Aula 10 - Biossíntese de carboidratos

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Biossíntese de 
carboidratos 
Aula – Bioquímica 
Vias de biossíntese 
 O catabolismo e o anabolismo ocorrem em um equilíbrio 
dinâmico 
 A via de síntese de uma biomolécula geralmente é diferente da 
via de degradação 
 Quando há passos em comum, sempre há pelo menos uma 
etapa exclusiva de cada processo 
 As vias exclusivas são utilizadas como pontos de regulação 
(a regulação geralmente é feita nos passos iniciais) 
 Os processos anabólicos geralmente consomem energia 
(ocorrem mesmo contra um gradiente de concentração) 
Gliconeogênese 
 A gliconeogênese é uma via universal 
 Nos animais ocorre principalmente 
no fígado 
 Os precursores mais importantes são: 
 Piruvato 
 Lactato 
 Glicerol 
 Aminoácidos 
 Processo de formação da glicose a partir de hexoses 
precursoras 
Gliconeogênese 
 A principal via de gliconeogênese é a conversão de 
piruvato em glicose 
 Sete reações do processo são inversões da glicólise 
 Os outros três passos são etapas irreversíveis, de modo que as 
inversões são inviáveis (vias exclusivas) 
 Glicose → Glicose-6-fosfato 
 Frutose-6-fosfato → Frutose-1,6-bifosfato 
 Fosfoenolpiruvato → piruvato 
 As vias exclusivas da gliconeogênese são chamados de vias de 
contorno 
Gliconeogênese 
Gliconeogênese 
Gliconeogênese 
Vias de contorno 
1ªVia: Piruvato → Fosfoenolpiruvato 
 Envolve reações na mitocôndria e no citossol 
 O piruvato é transportado para a mitocôndria 
 Na mitocôndria o piruvato é convertido em oxaloacetato 
Vias de contorno 
 Em seguida o oxaloacetato é reduzido à malato 
 
 
 
 
 
 
 O malato é exportado de volta para o citossol e novamente 
convertido (oxidado) em oxaloacetato 
 A oxidação do malato gera NADHs para o citossol 
(a concentração de NADHs no citossol é mais baixa que na mitocôndria) 
Vias de contorno 
 No citossol o oxaloacetato é convertido em fosfoenolpiruvato 
Vias de contorno 
Resumo da 1ª via de contorno 
Via de contorno com lactato 
 O lactato é o resíduo da glicólise 
nos ertrócitos e músculos 
 A via de conversão de lactato em 
fosfoenolpiruvato (PEP) é mais simples 
 A fase doadora de NADH é inicial 
 O PEP é formado ainda na mitocôndria 
e não envolve a formação de malato 
Reações comuns à glicólise 
 As próximas cinco etapas envolvem reações comuns à 
glicólise (em sentido reverso) 
Reações comuns à glicólise 
 
Vias de contorno 
2ª Via: Frutose-1,6-bifosfato→Frutose-6-fosfato 
 Nesta fase ocorre a hidrólise irreversível do fosfato do 
carbono C-1 
 Não há utilização do Pi para formação de ATP 
 
Vias de contorno 
3ª Via: Glicose-6-fosfato→Glicose 
 Reação final da gliconeogênese 
 A desfosforilação glicose-6-fosfato também não gera ATP 
 Envolve a hidrólise do grupo fosfato do carbono C-6 
Visão geral de gliconeogênese 
Fase de contorno I 
Visão geral de gliconeogênese 
Fase de reações comuns à glicólise e gliconeogênese 
Visão geral de gliconeogênese 
Fases de contorno II e III 
Visão geral de gliconeogênese 
 O processo geral é energeticamente custoso 
Demais fontes de carboidratos 
 O piruvato não é a única fonte de carboidratos para 
produzir glicose 
 Todos os intermediários do ácido cítrico podem entrar na via de 
gliconeogênese (entram como oxaloacetato) 
 Os aminoácidos são convertidos em piruvato ou outro 
intermediário 
 Os aminoácidos que são convertidos em glicose são chamados de 
aminoácidos glicogênicos 
 A alanina e a glutamina são os mais importantes pois são transportadores 
de grupos amino para o fígado 
 
Demais fontes de carboidratos 
 Aminoácidos glicogênicos 
Ciclos fúteis 
 São reações nas quais o substrato de uma é o produto da 
outra 
 A soma das reações gera um gasto de ATPs sem a formação de 
novas moléculas 
 Há apenas a geração de calor (importante para animais) 
Regulação da gliconeogênese 
 As vias glicolíticas e de gliconeogênese são reguladas 
recíprocamente 
 Isto evita a ocorrência de ciclos fúteis naturais 
 Os pontos de regulação são exatamente os pontos de contorno, 
onde há reações exclusivas 
 Piruvato → Oxaloacetato 
 Frutose-1,6-bifosfato → Frutose-6-fosfato 
 
Regulação da gliconeogênese 
 1º Ponto de regulação: destino do piruvato 
 O piruvato é convertido em oxaloacetato pela piruvato 
carboxilase 
 Esta enzima é modulada positivamente pelo acetil-CoA 
↑ glicólise ↑Acetil-CoA 
Estimula 
piruvato 
carboxilase 
↑ 
 piruvato →oxaloacetato 
↓ 
piruvato → Acetil-CoA 
↓ glicólise 
Regulação da gliconeogênese 
 2º Ponto de regulação: hidrólise da Frutose-1,6-fosfato 
 Esta reação é catalisada pela frutose-1,6-bifosfatase que é 
inibida pela AMP 
 A reação glicolítica inversa é catalisada pela fosfofrutoquinase-1 
que é estimulada pela AMP e ADP e inibida por citrato e ATP 
 
 ↑ glicólise ↑Acetil-CoA ↑ citrato 
Inibição de 
fosfofrutoquinase-1 
↓ 
 piruvato → Acetil-CoA 
↓ glicólise 
Biossíntese do glicopolímeros 
 A glicose em excesso é convertida em formas poliméricas 
de estocagem 
 Glicogênio 
 Amido 
 Nos vegetais a glicose é convertida em sacarose para 
transporte via floema 
 Nos insetos glicose é convertida me trealose para 
transporte 
Biossíntese de glicopolímeros 
 A biossíntese dos glicopolímeros envolve a adição de 
moléculas de glicose às extremidades 
 A adição destas moléculas é obtida através de moléculas 
transportadoras chamadas nucleotídeos de açúcar 
 No caso do glicogênio o nucleotídeo é o UDP que se liga à glicose 
para formar a UDP-glicose 
 No caso do amido o nucleotídeo é o ADP formando a ADP-glicose 
 
Biossíntese de glicopolímeros 
 Formação do nucleotídeo de açúcar 
Biossíntese do glicogênio 
 O ponto de início da síntese do glicogênio é a glicose-6-
fosfato 
 A glicose-6-fosfato é fosforilada com o consumo de ATP 
 
 
 
 
 
 Em seguida a glicose-6-fosfato é transformada em glicose-1-
fosfato 
Biossíntese do glicogênio 
 A glicose-1-fosfato é combinada à UTP para formar a 
UDP-glicose 
Biossíntese do glicogênio 
 A glicose é adicionada à uma cadeia crescente de 
glicogênio 
 A UDP-glicose doa a sua glicose apenas para cadeias com mais 
de 8 resíduos de glicose 
 A enzima que realiza a ligação glicosídica (α1→4) é a glicogênio 
sintetase 
 A cadeia inicial é polimerizada pela enzima glicogenina que 
forma um complexo com a glicogênio sintetase 
Biossíntese do glicogênio 
Iniciação das cadeias 
Biossíntese do glicogênio 
Adição de glicoses à cadeia crescente de glicogênio 
Biossíntese do glicogênio 
 A adição das ramificações é realizada por enzimas 
especiais 
 As amilo (α1→4) (α1→6) transglicosilase ou glicosil (4→6) 
transferase cria ramificações nas cadeias principais 
 Cliva a cadeia principal e liga em pontos distintos por ligações 
α1→6 
Biossíntese do amido 
 A biossíntese do amido tem processos similares ao do 
glicogênio, mas com transportadores diferentes 
 O transportador de glicoses no amido é a ADP-glicose 
 Os vegetais também possem enzimas que polimerizam as 
cadeias (amido sintetases) e enzimas ramificadoras 
Biossíntese do amido 
 
Biossíntese da sacarose 
 A sacarose é criada pela adição da glicose à molécula de 
frutose-6-fosfato 
 A glicose é adicionada pela UDP-glicose 
Biossíntese da lactose 
 A lactose é criada pela ligação de uma galactose à uma 
molécula de glicose 
 A UDP-galactose transporta a galactose até a glicose 
 A união é catalisada pela galactosil-transferase 
 A galactosil-transferase atua normalmente na síntese de 
glicoproteínas, ligando a UPD-galactose à N-acetil-D-glicosamina 
 Nas glândulas mamárias, a galactosil-transferase em associação 
com a α-lactalbumina, liga UPD-galactose à glicose 
Biossíntese da lactose