Resumo aula Bioquimica II - aulas 1 e 2

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Resumo aula Bioquimica II – Aulas 1 e 2
GLICÓLISE
A glicólise é o processo no qual a glicose é convertida em piruvato, que, em condições aeróbicas vai para o Ciclo de Krebs. O NADH é reoxidado a NAD+, processo chamado de cadeia respiratória.
	Na ausência de O2, o piruvato vai para a fermentação, indo a lactato (células musculares) ou a etanol (leveduras).
	A energia produzida é armazenada na forma de ATP.
	A glicólise é, então, uma modificação da molécula com o intuito de aumentar a eficiência da retirada de energia. A glicose vai passar por vários intermediários e o que vai variar entre esses intermediários é o grau de oxidação, culminando então na formação de CO2, que seria o estado mais oxidado desses carbonos. Então o que seria esse metabolismo energético, nada mais é que um processo de oxirredução, quem vai receber os elétrons que vieram dessa oxidação é a molécula de NAD, a energia química da glicose vai ser transformada em elétrons que vão ser armazenados na molécula de NADH e depois transferidos para a molécula de ATP.
	A glicólise tem 10 etapas, cada uma catalisada por uma enzima específica, o processo de glicose a piruvato tem um grau de oxidação, retirada de energia da molécula que vai ser armazenada na forma de ATP. As etapas aumentam a eficiência do processo, aumentam o rendimento desse processo (60% de rendimento). São geradas 4 moléculas de ATP sendo que 2 são utilizadas durante o processo, resultando então 2 moléculas de ATP + uma molécula de NADH (que também representa energia). Três dessas etapas são irreversíveis (1,3 e 10) e as outras são reversíveis.
	Quando se diz que a hexoquinase catalisa glicose em glicose 6-fosfato utilizando uma molécula de ATP, esse processo é especifico para essas moléculas, porque é um processo enzimático.
	O ∆G (unidade de energia livre) na reação vai depender tanto das características dos reagentes quanto da concentração local de produtos e reagentes.
	Nas etapas iniciais existe a hidrólise/consumo de ATP (nas etapas 1 e 3) e esse ATP vai ativar a molécula de glicose. Na fase de pagamento (etapas 6, 7 e 10) há o rendimento de 2 moléculas de ATP e 1 molécula de NADH.
	A glicose entra na célula através de uma proteína de membrana que vai facilitar o seu transporte, sendo um processo passivo.
	Após a etapa 1, a glicose não pode mais sair da célula por ter sido fosforilada.
	
Regulação
A célula modula a velocidade do processo de acordo com as necessidades da célula. O alvo dessa modulação são as enzimas. Caso seja necessário aumentar a produção de ATP, aumenta-se a velocidade das enzimas, caso seja necessário reduzir a quantidade de ATP, o oposto.
Mecanismos lentos: 
- aumentar ou diminuir a expressão de uma enzima
- aumentar ou diminuir a degradação
É um processo lento, pois há o envio de sinais ao cérebro, retardando sua ação.
Mecanismos rápidos:
- modificação covalente (incorporação de fosfato à molécula por uma ligação covalente)
- alosteria
- compartimentalização (retirada do citoplasma)
A regulação do metabolismo se dá através da modulação em etapas irreversíveis (1, 3, 6 e 10). Na etapa 1, a hexoquinase é inibida por seu produto (glicose 6-fosfato) e ativada por fosfato. Na etapa 3, a fosfofrutoquinase é inibida pela concentração de ATP e ativada por AMP (é um produto da degradação de hidrólise de ATP, logo, se tem muito AMP equivale a dizer que a quantidade de ATP diminuiu). Na etapa 6, citrato atua na PFK1, diminuindo a sua velocidade. Na etapa 10, a piruvato quinase é ativada por ADP e inibida por ATP e NADH.
Uma característica importante da via glicolítica é uma economia de intermediários, essas rotas se interconectam. O ATP pode ser modificado, formando o AMP cíclico, este segundo tem papel totalmente diferente do ATP. O adenilato ciclase aumenta a síntese de AMP cíclico (um tipo de segundo mensageiro), que provoca ativação do processo intracelular.
Sabe-se que a quantidade de energia da célula não pode variar se não ela morre. A concentração de ATP tem que ser sempre muito alta por mais que haja gasto a variação é pequena, então se mede a quantidade de AMP pois sua variação relativa é bem maior que a do ATP.
 Analisando-se um gráfico onde se tem a velocidade da PFK1 em função de frutose 6-fosfato, o substrato dessa enzima. E essa velocidade foi medida em 3 condições diferentes: baixo ATP, 1mM ATP e 1mM ATP + 0.1mM AMP. A presença de ATP fez com que a enzima tivesse seu Km (concentração de substrato necessário para atingir metade da velocidade máxima) modificado, a presença do ATP diminui drasticamente a afinidade da enzima por seu substrato, modificando o sitio ativo da enzima, diminuindo a velocidade reação da enzima. Já o AMP, é capaz de modificar a enzima fazendo com que ela novamente tenha grande afinidade com seu substrato para catalisar a reação da glicólise. Tanto o AMP quanto o ATP se ligam a enzima, entre os monômeros, modificando as características do sítio ativo (alosteria). 
A etapa 3 é um exemplo de intermediário é considerada a etapa limitante da glicose, a etapa reguladora do processo.
A PFK2, também atua sobre a PFK1, sintetiza uma molécula de frutose 6-fosfato em frutose 2,6-bifosfato, a degradação dessa ultima é catalisada pela frutose 2,6-bifosfatase, a presença de frutose 2,6- bifosfato ativa a PFK1 (aumentando o Km da PFK1), que ativa a glicólise. A PFK2 e a fosfatase estão na mesma cadeia polipeptídica formando uma enzima bifuncional, que atua como quinase (enzima que incorpora fosfato) e fosfatase (quebra grupamento fosfato), cada uma ativa alternadamente. O que regula sua atuação é a presença de um grupamento fosfato covalentemente ligado a sua estrutura, quando essa enzima está fosforilada a fosfatase está ativa e quando ela está defosforilada atua como quinase. Então a frutose 2,6-bifosfato é uma molécula regulatória.
A presença de frutose 2,6 ativa a glicólise. 
Quando o nível de glicose é alto, aumenta o nível de insulina. A insulina ativa a glicólise, ativando então a PFK2. O glucagon tem efeito oposto da insulina, sendo liberado quando o nível de glicose está baixo, bloqueando então o uso de glicose pelos tecidos periféricos e “guardar” glicose para o cérebro. Esses hormônios é que vão direcionar a ação enzima bifuncional.
Isoformas: enzimas que catalisam a mesma reação mas tem características ligeiramente diferentes (Km) devido a terem localização diferente no organismo. 
Ex: A glicoquinase (expressa pelas células do fígado e pâncreas) tem afinidade menor com glicose que a hexoquinase (expressa pelos outros tecidos).
O fígado acumula glicogênio além de sintetizar ATP, então ele só é capaz de sintetizar quando tem muita glicose usando a glicoquinase, para que os outros tecidos também possam usar a glicose, a glicoquinase precisa ter afinidade menor com a glicose, caso contrario, o fígado usaria toda a glicose para síntese de ATP e armazenamento na forma de glicogênio. A hexoquinase é inibida pelo seu produto, a glicoquinase não é inibida pelo seu produto, logo ela continua sintetizando glicose 6-fosfato sem ser inibida (necessário para a produção de glicogênio). A glicose 6-fosfato é utilizada para formar o glicogênio.
	Lactato desidrogenase é composta por diferentes tetrâmeros nos diferentes tecidos do organismo (isoformas).
	• Células tumorais tem capacidade de fermentar mesmo na presença de oxigênio, então ela tem glicólise altamente ativada, ela expressa isoenzimas diferentes das células normais, isoenzimas que estão relacionadas a ativação do processo de glicólise.
	A glicose não passa pela membrana, ela entra por processo passivo, a favor do gradiente de concentração com a ajuda de uma proteína de membrana. Dependendo do tecido, a célula vai expressar um transportador de glicose diferente. Esses transportadores estão permanentemente na membrana, o Glut2 e o Glut3 vão estar sempre na membrana, nas células do fígado e do pâncreas, então essas células vão estar sempre captando glicose. Já nas células dos tecidos muscular esquelético, adiposo e outros tecidos, esses transportadores vão estar dentro da célulaem vesículas, logo, essas células não captam a glicose, esses transportadores vão ser direcionados pelas vesículas à membrana na presença de insulina e então, captar glicose. Essa diferenciação é devido no pâncreas, as células beta do pâncreas serem responsáveis pela síntese de insulina e esse transportador vai estar analisando a concentração de glicose no sangue e ativar o processo de degradação quando a quantidade da mesma aumenta, com isso ocorre um aumento de ATP e vai ativar os canais de potássio, mudando o potencial de membrana, gerando abertura de canais de cálcio. Esse cálcio é capaz de ativar a hexocitose de insulina que está armazenada na célula, então o Glut2 presente vai permitir que a célula “veja” a glicose. E quando a célula “vê” a glicose, ela então inibe canais de potássio, ativa canais de cálcio e promove a liberação de insulina.
	No tecido adiposo é o Glut3 que responde à insulina.
	Transporte de glicose contra o gradiente de concentração, acontece no epitélio intestinal (captação de glicose do lúmen para dentro da célula), no sistema de recaptação renal de glicose onde parte da glicose é perdida na urina e sofre recaptação. O transportador nesses casos é dependente de sódio, ele vai transportar a glicose junto com moléculas de sódio, dissipando o gradiente de sódio e usa essa energia para “empurrar” a glicose para dentro da célula.
	Diabetes: doença onde o individuo tem uma deficiência no processo da insulina, na produção, no receptor etc.
No diabetes tipo 2 há síntese ineficiente de insulina, e a célula não “vê” a glicose. Tem estudos que tentam tratar esse diabetes a partir desse transporte de glicose contra o gradiente.