP
Catalisada pelo piruvato-cinasepiruvato-cinasepiruvato-cinase
Exige K+ e Mg+2 ou Mn+2
A molécula de fosfoenolpiruvato é convertida em piru-
vato, formando mais uma molécula de ATP
Resumo
As 10 enzimas glicolíticasestão no citosol, e os 10 in-
termediários são compostos fosforilados de 3 ou 6
carbonos
A glicólise é rigidamente regulada de forma coordenada
com outras vias geradoras de energia
Há três reações irreversíveis (1ª, 3ª e a 10ª), sendo
elas as reguladorasreguladorasreguladoras da via glicolítica
Porém, a principal reguladora é a enzima fosfofrutoci- enzima fosfofrutoci- enzima fosfofrutoci-
nasenasenase (3ª reação), que não permite a continuação da via
se houver algum erro