GLICOLISE AULA IV - Copia

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É um monossacarídeo composto por 6 
átomos de carbono e contém um grupo 
aldeído – aldohexose. O enantiômero da D-
Glucose é o isômero mais comum, por ser o 
único que pode ser metabolizado pelos 
seres vivos. 
Uma molécula de glicose é degradada em 
uma série de reações catalisadas por 
enzimas, gerando duas moléculas de um 
composto de três átomos de carbono, o 
piruvato. Durante as reações sequenciais 
da glicólise, parte da energia livre da 
glicose é conservada na forma de ATP e 
NADH. 
É uma via central quase universal do 
catabolismo da glicose, com o maior fluxo 
de carbono na maioria das células. A 
quebra glicolítica da glicose é a única fonte 
de energia metabólica em alguns tecidos e 
células de mamíferos (p. ex., eritrócitos, 
medula renal, encéfalo e esperma). Alguns 
tecidos vegetais modificados para o 
armazenamento de amido (como os 
tubérculos da batata) e algumas plantas 
aquáticas (p. ex., agrião) derivam a maior 
parte de sua energia da glicólise. Muitos 
microrganismos anaeróbicos são 
totalmente dependentes da glicólise. 
ENTRADA NA CÉLULA 
Devido a glicose ser uma molécula polar e 
com um tamanho grande, ela não pode 
atravessar a membrana lipídica da célula 
por difusão simples, por isso, ela necessita 
de um transportador para entrar na célula 
por difusão facilitada. Isso vai ocorre 
quando a concentração exterior da glicose 
for mais alta em relação a concentração 
intracelular. 
Existem vários tipos de transportadores e 
oque os torna diferentes é a diferença do 
km de um para outro, sendo assim, um pode 
 
ter uma afinidade maior pela glicose ou uma 
afinidade menor. Em kms elevados por 
exemplo, a afinidade do transportador é 
menor pela glicose, oque faz com que ele 
precise de muita glicose até que o 
transportador atinja sua velocidade 
máxima, como por exemplo, GLUT 2. No 
caso de km menores a afinidade pelo 
transportador é muito mais elevada, então 
a entrada de glicose é constitutiva e o 
transportador trabalha quase a tomo 
momento em sua velocidade máxima, como 
é o caso do GLUT 3. 
 
GLUT 1 
Transportador com baixo km, sendo inferior 
a concentração fisiológica plasmática de 
glicose, que é de cinco milimolar. Dessa 
forma, o GLUT 1 permite a entrada da glicose 
por difusão facilitada, essa propriedade faz 
com que ele funcione bem mesmo em 
condições de hipoglicemia, sendo 
fundamental onde a glicose seja a única ou 
principal fonte energética, como nos casos 
dos eritrócitos e células endoteliais da 
barreira hematoencefálica. 
GLUT 2 
Transportador com elevado km e uma alta 
capacidade de transporte, por isso sua 
situação se intensifica somente em 
situações de hiperglicemia, ou seja, logo 
depois das refeições. Devido a isso, ele está 
presente em células que precisas absorver 
glicose apenas quando ela está em níveis 
elevados no sangue, por exemplo, os 
hepatócitos que precisam armazenar a 
glicose abundante em forma de glicogênio e 
lipídios ou em células beta pancreáticas que 
ao perceberem a alta taxa da glicose 
promovem a liberação do hormônio 
insulina. 
As células betas pancreáticas atuam como 
sensores de glicose, a glicose depois de 
entrar via GLUT 2 vai servir de substrato 
para produzir ATP e através da 
despolarização da membrana plasmática 
vai promover a exocitose da insulina. Esse 
hormônio vai aumentar a captação de 
glicose no musculo esquelético cardíaco e 
tecido adiposo. Toda via, nas células 
musculares ou adiposas, a captação da 
glicose é promovida por um outro 
transportador: GLUT 4 que apesar de ter 
alta afinidade para glicose, não é 
encontrado a todo momento na membrana 
plasmática, ficando estocado nas vesículas 
dentro do citoplasma das células. As 
vesículas só serão translocadas para a 
superfície mediante a sinalização da 
insulina por isso a atuação desse 
transportador ocorre somente em 
situações hiperglicêmicas. 
DESTINOS DA GLICOSE 
a) Síntese de polímeros estruturais, na 
forma de polissacarídeos da parede 
celular ou na matriz extracelular. 
b) Armazenada em forma de glicogênio, 
amido ou sacarose. 
c) Oxidada pela via glicolítica a 
molécula de piruvato. 
d) Oxidada pela via da pentose-fosfato 
produzindo ribose-5-fosfato para 
síntese de ácidos nucleicos e NADPH. 
OXIDAÇÃO DA GLICOSE PELA VIA GLICOLÍTICA 
Ocorre a degradação de uma molécula de 
glicose de seis carbonos em uma serie de 
reações catalisadas por enzimas que 
quebram e arranjam essa molécula 
produzindo duas moléculas de piruvato 
com três carbonos. Esses rearranjos 
ocorrem através do consumo de duas 
moléculas de ATP que permitem uma 
mudança conformacional tal que possibilite 
ligações intermoleculares mais 
energéticas, de forma a gerar no final duas 
moléculas de piruvato e dois NADH e um 
saldo positivo de 2 ATP. 
 
 
 
CARACTERÍSTICAS 
• Esse processo ocorre no citoplasma 
da célula. 
• Possui 10 reações enzimáticas, sendo 
3 irreversíveis, fundamentais para a 
regulação da via glicolítica. 
• O metabolismo de frutose e galactose 
também utilizam a via glicolítica. 
• Pode funcionar em anaerobiose ou 
aerobiose (com oxigênio). 
• 9 intermediários são fosforilados e 
ficam presos dentro das células, 
sendo essenciais na conservação da 
energia metabólica. 
Possui duas fases: 
➔ Fase preparatória (com gasto de 2 
ATP). 
➔ Fase de pagamento (formação de 4 
ATP). 
FASE PREPARATÓRIA 
Corresponde a oxidação da glicose em 
duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato. 
Durante essa fase, duas moléculas de ATP 
têm energia consumida para aumentar a 
energia a nível intermediários fosforilados 
que servirão depois para produzir ATP. 
Nesta fase acontece a clivagem do açúcar 
fosfato com seis carbonos em duas dois 
açúcares fosfato com três carbonos 
A primeira reação desse processo que é 
catalisada pela enzima hexoquinase, na 
qual, utilizando a molécula de ATP, ou seja, 
mediante um gasto energético fosforila a 
glicose no sexto resíduo de carbono 
transformando-a em glicose 6-fosfato. 
Esta reação impede que a glicose seja 
redirecionada para fora da célula. Então, 
ela acaba ficando retida no citoplasma 
onde é direcionada para sua via de destino. 
É uma reação que tem um ΔG padrão muito 
negativo, o que é a fase irreversível e 
proceder nesse tipo direto. 
 
A segunda reação é catalisada pela enzima 
fosfoglicose isomerase que converte a 
glicose-6-fosfato em frutose 6-fosfato, é 
uma isomerização onde ocorre apenas a 
troca de dupla ligação do carbono 1 
(aldolase) para o carbono 2 (cetose). É 
uma reação em equilíbrio por ter um ΔG 
padrão próximo de zero, sendo assim, 
reversível, ou seja, ocorre nos dois 
sentidos, bidirecional. 
 
A terceira reação é catalisada pela enzima 
fosfofrutoquinase-1, converte e frutose-6-
fosfato em frutose-1,6-bifosfato. Essa 
reação ocorre mediante gasto energético, 
ou seja, novamente um ATP é consumido 
de forma a molécula, agora, ganhar mais 
energia livre. É uma reação cujo ΔG padrão 
é muito negativo, o que a torna espontânea, 
e indo para sentido direto da formação do 
produto, e a segunda reação Irreversível 
das três existentes no processo. 
 
 
A quarta reação é catalisada pela enzima 
aldolase que cliva a molécula de frutose-
1,6-bisfosfato em duas trioses fosfato, a 
dihidroxiacetona fosfato e o gliceraldeído-
3-fosfato. Portanto, essa é a etapa que dá 
nome a via, por quebra uma molécula de 
seis carbonos em duas moléculas de três 
carbonos, porém essa reação apresenta 
um ΔG padrão muito positivo. Entretanto, 
apesar desta reação funcionar no sentido 
oposto o consumo rápido do produto vai 
deslocar o equilíbrio no sentido direto. As 
duas moléculas de glicose fosfato 
produzidas, por sua vez, são 
interconvertíveis, através da ação das 
enzimas triose-fosfato isomerase. 
Contudo, somente a molécula de 
gliceraldeído-3-fosfato é capaz de 
continuar pela via glicolítica, com isso, 
para realizar a glicose por completaé 
necessária que a dihidroxiacetona-fosfato 
seja convertida a gliceraldeído-3-fosfato. 
Então, ao final da fase preparatória 
teremos duas moléculas de gliceraldeídos-
3fosfato para entrar na fase de pagamento. 
 
FASE DE PAGAMENTO 
Conversão oxidativa do gliceraldeído-3-
fosfato a piruvato e a formação acoplada 
de ATP e NADH. Nesta fase ocorre a 
formação de duas moléculas de NADH, 
quatro moléculas de ATP e duas moléculas 
de água por desidratação. As reações que 
a caracterizam são duplicadas pois duas 
moléculas de gliceraldeído-3-fofato são 
geradas a cada molécula de glicose que 
entra. Desse modo, as reações que se 
subseguem ocorrem duas vezes. 
A sexta reação de oxirredução é 
importante porque a coenzima NAD+ é 
reduzida a NADH, sendo esse um 
intermediário rico em energia carregando 
dois elétrons. Essa reação é catalisada 
pela enzima gliceraldeído-3-fosfato 
desidrogenase, uma oxirredutase que 
oxida a molécula de gliceraldeído-3-
fosfato em 1,3-bifosfoglicerato, 
contribuindo para a formação da molécula 
de NADH reduzida. Nesse processo o 
grupo aldeído do de gliceraldeído-3-fosfato 
é oxidado, produzindo um composto acil-
fosfato que tem a energia de hidrolise 
muito alta. A reação tem um ΔG padrão 
levemente positivo, portanto, não sendo 
favorável para que ocorra, sendo 
necessário estar acoplada a uma próxima 
reação que é extremamente favorável. 
 
A sétima reação é catalisada pela enzima 
fosfoglicerato quinase que transfere o 
grupo fosforil de alta energia do grupo 
carboxila da molécula 1,3-
bisfofatoglicerato para ADP formando uma 
molécula de ATP e 3 fosfoglicerato. Com 
essa reação ocorre a primeira fosforilação 
a nível de substrato, formando uma 
molécula de ATP. Por ter ΔG padrão 
negativamente elevado, essa reação é 
espontânea e irreversível em condições 
padrões, porém em condições fisiológicas, 
ela ocorre perto do equilíbrio com o ΔG 
entre 0 a 2 kJ/mol, sendo então, reversível. 
 
A oitava reação é catalisada pela enzima 
fosfoglicerato mutase que converte a 
molécula de 3 fosfoglicerato em 2 
fosfoglicerato, e essa reação está em 
equilíbrio nas condições fisiológicas. 
 
A nona reação é catalisada pela enzima 
enolase que converte 2-fosfoglicerato em 
Fosfoenolpiruvato, por meio de uma reação 
de desidratação. Essa reação é importante, 
pois o Fosfoenolpiruvato formado é rico 
em potencial de transferência de potássio 
e também é uma reação não espontânea. 
 
A décima reação é catalisada pela enzima 
piruvato quinase que transfere o grupo 
fosforil da molécula de Fosfoenolpiruvato 
para o ADP formando ATP e piruvato. Com 
isso, é a reação em que ocorre a segunda 
fosforilação a nível substrato, e possui o 
ΔG padrão extremamente negativo, sendo, 
portanto, espontânea. O piruvato 
inicialmente se apresente em sua forma 
enólica, mas sofre tautomerização e assim 
sua forma cetônica é predominante em pH 
7, portanto, essa reação é bastante 
favorável. 
 
ACOPLAMENTO DE REAÇÕES 
Nas etapas 6 e 9 da glicólise ocorre a 
geração de dois intermediários ricos em 
energia: 1,3-bifosfatoglicerato e o 
Fosfoenolpiruvato que possuem uma 
energia livre de hidrolise extremamente 
negativa. 
➔ Esses compostos fosforilados tem 
energia suficiente para sintetizar ATP 
por terem um alto potencial de 
transferência de grupo fosfato. 
➔ São usados para fazer ATP em um 
processo de fosforilação ao nível 
substrato. 
As etapas 6 e 7 são acopladas 
energeticamente a molécula 1,3-
bifosfoglicerato quando formada na reação 
tem seu grupo acilfosfato transferido para 
o ADP. Na segunda reação quando 
somamos o ΔG das duas reações temos 
que o ΔG padrão final é negativa e com 
isso a reação global final é espontânea e 
exergônica. 
As etapas 9 e 10 são também acopladas 
energeticamente, a produção do 
Fosfoenolpiruvato pela enolase não é 
energeticamente favorável, só se torna 
através da enzima piruvato quinase que é 
muito exergônica e promove então a 
transferência do grupo fosforil para a 
molécula de Fosfoenolpiruvato para o ADP. 
Desta forma-se ocorre a fosforilação a 
nível do substrato, que consiste na 
formação de ATP a partir da transferência 
de um grupo fosforil advindo de um 
substrato. Vale ressalta que esse processo 
envolve enzimas solúveis e intermediários 
químicos de alta energia. 
 
EQUAÇÃO GLOBAL 
 
DESTINOS DO PIRUVATO 
A presença ou ausência de oxigênio, o 
piruvato pode seguir duas vias 
anaeróbicas, ou seja, a fermentação 
alcoólica ou láctica, ou uma via aeróbica 
que corresponde a oxidação completa do 
piruvato em dióxido de carbono e água. 
 
Em anaerobiose o piruvato pode seguir a 
via de fermentação alcóolica, ou seja, 
gerar etanol e microrganismos, leveduras 
e células vegetais. Em seres humanos, a 
única rota fermentativa é a fermentação 
láctica e esse processo ocorre quando há 
hipóxia, uma situação anaeróbica em que o 
NADH advindo da glicólise, por exemplo, 
não consegue se reoxidar a NAD+ 
necessitando, portanto, de um receptor 
final de elétrons. 
Na fermentação lática o produto da reação 
é o lactato, o piruvato é o aceptor final de 
elétrons e esse processo ocorre em vários 
tecidos, como na medula renal, eritrócitos 
e retinas, mas também pode ocorrer nos 
músculos em situações de exercício 
intenso em que se precisa gerar muito ATP 
para a concentração muscular, tendo como 
consequência acumulo de ácido lático que 
acidifica o tecido o que contribui para o 
desenvolvimento de caibras. Além disso, 
essa fermentação possibilita que tecidos 
realizem alto estagio de glicólise possam 
sobreviver a situação de anoxia, que pode 
causar por exemplo, o infarto do 
miocárdio. 
Em aerobiose a glicólise é a primeira etapa 
da respiração celular então quando o 
piruvato é formado ele adentra na 
mitocôndria, onde sofrera uma serie de 
reações de oxidação em que seus produtos 
finais serão gás carbônico, água e ATP. 
REGULAÇÃO VIA GLICOLÍTICA 
As enzimas podem ser reguladas alterando 
a quantidade de enzimas ou alterando a 
atividade da enzima pré existente. 
A via glicolítica, possui vários tipos de 
regulação, sendo eles, a regulação 
transcricional, pelos hormônios como 
insulina e glucagon que regulam a produção 
de enzimas dessa via, pode ocorrer por 
meio de uma inibição alostérica feita pelo 
produto que pode ser uma proteína 
hexoquinase I, II ou III, por uma modulação 
alostérica na proteína PFK 1 e piruvato 
quinase, pode ser feita pela associação ou 
dissociação à proteína reguladora 
hexoquinase IV e também pelo controle 
covalente por fosforilação pela proteína 
PFK2 e Piruvato Quinase isoforma L. 
Os pontos de regulação da via glicolítica são 
feitos por três tipos de reações que 
possuem o delta G negativo, sendo elas: 
Glicose+ATP -> glicose 6-fosfato + ADP, 
Frutose 6-fosfato + ATP -> Frutose 1,6-
difosfato+ADP e a Fosfoenolpiruvato +ADP 
-> piruvato + ATP. Para sintetizar glicose a 
partir de piruvato (gliconeogênese), outras 
reações irreversíveis serão necessárias 
para contornar essas reações. 
Sendo as principais enzimas reguladas: 
HEXOQUINASE (HK) que atua por meio de um 
mecanismo de encaixe induzido, onde a 
glicose induz ao se ligar ao centro sítio ativo 
da enzima uma mudança conformacional, 
garantindo um ajuste entre o sítio ativo e os 
substratos das enzimas, que nesse caso é 
ATP e a Glicose, isso permite que não 
ocorra uma hidrólise de ATP pela água, que 
não vai entrar no sítio catalítico. Essa 
enzima possui três isoformas que atuam 
sempre em velocidades máximas, possuem 
também uma atividade limitada, pois o 
acúmulo de glicose 6-fosfato inibe sua 
ativação, sendo esse mecanismo chamado 
de retro inibição alostérica pelo produto. 
Portanto, quando a PFK 1 é ativada, a 
concentração de frutose 6 fosfato aumenta 
e consequentemente a concentração de 
glicose 6-fosfato também aumenta, dessa 
forma ainibição da PK1 também induz a 
inibição da hexoquinase. 
 
 
 
GLICOQUINASE (GK) que é uma proteína 
reguladora, sua regulação é dada por meio 
do sequestro no núcleo celular, ou seja 
quando está ligada a uma proteína 
reguladora forma um complexo inativo, 
além disso, somente quando a glicose entra 
em concentrações elevadas na célula por 
meio de um transportador GLUT2, é que 
essa enzima tem sua inibição revertida, a 
ligação entre a glicoquinase e a proteína 
reguladora se intensifica quando estão na 
presença de uma frutose 6-fosfato, por ela 
ser um efetor alostérico no complexo. Com 
objetivo de causar uma dissociação desse 
complexo, o nível de glicose diminui durante 
o jejum e a frutose 6-fosfato sem ter a 
glicose como uma enzima competitiva 
provoca a inibição da glicoquinase. 
 
 
 
 
FOSFOFRUTOQUINASE 1 (PFK 1), responsável 
por converter a frutose 6-fosfato em 
frutose 1,6 bifosfato, ela compromete a via 
glicolítica, por ser a enzima chave, isso 
porque a partir do seu produto frutose 1,6 
bifosfato não existe como voltar atrás 
apenas continuar na via glicolítica. Além 
disso, ela possui 4 subunidades e cada uma 
possui dois domínios, um que liga o 
substrato ao ATP e outro que liga a frutose 
6-fosfato, em seus lados opostos estão o 
sítio alostérico, localizado na interface 
entre as subunidades do dímero. 
 
 
 
 
FOSFOFRUTOQUINASE 2 (PFK 2), responsável 
por converter frutose 6-fosfato em frutose 
2.6-bifosfato. Ela possui dentro da sua 
estrutura domínios que promovem a 
síntese dessa molécula pelo seu domínio 
quinase e sua degradação pelo seu domínio 
fosfatase. O equilíbrio dessas atividades no 
fígado determina o nível celular da frutose 
2,6-bifosfato, sendo esse equilíbrio 
regulado pelos hormônios insulina e 
glucagon. 
 
 
O GLUCAGON é um hormônio liberado em 
períodos de jejum prolongado, ou seja, em 
caso de hipoglicemia. Quando ele é 
secretado ele estimula a adenilato ciclase a 
produzir AMP cíclico a partir de AMP, o AMP 
cíclico ativa a proteína independente de 
AMP cíclico ou PKA que transfere o seu 
grupamento fosforil para a proteína 
bifuncional PFK2 ou FBPA. A fosforilação 
dessa proteína inibe a produção de frutose 
dos seres vivos, ou seja, inativando a PFK1 
e assim a glicose. Porém essa mesma 
fosforilação aumenta a atividade da frutose 
2,6-bifosfatase favorecendo a via 
gliconeogenica. 
A INSULINA é um hormônio liberado durante 
o período de alimentação causa o efeito 
oposto do glucagon, visto que ela estimula 
a atividade da proteína fosfatase que retira 
o grupo fosforil da proteína bifuncional 
ativando a PFK2 e aumentando os níveis de 
2,6-bifosfato dos seres vivos, que irão por 
sua vez estimular a atividade de PFK2. 
O FOSFOENOLPIRUVATO é um modulador 
alostérico da enzima bifuncional e atua de 
maneira fosforescer, estimulando o 
desempenho da frutose 2,6-bifosfatase e 
inibindo o desempenho da PFK2. Já a 
frutose 6 fosfato atua inibindo 
alostericamente o sitio catalítico da frutose 
2,6-fosfatase favorecendo dessa forma a 
via glicolítica. 
A PIRUVATO QUINASE, é responsável por 
converter o Fosfoenolpiruvato em piruvato 
e ATP, possui diferentes isoformas L no 
fígado e M no musculo, as duas atuam de 
forma semelhante pela sua ativação 
anterógrada pela frutose 1,6-bifosfato e sua 
inibição alostérica pela ATP e Alanina 
(aminoácido produzido a partir de piruvato). 
Entretanto, elas diferem quanto sua 
regulação por modificação covalente 
(fosforilação/desfosforilação): 
 
A isoforma L é inativada ao ser fosforiliada 
quando o nível de glicose no sangue decai – 
estimulo disparado pelo glucagon. Quando 
os níveis de glucagon diminuem uma 
proteína fosfatase desfosforila as 
isoenzimas L que volta a ficar em seu 
estado ativo, esse mecanismo é essencial 
para que a glicólise não ocorra quando a 
glicose sanguínea estiver baixa. 
 
 
 
 
EM RESUMO, a hexoquinase 1, 2 e 3 são 
inibidas pelo seu produto glicose 6 fosfato e 
a hexoquinase 4 é inibida por meio da 
ligação da proteína reguladora e sequestro 
da enzima no núcleo. A PFK1 é a enzima 
chave da via glicolítica, sendo regulada 
através de moduladores alostéricos 
positivos: frutose 2,6 bifosfato e AMP e 
moduladores alostéricos negativos: ATP e 
Citrato. A piruvato quinase é inibida pela 
ATP e a Alanina e estimulada pela frutose 
1,6 bifosfato sendo que sua isoforma L 
também é ativada por meio da fosforilação. 
A regulação da via glicolítica, também 
ocorre a nível transcricional tanto pela 
insulina quanto pelo glucagon. 
 
Nessa tabela, é mostrada a modulação da 
expressão genica que a cascata de 
sinalização promovida pela insulina realiza, 
ela atua aumentando os níveis de expressão 
de proteínas associadas a via glicolítica e 
reduz os níveis de expressão de proteínas 
associadas a via gliconeogenica. 
 
 
 
REGULAÇÃO TRANSCRICIONAL 
I. A insulina ativa a cascata de 
sinalização, levando a ativação da 
proteína cinase B (PKB). 
II. PKB fosforila FOXO1 que é marcado 
pela adição de ubiquitinas para a 
degradação. 
III. O FOXO1 é um fator de transição 
responsável por ativar a expressão de 
genes de PEP-carboxiquinase e 
glicose 6-fosfatase, que são enzimas 
importantes para via gliconeogenica a 
via antagônica da via glicolítica. 
IV. A insulina no fígado então por meio da 
cascata que fosforila a FOXO1 levando 
a degradação, inativa a 
gliconeogênese favorecendo a via 
glicolítica.