Carboidratos: Classificação, Estrutura e Digestão

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CARBOIDRATOS: 
São as moléculas orgânicas mais abundantes da 
natureza e possuem uma variedade de funções 
que incluem tanto o fornecimento de uma fração 
significativa de energia na dieta, como também a 
atuação como forma de armazenamento de 
energia no corpo e como componentes da 
membrana celular, mediando algumas formas de 
comunicação intercelular. 
A formula empírica de muitos carboidratos é 
(CH20)n dai o nome de “hidratos de carbono”. 
➢ CLASSIFICAÇÃO E ESTRUTURA DOS 
CARBOIDRATOS: 
Os monossacarídeos (açúcar simples) podem ser 
classificados de acordo com o número de átomos 
de carbono que contêm. 
 
Os carboidratos com um aldeído comum como seu 
grupo funcional mais oxidado são chamados de 
aldoses, enquanto os que possuem um grupo 
cetona como grupo funcional mais oxidado são 
chamados de cetoses. 
 
Os dissacarídeos possuem duas unidades de 
monossacarídeos, os oligossacarídeos contêm de 
3 até cerca de 10 unidades de monossacarídeos e 
os polissacarídeos contêm mais de 10 unidades 
podendo alcançar centenas de unidades de 
açucares em sua estrutura. 
A) ISÔMEROS E EPÍMEROS: 
Isômeros são compostos que tem a mesma 
formula química, mas estruturas diferentes. Ex: 
glicose, frutose, manose e galactose com fórmula 
C6H1206. 
Carboidratos isômeros que diferem na sua 
configuração ao redor de apenas determinado 
átomo de carbono (com exceção da carbonila) são 
chamados de epímeros um do outro. Ex: a glicose 
e galactose são epímeros em C-4 (suas estruturas 
diferem apenas na posição do grupo -OH no 
átomo de carbono 4). 
 
 
 
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B) ENANTIÔMEROS: 
Imagens especulares em que pares de estruturas 
são imagens uma da outra no espelho. Os dois 
membros são designados como D- e L- açucares. 
 
C) CICLIZAÇÃO DE MONOSSACARÍDEOS: 
Menos de 1% dos monossacarídeos com cinco ou 
mais átomos de carbono ocorre na forma de 
cadeia aberta (acíclica) sendo encontrados 
predominantemente na forma de anel (cíclica). 
Esse processo ocorre pela reação do grupo aldeído 
com o grupo álcool do mesmo açúcar tornando 
assimétrico o carbono carbonilico. 
1. Carbono anômero: carbono que anteriormente 
fazia parte da carbonila e que, por conta da 
ciclização, adquire outra configuração. 
 
2. Glicídios redutores: se o grupo hidroxila ligado 
ao carbono anômero de um glicídio na forma 
cíclica não estiver ligado a qualquer composto por 
uma reação glicosídica, o anel poderá ser aberto. 
Assim, esse glicídio poderá atuar como agente 
redutor, sendo denominado glicídio redutor. 
 
 
D) UNIÃO DE MONOSSACARIDEOS: 
Os monossacarídeos podem ser ligados para 
formar dissacarídeos, oligossacarídeos ou 
polissacarídeos. 
Dissacarídeos importantes são a: 
• Lactose= galactose + glicose 
• Sacarose= glicose + frutose 
• Maltose= glicose + glicose 
Polissacarídeo importantes incluem: 
• Glicogênio ramificado= proveniente de 
fontes animais 
• Amido= fontes vegetais 
• Celulose não ramificada= fonte vegetal 
Cada um desses polissacarídeos são polímeros de 
glicose. 
As ligações que os unem são chamadas de ligações 
glicosídicas e são formadas por enzimas 
conhecidas como glicosiltransferases, que 
utilizam como substrato um nucleotídeo-açúcar, 
com a UDP-glicose. 
As ligações glicosídicas entre açucares são 
denominadas conforme o número de carbonos 
que estabelecem conexão e também conforme a 
posição do grupo hidroxila no carbono anômero 
do glicídio envolvido na ligação. 
Se um grupo de hidroxila estiver na configuração 
α então a ligação é α. 
E) CARBOIDRATOS COMPLEXOS: 
Os carboidratos podem unir-se por ligações 
glicosídicas a estruturas que não são carboidratos, 
como bases púricas e pirimídicas, anéis 
aromáticos, proteínas e lipídeos. 
➢ DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS: 
Os principais sítios de digestão dos carboidratos da 
dieta são a boca e o lúmen intestinal. 
Essa digestão é rápida e é catalisada por enzimas 
chamadas de glicosídeo-hidrolases (glicosidases) 
que hidrolisam as ligações glicolíticas. 
As enzimas necessárias para a degradação da 
maioria dos carboidratos da dieta são 
principalmente as endoglicosidases, que 
Enzimas chamadas racemases são capazes de 
interconverter isômeros D e L. 
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hidrolisam oligossacarídeos e polissacarídeos, as 
dissacaridases que hidrolisam tri e dissacarídeos. 
Glicosidases são em geral especificas para 
estrutura e configuração do resíduo glicosila a ser 
removido, bem como ao tipo de ligação a ser 
hidrolisada. 
A digestão dos carboidratos inicia na boca. Os 
principais polissacarídeos da dieta são de origem 
vegetal e animal. Durante a mastigação, a alfa 
amilase salivar atua brevemente sobre o amido e 
o glicogênio da dieta de forma aleatória, 
hidrolisando algumas ligações α (1→ 4). 
Os produtos de digestão resultantes dessa ação 
contem uma mistura de oligossacarídeos não 
ramificados e ramificados, conhecidas como 
dextrinas. 
A digestão de carboidratos cessa 
temporariamente no estomago, porque a elevada 
acidez inativa a α-amilase salivar. 
A digestão subsequente dos carboidratos pelas 
enzimas pancreáticas ocorre no intestino 
delgado. Quando o conteúdo ácido do estomago 
atinge o intestino delgado, ele é neutralizado pelo 
bicarbonato secretado pelo pâncreas, e a α-
amilase pancreática continua o processo de 
digestão do amido. 
A digestão final dos carboidratos é feita pelas 
enzimas sintetizadas pela células mucosas 
intestinais. Esse processo final da digestão ocorre 
no epitélio mucoso do jejuno superior, e inclui a 
ação de várias dissacaridases. 
Essas enzimas são secretadas pelo lado luminal da 
membrana em forma de escova das células da 
mucosa intestinal e permanecem associadas a 
essa membrana. 
A absorção dos monossacarídeos se dá pelas 
células mucosas do intestino. O duodeno e o 
jejuno superior absorvem a maior parte dos 
glicídios da dieta que são absorvidos por 
diferentes mecanismos. 
 
- A galactose e a glicose são transportadas para o 
interior das célula mucosas por um processo 
ativo, que requer energia e uma captação 
concomitante de íons sódio; a proteína 
transportadora é o cotransportador de glicose 1 
dependentes de sódio (SGLT-1). 
A absorção de frutose requer um transportador de 
monossacarídeo independente de sódio (GLUT-5). 
Todos os monossacarídeos são transportados das 
células mucosas intestinais para a circulação porta 
por outro transportador, o GLUT-2. 
Apenas os monossacarídeos são absorvidos logo 
qualquer defeito na atividade de determinada 
dissacaridase da mucosa intestinal causa a 
passagem de carboidrato não digerido para o 
intestino grosso. Presença desse material 
osmoticamente ativo → água flui da mucosa para 
o intestino grosso → causa diarreia osmótica.
 
A glicose não pode se difundir facilmente pelos poros da membrana por conta do seu alto peso molecular. Assim, 
em alguns casos, ela chega nas células por difusão facilitada por meio de proteínas carreadoras que se ligam a 
glicose e atravessam-na para o outro lado da membrana. Além disso, ela pode também ser transportada pelo 
mecanismo de cotransporte ativo de sódio e glicose em que o transporte ativo de sódio oferece a energia para 
absorver a glicose contra a diferença de concentração. 
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METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS : 
Metabolismo é o termo usado para descrever a 
interconversão dos compostos químicos 
presentes no organismo, as vias percorridas pelas 
moléculas individualmente, suas inter-relações e 
os mecanismos que regulam o fluxo de 
metabolitos através dessas vias. 
As vias metabólicas são classificadas em três 
categorias: 
• Vias anabólicas: estão envolvidas na 
síntese de compostos maiores e mais 
complexos a partir de precursores 
menores como a síntese de proteínas a 
partir de aminoácidos; são endotérmicas; 
• Vias catabólicas: envolvidas na quebra de 
moléculas grandes, comumente 
envolvendo reações oxidativas; são 
exotérmicas e produtoras de equivalentes 
redutores e ATP; 
• Vias anfibólicas: ocorrem no cruzamento 
do metabolismo, atuando como pontos deunião entre as vias anabólicas e catabólicas 
como exemplo o ciclo de ácido cítrico; 
A. VIAS CATABÓLICAS: 
As reações catabólicas têm o propósito de 
capturar a energia química obtida da degradação 
 
de moléculas combustíveis ricas em energia, 
formando o ATP. 
O catabolismo também permite que moléculas da 
dieta sejam convertidas em blocos constitutivos 
necessários para a síntese de moléculas 
complexas. Essa energia é gerada em três estágios: 
1) Hidrólise de moléculas complexas → 
moléculas complexas são quebradas em 
blocos constitutivos; ex: proteínas 
degradadas em aminoácidos. 
2) Conversão dos blocos constitutivos em 
intermediários mais simples → esses 
blocos são degradados em acetil-coenzima 
A (CoA) e em uma pequena variedade de 
moléculas. Parte da energia é capturada 
como ATP mas essa quantidade é pequena 
se comparada com a produzida durante o 
terceiro estágio do catabolismo. 
3) Oxidação da acetil-CoA → o ciclo de ácido 
cítrico é a via final comum da oxidação de 
moléculas combustíveis; a oxidação do 
acetil CoA gera grandes quantidades de 
ATP via fosforilação oxidativa a medida que 
os elétrons fluem do NADH e do FADH2 
para o oxigênio. 
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B. VIAS ANABÓLICAS: 
Esse tipo de reação reúne moléculas pequenas, 
como aminoácidos para formar moléculas 
complexas, como proteínas. 
Essa reação é endergônicas e sua energia é 
fornecida pela quebra de ATP em ADP e Pi. 
 
O metabolismo normal é essencial para o 
entendimento das anormalidades que 
fundamentam a doença além disso, inclui a 
adaptação aos períodos de jejum, fome e 
exercício, bem como gravidez e a lactação. 
A ocorrência de anormalidades no metabolismo 
pode resultar da deficiência nutricional, 
enzimática e da secreção anormal de hormônios 
ou de ações de fármacos e toxinas. 
No estado alimentado, após uma refeição, existe 
um amplo suprimento de carboidratos, e a fonte 
de energia metabólica para a maioria dos tecidos 
é a glicose. 
Caso haja jejum, a glicose precisa ser preservada 
para o uso pelo sistema nervoso central e pelas 
hemácias. Já os outros tecidos podem usar fontes 
de energia diferentes; os músculos e o fígado 
oxidam ácidos graxos destinados a exportação 
para o musculo e outros tecidos. À medida que os 
estoques de glicogênio se esgotam, os 
aminoácidos prevenientes do turnover proteico 
são usados para a gliconeogênese. 
Gliconeogênese é o processo de síntese de glicose 
a partir de precursores não carboidratos, como 
lactato, aminoácidos e glicerol. 
➢ REGULAÇÃO DO METABOLISMO: 
As vias metabólicas devem ser coordenadas de 
modo que a produção e síntese de produtos finais 
estejam de acordo com as necessidades da célula. 
A. SINAIS INTRACELULARES: 
A velocidade de uma vida metabólica pode 
responder a sinais reguladores que surgem no 
interior da célula. Essa velocidade pode ser 
influenciada pela disponibilidade de substratos, 
pela inibição pelos produtos ou por alterações nos 
níveis de ativadores ou inibidores alostéricos. 
Geralmente determinam uma resposta rápida. 
B. COMUNICAÇÃO INTERCELULAR: 
A comunicação entre células pode ser mediada 
pelo contato entre suas superfícies e, em alguns 
tecidos, pela formação de junções comunicantes, 
permitindo a comunicação direta entre os 
citoplasmas de células adjacentes. Para o 
metabolismo energético, contudo, a via mais 
importante é a sinalização química entre as 
células, mediada por hormônios ou por 
neurotransmissores. 
C. SISTEMAS DE SEGUNDOS MENSAGEIROS: 
Moléculas segundos mensageiros são assim 
designadas por atuarem entre o mensageiro 
original e o efeito final dentro da célula – são parte 
de uma cascata de eventos que traduz a ligação do 
hormônio ou neurotransmissor em resposta 
celular. 
Dois dos mais reconhecidos são o sistema 
cálcio/fosfatidilinositol e o sistema adenilato-
ciclase. 
D. ADENILATO CICLASE: 
É uma enzima ligada a membrana que converte 
ATP em 3’,5’-monofosfato de adenosina (AMPc ou 
AMP cíclico). 
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O reconhecimento de um sinal químico por alguns 
receptores de membrana irá disparar um aumento 
ou redução na atividade da adenilato ciclase. 
Esses receptores caracterizam-se por apresentar 
uma região extracelular, onde se acoplam o 
ligante sete hélices transmembrana e um domínio 
intracelular que interage com proteínas G, os 
receptores acoplados a proteínas G (RAPG). 
1. PROTEÍNAS REGULADORAS DEPENDENTES 
DE GTP: 
As proteínas G se ligam em nucleotídeos da 
guanosina (GTP e GDP) e formam um elo da cadeia 
de comunicação entre o receptor e a adenilato-
ciclase. 
Na forma inativa da proteína G, a subunidade α 
liga-se ao GDP → união do ligante ao receptor 
causa uma alteração conformacional → troca o 
GDP para GTP → a subunidade α ligada ao GTP se 
dissocia e se move do receptor para a adenilato 
ciclase ativando-a. 
2. PROTEÍNAS CINASES: 
É uma família de enzimas dependentes de AMPc. 
Essas enzimas catalisam a transferência de fosfato 
do ATP para resíduos específicos de serina em 
proteínas de substrato dessa enzima. 
➢ VIAS QUE PROCESSAM OS PRINCIPAIS 
PRODUTOS DA DIGESTÃO: 
A natureza da alimentação estabelece um padrão 
básico de metabolismo que requerem um 
necessidade de processar os produtos da digestão 
dos carboidratos, proteínas e lipídeos. 
 
Todos os produtos da digestão são metabolizados 
a um produto comum, a acetil-CoA, que é então 
oxidada pelo ciclo de ácido cítrico. 
 
O metabolismo dos carboidratos concentra-se no 
suprimento e no destino da glicose. Glicose = 
principal combustível da maioria dos tecidos. 
 
⬧ A glicose é metabolizada a piruvato pela via 
da glicólise. 
⬧ Os tecidos aeróbios metabolizam o 
piruvato a acetil-CoA que pode entrar no 
ciclo de ácido cítrico para a oxidação 
completa a CO2 e H2O, ligados a formação 
de ATP no processo de fosforilação 
oxidativa. 
⬧ Já na via anaeróbia, a glicólise tem como 
produto final o lactato. 
⬧ A glicose e seus metabolitos também 
participam em outros processos como a 
síntese do polímero de armazenamento, o 
glicogênio, no musculo esquelético e 
fígado, e na via das pentoses-fosfato, uma 
parte alternativa da vida glicolítica. 
⬧ A glicose é uma fonte de equivalentes 
redutores (NADPH) para a síntese de 
ácidos graxo e a fonte de ribose para a 
síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos. 
⬧ Os intermediários trioses-fosfato na 
glicólise originam a porção glicerol dos 
triacilgliceróis. 
⬧ O piruvato e os intermediários do ciclo do 
ácido cítrico fornecem os esqueletos de 
carbono para a síntese dos aminoácidos 
não essenciais ou dispensáveis, e a acetil-
CoA e o precursor dos ácidos graxos e do 
colesterol e, consequentemente, de todos 
os hormônios esteroides sintetizados no 
corpo. 
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As vias metabólicas podem ser estudadas em 
diferentes níveis de organização. 
Os aminoácidos resultantes da digestão das 
proteínas da dieta e a glicose proveniente da 
digestão dos carboidratos são absorvidos pela veia 
porta do fígado. 
O fígado desempenha a função de regular a 
concentração sanguínea desses metabolitos 
hidrossolúveis. 
No caso da glicose, isso é obtido pela captação da 
glicose em quantidades superiores às 
necessidades imediatas e pelo seu uso na síntese 
de glicogênio (glicogênese). 
Entre as refeições, o fígado atua para manter o 
nível da glicemia a partir da degradação do 
glicogênio (glicogenólise) e, com o rim, converter 
metabolitos não carboidratos como lactato, 
glicerol e aminoácidos em glicose 
(gliconeogênese). 
A oxidação parcial de ácidos graxos no fígado leva 
a produção de corpos cetônicos (cetogênese) que 
são transportados para os tecidos extra-hepáticos 
onde fornecem energia durante o jejum 
prolongado e a inanição. 
BIOENERGÉTICA E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA: 
A bioenergética descreve a transferência e a 
utilização de energia nos sistemas biológicos. Ela 
usa algumas ideias básicas da termodinâmica e 
preocupa-se apenas com os estados energéticos 
inicial e final dos componentes da reação, e não 
com o mecanismo de alteração química nemcom 
o tempo necessário para que ela ocorra. 
➢ ENERGIA LIVRE: 
O sentido e extensão da reação química se da pelo 
grau em que dois fatores são alterados durante a 
reação. Esses dois fatores são a entalpia ΔH e a 
entropia ΔS. Quando combinadas são utilizadas 
para descrever uma terceira grandeza, a energia 
livre ΔG que prediz o sentido em que a reação 
ocorrerá espontaneamente. 
 
 
 
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O sinal de ΔG prediz o sentido da reação: ΔG 
negativo → perda de energia; reação exergônica; 
ΔG positivo → ganho de energia, reação 
endergônica; ΔG igual a zero 
➢ ATP COMO CARREADOR DE ENERGIA: 
O ATP consiste em uma molécula de adenosina à 
qual estão ligados três grupos fosfato. Se um 
fosfato for removido ocorre a produção de ADP; se 
dois fosfatos forem removidos o produto 
resultante é o monofosfato de adenosina (AMP). 
 
➢ A CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS: 
Moléculas ricas em energia, como a glicose, são 
metabolizadas por uma série de reações de 
oxidação, levando por fim a produção de CO2 e 
água. 
Os intermediários metabólicos dessas reações 
doam elétrons a coenzimas especificas – 
nicotinamida-adenina-dinucleotideo (NAD+) e 
flavina-adenina-dinucleotideo (FAD) – formando 
as coenzimas reduzidas ricas em energia, NADH e 
FADH2. 
Cada uma dessas coenzimas reduzidas podem 
doar um par de elétrons a um grupo especializado 
de carreadores de elétrons e à medida que os 
elétrons fluem através da cadeia transportadora 
eles perdem muito de sua energia livre. 
Parte dessa energia pode ser captada e 
armazenada para a produção de ATP a partir de 
ADP e Pi (fosfato inorgânico), processo 
denominado de fosforilação oxidativa, e a outra 
parte restante é utilizada para impulsionar outras 
reações como o transporte de Ca2+ para dentro da 
mitocôndria e a produção de calor. 
A. MITOCÔNDRIA: a cadeia transportadora de 
elétrons se localiza na membrana mitocondrial 
interna. 
- Membranas da mitocôndria: os componentes da 
cadeia transportadora de elétrons estão 
localizados na membrana interna que é 
impermeável para a maioria dos íons pequenos 
como H+, Na+ e K+ e moléculas pequenas como 
ATP, ADP e piruvato. 
Para mover íons ou moléculas através dessa 
membrana é preciso de carreadores ou sistemas 
de transporte especializados. 
- Matriz mitocondrial: é uma solução semelhante 
a gel com constituição de 50% de proteína; na 
matriz se encontram NAD+ e FAD, ADP e Pi e 
também RNA e DNA mitocondriais. 
 
B. ORGANIZAÇÃO DA CADEIA TRANSPORTADORA 
DE ELÉTRONS: a membrana mitocondrial interna 
pode ser rompida produzindo cinco complexos 
proteicos separados denominados complexo I, II, 
III, IV e V. Os complexos de I a IV contêm parte da 
cadeia transportadora de elétrons. 
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Cada complexo aceita ou doa elétrons que são 
trocados entre esses complexos e carreadores de 
elétrons relativamente móveis, como a coenzima 
Q e o citocromo c. 
Os elétrons se combinam no final com oxigênio e 
prótons e formam a água. Essa necessidade de 
oxigênio dá ao processo de transporte de elétrons 
a denominação de cadeia respiratória responsável 
pela maior parte da utilização de oxigênio no 
organismo. 
O complexo V é um complexo de proteínas que 
contém um domínio F0 que atravessa a membrana 
mitocondrial interna e um domínio F1 que se 
projeta como uma esfera para dentro da matriz 
mitocondrial. O complexo V catalisa a síntese de 
ATP logo é denominado de ATP-síntese. 
➢ FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA: 
A transferência de elétrons ao longo da cadeia de 
transporte de elétrons é energicamente 
favorecida pois o NADH é um forte doador de 
elétrons e o oxigênio molecular um ávido aceptor 
de elétrons. 
A. Hipótese quimiosmótica/ Hipótese de 
Mitchell: explica como a energia livre gerada pelo 
transporte de elétrons por meio da cadeia 
transportadora de elétrons é utilizada para 
produzir ATP a partir de ADP+Pi. 
O transporte de elétrons esta acoplado a 
fosforilação do ADP pelo transporte de prótons 
através da membrana mitocondrial interna. Esses 
prótons são bombeados da matriz para os espaços 
intermembranas pelos complexos I, III e IV → cria-
se um gradiente elétrico e de pH → energia gerada 
por esse gradiente impulsiona a síntese de ATP. 
B. ATP-sintase: o complexo ATP-sintase sintetiza 
ATP utilizando energia do gradiente de prótons 
gerado pela cadeia de transportadores de 
elétrons. 
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GLICÓLISE: 
A via glicolítica é usada em todos os tecidos para a 
quebra da glicose com o objetivo de fornecer 
energia – na forma de ATP - e intermediários para 
outras vias metabólicas. 
A glicólise é o centro do metabolismo dos 
carboidratos e tem como produto final o piruvato 
em células com mitocôndrias, além do 
fornecimento adequado de oxigênio. 
A glicólise aeróbia é uma série de 10 reações e 
tem esse nome devido a necessidade de oxigênio 
para a reoxidação do NADH formado durante a 
oxidação do gliceraldeído-3-fosfato. 
A glicólise aeróbia também prepara as condições 
necessárias para a descarboxilação oxidativa do 
piruvato a acetil-CoA, o principal combustível do 
ciclo de ácido cítrico. 
Alternativamente, o piruvato é reduzido pelo 
NADH para formar lactato, reoxidando o NAD+; 
essa conversão da glicose em lactato é chamada 
de glicólise anaeróbica. Esse processo permite a 
produção de ATP em tecidos sem mitocôndrias ou 
em células em que o oxigênio esteja em 
quantidade insuficiente. 
➢ TRANSPORTE DA GLICOSE PARA DENTRO DAS 
CÉLULAS: 
A glicose não é capaz de difundir diretamente para 
dentro das células e para isso ela utiliza um dos 
dois mecanismos de transporte: um sistema de 
transporte por difusão facilitada, independente 
de Na+, ou um sistema de cotransporte 
monossacarídeo Na+. 
A. TRANSPORTE POR DIFUSÃO FACILITADA, 
INDEPENDENTE DE Na+: 
Esse sistema é mediado por uma família de 14 
transportadores de glicose encontrados nas 
membranas celulares. 
Eles são designados GLUT-1 a GLUT-14 (isoformas 
1 a 14 dos transportadores de glicose). Esses 
transportadores ocorrem na membrana em dois 
estados conformacionais. 
Glicose extracelular → se liga ao transportador → 
altera sua conformação → transporta a glicose 
através da membrana celular. 
Os transportadores de glicose GLUT apresentam 
um padrão de expressão com especificidade 
tecidual. Ex: GLUT-3: principal transportador de 
glicose nos neurônios, GLUT-1 é mais abundante 
nos eritrócitos e barreira hemato-encefálica; 
 
B. SISTEMA DE COTRANSPORTE 
MONOSSACARÍDEO Na+: 
Esse processo requer energia e transporta a 
glicose contra um gradiente de concentração, ou 
seja, de concentrações menores de glicose fora da 
célula para concentrações maiores dentro da 
célula. 
Esse sistema é um processo mediado por um 
carreador em que o movimento da glicose esta 
acoplado ao gradiente de concentração do Na+ 
que é transportado concomitantemente à glicose 
para o interior da célula. Esse carreador é um 
transportador de glicose dependente de sódio. 
Esse tipo de transporte ocorre em células epiteliais 
do intestino, túbulos renais e do plexo coroide. 
➢ REAÇÕES DA GLICÓLISE: 
A conversão de glicose em piruvato acontece em 
dois estágios. 
As cinco primeiras reações de glicólise 
correspondem a uma fase de investimento de 
energia, em que as formas fosforiladas dos 
intermediários são sintetizadas à custa de gasto de 
ATP. 
As reações subsequentes constituem uma fase de 
produção de energia, em que ocorre a produção 
líquida de duas moléculas de ATP por moléculas 
de glicose metabolizadas, por fosforilação no nível 
do substrato. 
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1. Fosforilação da glicose: as moléculas de 
glicídios não fosforiladas não atravessam 
facilmente as membranas células pois não 
possuem carreadores específicos na membrana 
para esses compostos e também são muito 
polares para difundir através da porção lipídica das 
membranas. 
Na maior parte dos tecidos, a fosforilação da 
glicose é catalisada pela hexocinase, uma das três 
enzimas reguladoras da glicólise com 
especificidade ampla quanto ao substrato. Por 
apresentarbaixo Km e, portanto uma alta 
afinidade para a glicose, essa enzima permite uma 
fosforilação eficiente e o metabolismo posterior 
da glicose mesmo quando as concentrações 
teciduais de glicose estiverem baixas. 
Além disso a glicocinase também atua nesse 
processo, nas células β ela funciona como sensor 
de glicose, determinando o limiar para a secreção 
de insulina e no fígado facilita a fosforilação 
durante uma hiperglicemia. 
 
 
2. Isomerização da glicose-6-fosfato: a 
isomerização da glicose-6-fosfato, com produção 
de frutose-6-fosfato é catalisada pela 
fosfoglicose-isomerase. Essa reação é reversível e 
não é limitante ou regulado. 
3. Fosforilação da frutose-6-fosfato: é uma reação 
irreversível da fosforilação; é catalisada pela 
fosfofrutocinase-1 (PFK-1); é o mais importante 
ponto de controle e passo limitante da velocidade 
da glicólise além de ser a primeira reação 
comprometida com a via. 
A PFK-1 é controlada pelas concentrações 
disponíveis de seus substratos, ATP e frutose-6-
fosfato, e por substâncias reguladoras. 
A PFK-1 é inibida alostericamente por níveis 
elevados de ATP que atuam como sinal de riqueza 
energética, e também por altos níveis de citrato 
(intermediário do ciclo do ácido cítrico). 
 
A glicocinase funciona como um sensor de 
glicose no controle da homeostase da glicose 
plasmática. Mutações que diminuem a 
atividade da glicocinase são a causa de uma 
fora rara de diabetes, o diabetes tipo 2 com 
início no indivíduo jovem. 
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A frutose-2,6-bifosfato é o mais potente ativador 
de PFK-1 ativando a enzima mesmo com ATP altos; 
altas concentrações de AMP, que sinalizam 
depleção das reservas de energia, também ativam 
a PFK-1. 
 
As ações reciprocas de frutose-2,6-bifosfato sobre 
a glicólise e a gliconeogênese asseguram que essas 
vias não estejam completamente ativas ao mesmo 
tempo. 
4. Clivagem da frutose-1,6-bifosfato: A aldolase 
cliva a frutose-1,6-bifosfato, dando di-
hidroxiacetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato; a 
reação é reversível e não regulada; 
5. Isomerização da di-hidroxiacetona-fosfato: a 
triose-fosfato-isomerase interconverte essas duas 
trioses, a di-hidroxiacetona-fosfato e o 
gliceraldeído-3-fosfato. A di-hidroxiacetona-
fosfato se isomeriza e dá gliceraldeído-3-fosfato 
para posterior metabolismo pela via glicolítica. 
6. Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato: a 
conversão do gliceraldeído-3-fosfafo em 1,3-
bisfosfoglicerato (1,3-BPG) pela gliceraldeído-3-
fosfato-desidrogenase é a primeira reação de 
oxidação-redução da glicólise. 
Uma vez que há apenas uma quantidade limitada 
de NAD+ na célula, o NADH produzido nessa 
reação deve ser reoxidado a NAD+ para que a 
glicólise continue. Os dois principais mecanismos 
de oxidação de NADH são: a conversão ligada ao 
NADH de piruvato em lactato e a oxidação do 
NADH via cadeia respiratória. 
A oxidação do grupo 1,3-BPG está acoplada à 
ligação de um Pi a esse grupo carboxila. 
7. Síntese do 3-fosfoglicerato com produção de 
ATP: quando o 1,3-BPG é convertido em 3-
fosfoglicerato o grupo de alta energia 1,3-BPG é 
usado na síntese de ATP a partir de ADP. 
Umas vez que duas moléculas de 1,3-BPG são 
produzidas para cada molécula de glicose que 
entra na via glicolítica, a reação dessa cinase repõe 
as duas moléculas de ATP consumidas na 
formação inicial de glicose-6-fosfato e frutose-1,6-
bifosfato. 
8. Troca do grupo fosfato do carbono 3 para o 
carbono 2: essa mudança é feita pela 
fosfoglicerato-mutase e é reversível. 
9. Desidratação do 2-fosfoglicerato: Essa 
desidratação é mediada pela enolase que 
redistribui a energia dentro da molécula do 2-
fosfatoglicerato e resulta na formação do 
fosfoenolpiruvato (PEP) que contêm um enol 
fosfato de alta energia; a reação é reversível; 
10. Formação do piruvato, com produção de ATP: 
a conversão do PEP em piruvato é catalisada pela 
piruvato-cinase e a terceira reação irreversível da 
glicólise. 
Na glicólise anaeróbica em células eucarióticas o 
produto final é o lactato. 
No musculo esquelético em exercício, a produção 
de NADH excede a capacidade oxidativa da cadeia 
respiratória e resulta em um aumento na razão de 
NADH/NAD+, favorecendo a redução do piruvato 
a lactato. Logo, durante um exercício intenso o 
lactato se acumula no musculo o que diminui o pH 
intracelular e pode levar a cãibras. 
Estado alimentado → diminui níveis de 
glucagon + nível elevado de insulina (aumento 
de carboidratos = aumento na frutose-2,6-
bifosfato) → aumenta glicólise no fígado. 
 Jejum → altos níveis de glucagon e baixos de 
insulina → diminuição na concentração 
intracelular de frutose-2,6-bifosfato hepática 
→ diminuição na glicólise e aumento na 
gliconeogênese. 
–
 
- Acidose Láctica: ocorre quando há 
concentrações elevadas de lactato no plasma (o 
que ocorre quando há colapso no sistema 
circulatório como infarto e embolia). Essa falha em 
levar quantidade adequadas de oxigênio aos 
tecidos resulta em prejuízo na fosforilação 
oxidativa e diminuição na síntese de ATP. Para 
sobreviver, as células utilizam a glicólise anaeróbia 
como sistema auxiliar na produção de ATP 
produzindo ácido láctico como produto final. 
Apesar da produção de certa quantidade de ATP 
na glicólise, os produtos finais, piruvato ou lactato, 
ainda retem maior parte da energia contida na 
glicose. O ciclo de ácido cítrico é necessário para 
liberar completamente essa energia. 
Glicólise anaeróbia → 2 ATPs são gerados para 
cada molécula de glicose convertida em duas de 
lactato. Não há produção ou consumo de NADH. 
Glicólise aeróbia → há um ganho líquido de 2 ATPs 
por molécula de glicose; duas moléculas de NADH 
são produzidas por cada molécula de glicose; 
 
–
 
 
 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO: 
O ciclo do ácido cítrico, ou ciclo de Krebs, 
desempenha diversos papeis no metabolismo. 
É a via final para onde converge o metabolismo 
oxidativo dos carboidratos, aminoácidos e ácidos 
graxo. Essa oxidação fornece energia para a 
produção da maior parte do ATP da maioria dos 
animais. 
O ciclo ocorre totalmente na mitocôndria e está 
bastante próximo das reações de transporte de 
elétrons. 
É uma via aeróbia por o O2 é necessário como 
aceptor final dos elétrons. 
É considerado um ciclo de tráfego com compostos 
que entram e saem de acordo com as 
necessidades do organismo. 
➢ REAÇÕES DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO: 
1. Descarboxilação oxidativa do piruvato: o 
piruvato, produto final da glicólise aeróbia, deve 
ser transportado para dentro da mitocôndria 
antes que possa entrar no ciclo do ácido cítrico. 
Esse transporte é efetuada por um transportador 
específico para o piruvato, que ajuda esse 
composto a cruzar a membrana mitocondrial 
interna. 
Uma vez na matriz, o piruvato é convertido em 
acetil-CoA pelo complexo da piruvato-
desidrogenase, um complexo multienzimático. 
Esse complexo não é parte do ciclo propriamente, 
mas sim uma importante fonte de acetil-CoA (o 
substrato de dois carbonos que alimenta o ciclo). 
2. Síntese do citrato a partir de acetil-CoA e 
oxalacetato: a condensação de acetil-CoA e 
oxalacetato para formar o citrato é catalisada pelo 
citrato-sintase. Essa condensação apresenta um 
equilíbrio deslocado para o lado da síntese de 
citrato. A ligação do oxalacetato induz uma 
alteração conformacional na enzima gerando um 
sítio de ligação para a acetil-CoA. 
 
O complexo piruvato desidrogenase (PDH) é 
um agregado multimolecular que apresenta 
três enzimas: a piruvato-desidrogenase (E1), a 
di-hidrolipoli-transacetilase (E2) e a di-
hidropoli-desidrogenase (E3). Cada uma delas 
hidrolisa uma parte da reação geral. 
Além disso o PDH possui cinco coenzimas que 
atuam como carreadores ou como oxidantes 
para os intermediários das reações. 
–
 
3. Isomerização do citrato: o citrato é isomerizado 
em isocitrato pela aconitase, uma proteína Fe-S. 
 
4. Oxidação e descarboxilação do isocitrato: a 
isocitrato-desidrogenase catalisa a 
descarboxilação oxidativa irreversível do isocitrato 
originandoa primeira das três moléculas de NADH 
produzidas pelo ciclo e a primeira liberação de 
CO2. Essa é uma das etapas limitantes da 
velocidade do ciclo do ácido cítrico. 
 
5. Descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato: 
essa conversão de α-cetoglutarato em succinil-
CoA é catalisada pelo complexo da α-
cetoglutarato-desidrogenase, um agregado 
multimolecular que consiste em três enzimas. A 
reação libera o segundo CO2 e produz o segundo 
NADH do ciclo. As coenzimas necessárias são o 
pirofosfato de tiamina, ácido lipoico, FAD, NAD+ e 
a coenzima A. 
 
6. Clivagem da succinil-CoA: o succinato-tiocinase 
cliva a ligação tioester de alta energia da succinil-
CoA. A reação está acoplada à fosforilação de 
difosfato de guanosina (GDP) e produz trifosfato 
de guanosina (GTP). 
 
7. Oxidação do succinato: o succinato é oxidado a 
fumarato pela succinato-desidrogenase (única 
enzima inserida na membrana interna da 
mitocôndria) ao mesmo tempo que a coenzima 
FAD é reduzida a FADH2. 
8. Hidratação do fumarato: o fumarato é 
hidratado resultando em malato; a reação é 
reversível e é catalisada pela fumarese. 
–
 
 
9. Oxidação do malato: o malato é oxidado a 
oxalacetato pela malato-desidrogenase; essa 
reação produz o terceiro e último NADH do ciclo; 
 
➢ CONSIDERAÇÕES GERAIS DO CICLO: 
Dois átomos de carbono entram no ciclo na forma 
de acetil-CoA e o deixam na forma de CO2. 
O Ciclo não envolve o consumo efetivo ou 
produção efetiva de oxalacetato ou qualquer 
outro intermediário. 
Quatro pares de elétrons são transferidos durante 
uma volta do ciclo: 3 pares de elétrons reduzem 
três NAD+ a NADH e 1 par reduz FAD a FADH2. 
A oxidação de um NADH pela cadeia 
transportadora de elétrons leva a formação de 
aproximadamente três ATPs, enquanto a oxidação 
do FADH2 gera cerca de dois ATPs. 
 
A regulação do ciclo de Krebs é feita por enzimas: 
 
–
 
 
 
GLICONEOGÊNESE: 
O processo de gliconeogênese não ocorre por uma 
simples reversão da glicólise, mas sim com a 
utilização de enzimas tanto mitocondriais como 
citosólicas. 
Durante o jejum de um noite, cerca de 90% da 
gliconeogênese ocorre no fígado, com os rins 
fornecendo 10% das moléculas de glicose recém-
sintetizadas. 
Durante o jejum prolongado, os rins tornam-se 
importantes órgãos produtores de glicose 
contribuindo com cerca de 40% da produção total 
de glicose. 
➢ PRECURSORES PARA A GLICONEOGÊNESE: 
Os precursores gliconeogênicos são moléculas que 
podem ser utilizadas na produção líquida da 
glicose. Eles incluem os intermediários da glicólise 
e do ciclo do ácido cítrico. 
A. GLICEROL: liberado durante a hidrolise de 
triacilgliceróis, no tecido adiposo, e levando ao 
fígado pelo sangue. 
–
 
B. LACTATO: liberado no sangue pelo musculo 
esquelético em exercícios e pela células que não 
possuem mitocôndrias como os eritrócitos. 
C. AMINOÁCIDOS: os aminoácidos obtidos pela 
hidrolise de proteínas teciduais são as principais 
fontes de glicose no jejum. 
 
A glicólise e a gliconeogênese compartilham a 
mesma via, mas em direções opostas, e são 
reciprocamente reguladas. 
 
➢ CONTROLE DA GLICEMIA: 
 
Além dos efeitos diretos da hiperglicemia no 
aumento da captação de glicose pelo fígado, o 
hormônio insulina desempenha um papel central 
na regulação da glicose no sangue. 
 
Esse hormônio e produzido pelas células β das 
ilhotas de Langerhans no pâncreas, em resposta a 
hiperglicemia. As células β das ilhotas são 
livremente permeáveis a glicose via transportador 
GLUT 2, e a glicose e fosforilada pela glicocinase. 
 
Por isso, o aumento da glicemia aumenta o fluxo 
metabólico através da glicólise, do ciclo do acido 
cítrico e da geração de ATP. A elevação de [ATP] 
inibe os canais de K+ sensíveis ao ATP, causando 
despolarização da membrana celular, o que 
aumenta o influxo de Ca2+ através dos canais de 
Ca2+ sensíveis a voltagem, estimulando a 
exocitose da insulina. 
 
Assim, a concentração sanguínea de insulina 
segue paralela a da glicose no sangue. Outras 
substâncias que causam a liberação de insulina 
pelo pâncreas incluem aminoácidos, ácidos graxos 
livres, corpos cetônicos, glucagon, secretina etc. 
Esses fármacos são utilizados para estimular a 
secreção de insulina no diabetes melito tipo II 
através dos canais de K+ sensíveis ao ATP. 
 
A epinefrina e a norepinefrina bloqueiam a 
liberação de insulina. A insulina diminui 
imediatamente a glicemia ao intensificar o 
transporte de glicose no tecido adiposo e no 
musculo por meio do recrutamento de 
transportadores de glicose (GLUT 4) do interior da 
célula para a membrana plasmática. 
 
Embora isso não afete diretamente a captação de 
glicose pelo fígado, a insulina potencializa a 
captação a longo prazo em consequência de suas 
ações sobre as enzimas que controlam a glicólise a 
glicogênese e a gliconeogênese. 
 
O glucagon e o hormônio produzido pelas células 
α das ilhotas pancreáticas em resposta a 
hipoglicemia. No fígado, ele estimula a 
glicogenólise por ativar a glicogenio-fosforilase. 
 
Ao contrário da epinefrina, o glucagon não tem 
efeito sobre a fosforilase muscular. O glucagon 
também aumenta a gliconeogênese a partir de 
aminoácidos e do lactato. Em todas essas ações, o 
glucagon atua por meio da geração de cAMP. 
Tanto a glicogenólise quanto a gliconeogênese 
hepáticas contribuem para o efeito 
hiperglicêmico do glucagon, cujas ações se opõem 
as da insulina. A maior parte do glucagon 
endógeno (e da insulina) e depurada da circulação 
pelo fígado. 
 
O diabetes melito (tipo I, ou diabetes melito 
dependente de insulina; DMID) caracteriza-se por 
redução da tolerância a glicose devido a secreção 
diminuída de insulina como resultado da 
destruição progressiva das células β das ilhotas 
pancreáticas. A tolerância a glicose também é 
prejudicada no diabetes melito tipo II (diabetes 
melito não dependente de insulina, DMNID) como 
resultado da sensibilidade comprometida dos 
tecidos a ação da insulina. 
 
A resistência a insulina associada a obesidade (e, 
particularmente, a obesidade abdominal), que 
leva ao desenvolvimento de hiperlipidemia, 
–
 
seguida de aterosclerose e doença cardíaca 
coronariana, bem como diabetes manifesto, e 
conhecida como síndrome metabólica. 
 
A tolerância a glicose prejudicada ocorre em 
condições de insuficiência hepática, em algumas 
infecções, e em resposta a alguns fármacos, assim 
como em condições que levam a hiperatividade da 
hipófise ou do córtex da glândula suprarrenal 
devido ao fato de os hormônios secretados por 
essas glândulas antagonizarem as ações da 
insulina. 
 
A administração de insulina (como no tratamento 
do diabetes melito) diminui a glicemia e aumenta 
a utilização e o armazenamento de glicose no 
fígado e no musculo na forma de glicogênio. A 
insulina em excesso pode causar hipoglicemia, 
resultando em convulsões e até mesmo em morte, 
a menos que a glicose seja imediatamente 
administrada. Observa-se aumento da tolerância a 
glicose na insuficiência hipofisária ou 
corticossuprarrenal, atribuível a diminuição do 
antagonismo a insulina pelos hormônios 
normalmente secretados por essas glândulas.