Resumo - Bioquímica

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MÓDULO 2 DE BIOQUÍMICA
Bioenergética e Termodinâmica
*Conceitos básicos:
-Termodinâmica: estuda as transformações das diferentes formas de energia.
-Bioenergética: é o estudo quantitativo das transformações de energia que ocorrem nos sistemas biológicos. 
-Transdução de energia: é a transformação de um tipo de energia em outro. Nessa conversão, há perda de energia (nas transduções que ocorrem nas células, não é possível conservar toda a energia liberada).
-Os organismos vivos dependem de matéria e energia. A fonte de energia desses seres, necessária para a realização de trabalho e para a consequente manutenção da vida, é o meio ambiente (a energia solar é a fonte primária de energia para os organismos vivos). A manutenção da vida requer que o organismo esteja longe do estado de equilíbrio com o meio. O trabalho é, então, a forma de garantir que haja esse desequilíbrio entre as células do organismo e o meio em que elas se encontram. 
-Organismos Fotoautotróficos: aqueles que obtêm energia por meio da absorção de energia solar, a qual promove a quebra da molécula de água (fotólise), liberando para o meio O2 e elétrons. Estes promovem a redução do CO2 (obtido do meio), que, então, é transformado em moléculas mais complexas, como carboidratos.
-Organismos Quimmiotróficos (não fotossintetizantes): aqueles que não conseguem absorver e aproveitar a energia luminosa. Assim, para obter energia, esses organismos oxidam moléculas ricas em energia, oriundas da fotossíntese, e obtêm, a partir dessa oxidação, elétrons que são transferidos para o O2 (oriundo do meio). Como resultado, há liberação de H2O, CO2 e energia. 
OBS: Tanto nos organismos fotoautotróficos quanto nos não fotossintetizantes o fluxo de elétrons, verificado em reações de oxirredução, é o responsável por fornecer energia a esses organismos. Nos primeiros, o fluxo de elétrons é impulsionado pela luz, e, nos segundos, os elétrons são transferidos da glicose para o O2.
*As células e os organismos vivos devem realizar trabalho para se manterem vivos, crescerem e se reproduzirem. Para realizarem trabalho e, consequentemente, se manterem vivos, os organismos extraem energia do meio e realizam transduções de energia, conversões de uma forma de energia em outra. Eles, por exemplo, usam a energia química dos alimentos para sintetizar macromoléculas complexas, a partir de precursores simples (fotossíntese). 
*A bioenergética é o estudo quantitativo dessas transduções de energia que ocorrem em células vivas. 
*As transformações de uma energia em outra, nos sistemas biológicos, ocorrem em acordo com as 2 leis da termodinâmica: 
-1ª Lei (Princípio da Conservação de Energia): em qualquer transformação física ou química, a quantidade total de energia no universo permanece constante. A energia pode mudar de forma ou pode ser transportada de uma região para outra, mas não pode ser criada ou destruída.
-2ª Lei: em todos os processos naturais (espontâneos), a desordem do universo aumenta.
*Um sistema reagente é constituído pelo conjunto de componentes que estão sendo submetidos a um processo químico ou físico. Um sistema reagente pode ser um organismo, uma célula, ou dois compostos reagentes. Juntos, o sistema reagente e o meio ambiente que o circunda constituem o universo. Os sistemas reagentes podem ser: isolados (não há troca de energia nem de matéria com o meio), fechados (há troca de energia com o meio, mas não de matéria) e abertos (há troca de energia e de matéria com o meio). Os sistemas biológicos (células), portanto, são sistemas reagentes abertos que nunca atingem o equilíbrio com o meio, já que a constante interação entre esses sistema e o meio permite a auto-organização dos organismos vivos. 
*Existem 3 parâmetros termodinâmicos que descrevem as trocas de energia que ocorrem em reações químicas:
-Energia livre de Gibbs (G): expressa a quantidade de energia capaz de realizar trabalho durante uma reação, à temperatura e pressão constantes. 
>ΔG negativo: a reação com ΔG negativo ocorre com a liberação de energia livre (o sistema se transforma, de modo a possuir menos energia livre) e é chamada de reação exergônica. 
>ΔG positivo: a reação com ΔG positivo ocorre com ganho de energia livre (o sistema se transforma, de modo a possuir mais energia livre) e é chamada de reação endergônica.
-Entalpia (H): é o conteúdo de calor do sistema reagente. Ela reflete o número e o tipo de ligações químicas nos reagentes e produtos. 
>ΔH negativo: a reação química com ΔH negativo libera calor (o conteúdo em calor dos produtos é menor do que o dos reagentes: Hp < Hr) e é chamada de reação exotérmica.
>ΔH positivo: a reação química com ΔH positivo absorve calor (o conteúdo em calor dos produtos é maior do que o dos reagente: Hp > Hr) e é chamada e reação endotérmica.
ΔH = Hp – Hr
-Entropia (S): é o grau de desordem de um sistema. Houve ganho de entropia quando os produtos da reação são mais desordenados e menos complexos do que os reagentes. A variação da entropia (ΔS) é positiva quando a desordem aumenta. 
Ex: 
Como houve aumento no número de moléculas (7 moléculas nos reagentes e 12 moléculas nos produtos), os produtos são menos complexos que os reagentes e os produtos possuem maior liberdade de movimentação molecular em relação aos reagentes (os produtos, por serem um gás e um líquido, têm maior liberdade de movimentação do que os reagentes, que são um sólido e um gás), diz-se que houve aumento da desordem, logo, aumento da entropia do meio. 
Essas 3 grandezas são relacionadas pela seguinte equação: ΔG = ΔH - TΔS ou G = H - TS
ΔG = variação livre de Gibbs
ΔH = variação de entalpia
ΔS = variação de entropia 
*Os sistemas biológicos energeticamente favoráveis possuem ΔS positivo (os sistemas biológicos tendem a caminhar para uma situação de desordem do meio), ΔH negativo (os sistemas biológicos tendem a caminhar para uma situação mais estável de menor energia) e, consequentemente, ΔG negativo (o ΔG dos sistemas que reagem espontaneamente é negativo).
*A manutenção da vida requer uma organização interna, o que vai contra a tendência natural de desorganização. Entretanto, a organização produzida dentro das células, à medida que elas crescem e se dividem, é compensada pela desordem que é gerada no meio durante o curso do crescimento e da divisão. Os organismos vivos preservam sua organização interna ao captarem a energia livre do meio (na forma de nutrientes ou luz solar) e ao devolverem ao meio uma quantidade de energia igual, na forma de calor e entropia.
*As células são sistemas isotérmicos, ou seja, funcionam em temperatura e pressão constantes. O fluxo de calor não é uma fonte de energia para as células, já que o calor é capaz de realizar trabalho somente devido à variação na temperatura, quando passa de uma região de maior temperatura para uma de menor temperatura. Portanto, a Energia Calorífica não é utilizada para realizar trabalho nos sistemas biológicos, mas, sim, a Energia Livre, descrita como uma função da energia livre de Gibbs (G) que permite predizer o sentido das reações químicas, sua posição de equilíbrio exata e a quantidade de trabalho que elas podem (em teoria) realizar em temperatura e pressão constantes. As células heterotróficas adquirem energia livre a partir das moléculas de nutrientes, e as células fotossintetizantes adquirem energia livre da radiação solar absorvida. Os dois tipos de células transformam essa energia livre em ATP e em outros compostos ricos em energia, capazes de fornecer energia para a realização de trabalho biológico em temperatura constante.
*A composição de um sistema reagente (mistura de reagentes e produtos) tende a variar continuamente até que o equilíbrio seja atingido. As concentrações dos reagentes e dos produtos variam até atingirem as concentrações do equilíbrio, onde as velocidades das reações direta e inversa são iguais e não há qualquer variação líquida no sistema. As concentrações dos reagentes e dos produtos, no equilíbrio, definem a constante de equilíbrio, Keq.aA + bB ⇌ cC + dD  
*Existe uma tendência dos sistemas reagentes caminharem em direção ao equilíbrio. A força que impulsiona esses sistemas para o equilíbrio é expressa pela variação da energia livre de Gibbs (ΔG). Os sistemas biológicos, entretanto, são sistemas reagentes fora do equilíbrio, ou seja, encontram-se no estado estacionário: por sempre haver investimento de energia, os sistemas biológicos nunca alcançam o estado de equilíbrio. 
>Estado estacionário: ΔG é diferente de 0 + Fluxo líquido de material é diferente de 0;
>Estado de equilíbrio: ΔG é igual a 0 + Fluxo líquido de material é igual a 0.
*Para permitir a realização de comparações entre as reações que ocorrem nos sistemas biológicos, os bioquímicos estabeleceram condições-padrão para as reações biológicas:
>Temperatura: 25ºC ou 298K
>Pressão: 1 atm
>pH=7
> [R] = [P] = 1 mol/L
*Nas condições-padrão, a força que impulsiona o sistema para o equilíbrio é a variação de energia livre de Gibbs padrão: ΔG′°, que é uma constante característica de cada reação que representa a diferença no conteúdo de energia livre dos reagentes e produtos, nas CONDIÇÕES-PADRÃO. ΔG′° indica o sentido e até onde uma reação seguirá até atingir o equilíbrio, nas CONDIÇÕES-PADRÃO. Essa constante depende do Keq: 
ΔG′° = -R.T.lnKeq
ΔG′° < 0: os produtos têm menos energia livre que os reagentes, e a reação ocorre espontaneamente, nas condições-padrão, com liberação de energia.
ΔG′° > 0: os produtos têm mais energia livre do que os reagentes, e a reação ocorre no sentido inverso, nas condições-padrão.
OBS: 
Se [P] > [R], então Keq > 1, lnKeq < 1, ΔG′°< 0, e a reação ocorre no sentido direto!
Se [P] < [R], então Keq < 1, lnKeq > 1, ΔG′°> 0, e a reação ocorre no sentido inverso!
Se [P] = [R], então Keq = 1, lnKeq = 0, ΔG′°= 0, e a reação está no equilíbrio!
OBS: As reações biológicas tendem a atingir o estado de ligação mais estável (o que é expresso pela entalpia) e o maior grau de desordem possível (o que é expresso pelo aumento da entropia). Além disso, as reações químicas tendem a ocorrer no sentido que resulte em redução da energia livre do sistema: ΔG′° < 0. 
OBS: Diferença entre ΔG′° e ΔG 
-ΔG′° é a variação de energia livre padrão; uma constante específica para cada reação, sendo definida em condições específicas, isto é, nas condições-padrão (concentrações de reagentes e produtos, temperatura e pH estabelecidos). ΔG′° pode ser calculada a partir do Keq:
ΔG′° = -RT ln K′eq.
-ΔG é a variação de energia livre real, que depende dos valores reais de temperatura e das concentrações dos reagentes e produtos (esses valores podem ser diferentes dos valores das condições-padrão). Para as reações que ocorrem espontaneamente em direção ao equilíbrio, ΔG é sempre negativo e torna-se cada vez menos negativo até chegar a 0, onde o ponto de equilíbrio é atingido. ΔG depende de ΔG′° e das concentrações dos reagentes e dos produtos: 
ΔG = ΔG′° + RT ln ([P]/[R])
*No caso de duas reações químicas que ocorram em sequência, A B e B C, cada reação tem sua própria Keq e seus próprios ΔG1′°e ΔG2′°. Como as duas reações
ocorrem em sequência, B pode ser cancelado, dando uma reação geral A C, que tem sua própria Keq e seu próprio ΔGt′°. Os valores de ΔG′° de uma sequência de reações químicas são aditivos. Para a reação geral A C, ΔGt′° é a soma das duas variações de energia livre padrão,
ΔG1 ′° e ΔG2 ′° das duas reações: ΔGt′° = ΔG1′° + ΔG2 ′°
(1) A B ΔG1′°
(2) B C ΔG2′°
----------------------------
 (3) A C ΔGt′° = ΔG1′° + ΔG2′°
Esse princípio da bioenergética explica como uma reação termodinamicamente desfavorável (endergônica; ΔG′° > 0) pode ocorrer, nos sistemas biológicos, no sentido direto: acoplando-a a uma reação altamente exergônica por meio de um intermediário comum.
Metabolismo
*Metabolismo é o conjunto de todas as conversões químicas que ocorrem na célula. É um processo complexo, econômico (processo que atende às demandas, sem causar desperdícios) e finamente regulado (pequenas variações podem ser percebidas e contornadas pelos sistemas biológicos), onde diversos sistemas multienzimáticos trabalham de maneira integrada para: 
-A obtenção de energia química, a partir da energia luminosa ou da degradação de compostos orgânicos;
-Conversão de nutrientes em moléculas características e reconhecíveis pela célula;
-Síntese de compostos orgânicos (proteínas, ácidos nucleicos), a partir de precursores monoméricos (aminoácidos, nucleotídeos);
-Síntese e degradação de biomoléculas. 
*Vias metabólicas: série de reações sequenciais, catalisadas por enzimas específicas, em que o substrato (precursor) é convertido em produto. Ocorrem em várias etapas, por meio de alterações químicas específicas, que formam intermediários metabólicos (metabólitos) até a obtenção do produto. As vias metabólicas são interligadas, interdependentes, interconectadas. 
Forma didática de representar as vias metabólicas: 
S B C D E F G P 
 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 ============> Enzimas 
-Seta em sentido único: reação irreversível nas condições celulares: 
-Seta em sentido duplo: reação reversível nas condições celulares (quando as setas forem do mesmo tamanho, a reação está no equilíbrio, uma vez que Vd = Vi) :
-Seta em sentido duplo, sendo uma maior que a outra: o fluxo de material ocorre no sentido apontado pela seta maior: 
-As vias metabólicas podem ser: Lineares (1 substrato gerando 1 produto), Ramificadas (1 substrato gerando mais de 1 produto ou mais de 1 substrato gerando 1 único produto) ou Cíclicas (conjuntos de reações, nos quais um substrato é convertido em um produto e, simultaneamente, um componente inicial da via é regenerado).
*Catabolismo: fase de degradação do metabolismo. Nos processos catabólicos, moléculas maiores, mais complexas, ricas em energia (carboidratos, lipídio, proteínas) são convertidas em moléculas menores, mais simples e com menor energia (CO2, H2O, NH3). No catabolismo, há liberação de energia, sendo que parte dessa energia liberada é perdida como calor e a outra é conservada na forma de ATP (ADP + Pi) e de potencial redutor (NADH, NADPH, FADH2). Nesse processo, ocorre a oxidação de moléculas, isto é, a perda de elétrons, os quais são utilizados para reduzir coenzimas carreadoras de elétrons (NAD, NADP e FAD). Portanto, nos processos catabólicos, o fluxo de elétrons vai das moléculas complexas para coenzimas (NAD), que serão convertidos para sua forma reduzida (NADH). 
*Anabolismo: fase de biossíntese do metabolismo. Nos processos anabólicos, moléculas mais simples, menores e com menor energia são convertidas em moléculas mais complexas, maiores e ricas em energia. No anabolismo, há absorção de energia, que é proveniente do ATP e do potencial redutor (coenzimas que foram reduzidas). Nesse processo, as moléculas simples são reduzidas e as coenzimas são oxidadas. 
*A maioria das células possui mecanismos (enzimas, cofatores, moduladores) para realizar os processos catabólicos e anabólicos das principais biomoléculas. Entretanto, já que a célula possui maquinaria para realizar esses 2 processos, seria útil fazer a síntese (anabolismo) e a degradação (catabolismo), simultaneamente, de uma mesma biomolécula (produzir glicose e depois degradar glicose)? O resultado líquido disso seria 0, e a célula iria entrar em equilíbrio! Como isso não pode ocorrer, a célula precisa de mecanismos para evitar esse tipo de situação. Esse mecanismo é a Regulação Recíproca das Vias Catabólicas e Anabólicas Correspondentes: vias catabólicas e anabólicas correspondentes são reguladas de forma recíproca, isto é, quando uma via está ocorrendo ativamente, a outra via estará suprimida. As vias anabólicas e catabólicas correspondentes compartilham a maior parte das enzimas, ou seja, os caminhos químicos para esses 2 processos são iguais: uma enzima que catalisa a reação no sentido catabólico é a mesma que catalisa a reação no sentido anabólico(processo econômico). Entretanto, pelo menos em 1 das etapas, existem enzimas diferentes para o sentido catabólico e anabólico. Então, quando a enzima que catalisa a reação no sentido catabólico estiver ativa, a enzima que catalisa a reação no sentido anabólico (inverso) está inativa. Essas enzimas diferentes para cada processo metabólico constituem os pontos de regulação independente: quando uma enzima está ativa, ela dirige o processo em um único sentido. Além disso, as vias catabólicas e anabólicas correspondentes ocorrem em compartimentos celulares distintos: o catabolismo dos ácidos graxos, na célula animal, ocorre na mitocôndria, e o anabolismo desses compostos, no citoplasma. Portanto, essa regulação recíproca é uma estratégia que evita a ocorrência de reações de síntese e degradação de uma mesma biomolécula. 
*Todas as vias metabólicas, tanto as catabólicas quanto as anabólicas, são irreversíveis. Isso significa que a energia liberada em um processo catabólico, por exemplo, não é suficiente para a ocorrência do processo anabólico correspondente. Isso ocorre, pois pelo menos uma das reações, anabólica ou catabólica, é termodinamicamente muito favorável (exergônica) em um dos sentidos, enquanto a reação correspondente e inversa é termodinamicamente muito desfavorável (endergônica). Esse fato garante a irreversibilidade das vias metabólicas!!
*Níveis de regulação das vias metabólicas: a atividade das enzimas pode ser regulada para que funcionem de maneira adequada às necessidades fisiológicas variadas das células.
-Regulação da concentração de substrato: se a concentração intracelular de certo substrato estiver próxima ou abaixo do Km (concentração de substrato que representa metade da velocidade máxima), a velocidade da reação irá depender da disponibilidade desses substrato (a disponibilidade de substrato aumenta a velocidade da reação). É um fator de regulação rápida e não depende de outras enzimas, apenas dos moduladores.
-Regulação da atividade das enzimas: essa regulação pode ocorrer por meio de moduladores alostéricos positivos ou negativos (se ligam ao sítio alostérico, mudando a conformação do sítio ativo da enzima e podendo aumentar ou reduzir a afinidade da enzima pelo substrato) ou da modificação covalente (depende da formação de ligações covalentes: fosforilação, adenilação, ADP-ribosilação). É um fator de regulação mais lento, que depende de grupos que serão ligados covalentemente à enzima e da ação de outras enzimas (uma enzima atuando para modificar outra enzima). 
MODIFICAÇÃO COVALENTE DO TIPO FOSFORILAÇÃO: a enzima fosforilase b, menos ativa e não fosforilada, após a fosforilação (adição de grupos fosforila a 2 resíduos de serina; esses grupos fosforila são ligados covalentemente aos resíduos de serina), é convertida em sua forma mais ativa, a fosforilase a (enzima fosforilada). O fornecimento desses 2 grupos fosforila é fornecido por 2 moléculas de ATP, e a formação da ligação covalente entre as serinas e os grupos fosforila depende da enzima cinase (após doar os 2 grupos fosforila, o ATP vira ADP). A enzima fosforilase a, após a defosforilação (retirada dos grupos fosforila pela hidrólise deles), é convertida em fosforilase b, por meio da enzima fosfatase. 
-Regulação da concentração da enzima: a concentração da enzima é regulada pela alteração da sua velocidade de síntese ou degradação, por meio, por exemplo, de hormônios. 
-Compartimentalização das enzimas: geralmente, as enzimas encontram-se em compartimentos diferentes em relação aos seus substratos, o que dificulta a ocorrência da reação (ela só ocorre quando ambos estão no mesmo compartimento; o substrato, geralmente, é transportado até a enzima).
OBS: no catabolismo, as biomoléculas são oxidadas e as coenzimas são reduzidas. No anabolismo, as biomoléculas são reduzidas e as coenzimas são oxidadas.
OBS: Revisão de princípios químicos básicos
>Ligação covalente: consiste em um compartilhamento de elétrons. Essa ligação (C-C e C-H, nos sistemas biológicos) pode ser rompida de 2 formas: clivagem homolítica (cada átomo deixa a ligação carregando um elétron desemparelhado, resultando na formação de radicais livres) e clivagem heterolítica (um átomo retém os dois elétrons da ligação, resultando na formação de íons hidreto, que ficaram com os 2 átomos, carbânios, que ficaram com os 2 elétrons, carbocátions, não ficaram com os 2 elétrons). A clivagem heterolítica é a mais comum nos sistemas biológicos. 
>Muitas reações bioquímicas envolvem interações entre nucleófilos, elementos que doam elétrons e que se combinam com os eletrófilos, elementos que têm afinidade por elétrons. 
*Tipos de reações químicas que ocorrem nos sistemas biológicos: 
-Reações que formam ou quebram ligações C-C.
-Rearranjos internos, isomerizações e eliminações.
-Reações com radicais livres. 
-Transferência de grupos: são reações catalisadas pelas enzimas transferases (classe de enzimas), nas quais uma molécula (ATP, glicose-6-fosfato) transfere/doa grupos fosforila, pirofosforila ou adenilina a moléculas aceptoras. A fosforilação torna a molécula mais energizada. O foco aqui é sobre as reações de transferência de grupos fosforila: 
>Essa reação viabiliza a ocorrência de processos biológicos a partir da ativação de moléculas, como, por exemplo, substratos estáveis, que, quando fosforilados, permitem o início da reação. Para essa transferência de grupos fosforila, é necessário um doador de PO3²-, que pode ser o ATP. 
>Como ocorre a transferência de grupos fosforila do ATP: os seres heterotróficos obtêm energia livre através da oxidação de moléculas orgânicas, e os seres fotoautotróficos, da energia luminosa. Essa energia livre é, então, transformada em energia química, que é o ATP (ADP + Pi), composto que doa parte de sua energia química para sustentar processos endergônicos (o ATP é o doador de grupos fosforila). As cinases são as enzimas que catalisam processos que envolvem transferência de grupos fosforila, em que o ATP é o doador de PO3²- e o ADP é o receptor de PO3²-. 
>A hidrólise do grupo fosforila terminal do ATP (3 grupos fosfato + pentose + base nitrogenada) gera Fosfato inorgânico (Pi) ADP (Adenosina Difosfato): o grupo fosforila terminal é liberado (formando o fosfato inorgânico: Pi), sobrando 2 grupos fosfato + adenosina (pentose e base nitrogenada). 
>Quando a hidrólise ocorre no segundo grupo fosfato do ATP, obtém-se Pirofosfato inorgânico (PPi) e AMP (Adenosina Monofosfato): os 2 grupos fosforila da ponta são liberados (formando PPi), sobrando 1 grupo fosfato + adenosina (pentose e base nitrogenada). 
>Como o ATP gera energia a partir da hidrólise: em pH 7 (célula), o OH presente nos grupos fosfato se ioniza, gerando 4 cargas negativas em uma mesma molécula de ATP (ATP4-). A hidrólise do grupo fosfato terminal alivia a redução dessas cargas negativas, já que gera Fosfato inorgânico (Pi), que é estável, e ADP²-, com apenas 2 grupos fosfato com carga negativa. Em pH 7, esses ADP²- se ioniza, liberando H+ e se tornado ADP³-. Os produtos desse processo são mais estáveis do que o ADP4- e essa reação é altamente exergônica (ΔG′° é um valor muito grande e negativo). 
ATP4- + H2O -------> ADP³- + Pi²- + H+
OBS: na reação de hidrólise do ATP, o ΔG′° é muito diferente do ΔG. Além disso, as concentrações de ATP, ADP e Pi são diferentes em cada célula e são menores do que 1mol/L, que é a concentração nas condições-padrão. 
OBS: Potencial de fosforilação (ΔGp) é o potencial que um composto possui de transferência de grupos fosforila (o ΔGp do ATP é muito grande). O ATP, por ser uma molécula termodinamicamente instável em solução aquosa, é um bom doador de grupos fosforila. No entanto, é uma molécula cineticamente estável: a energia de ativação necessária para que o ATP transponha a barreira energética para que a reação aconteça é muito grande. Isso significa que a essa reação não ocorre espontaneamente e que o ATP não doa, espontaneamente, o grupo fosforila. A reação só ocorre com catalisadores biológicos específicos (cinases), capazes de reduzira energia de ativação. 
>O ATP pode transferir energia por meio da sua hidrólise direta ou das reações de transferência de grupos fosforila. Essas últimas ocorrem em 2 etapas: primeiro, o ATP transfere grupo fosforila para certo substrato (glutamato) e vira ADP. Em seguida, há o deslocamento do grupo fosfato por um outro composto (NH3), a liberação de Pi e a formação do produto.
OBS: O ATP pode, além do grupo fosforila, transferir grupos pirofosforila e adenilina. 
OBS: Hidrólise do 
ATP -----> ADP + Pi (hidrólise no grupo fosfato terminal)
ATP -----> AMP + PPi (hidrólise nos 2 grupos fosfato da ponta)
ADP -----> AMP + Pi
AMP -----> ADENOSINA + Pi 
>Outros compostos fosforilados, além do ATP, também possuem energia livre padrão de hidrólise elevada, como a glicose-6-fosfato e a fosfocreatina. Essas compostos de fosfato são classificados de acordo com a energia livre padrão de hidrólise: grupos com ΔG′° > - 25 KJ/mol possuem elevada energia (ATP), e grupos com ΔG′° < -25 KJ/mol possuem menos energia (glicose-6-fosfato). 
>O ATP é a principal molécula de transferência de energia para os processos biológicos, mas não a única. Os ribonucleotídeos GTP (Guanosina Trifosfato), CTP (Citosina Trifosfato) e UTP (Uracila Trifosfato) e os desoxirribonucleotídeos dATP (desoxiadenosina trifosfato), dGTP (desoxiguanosina trifosfato), etc, são energeticamente equivalentes ao ATP.
>O ATP pode transferir grupos fosforila a outros nucleotídeos:
ATP + GDP -----> ADP + GTP
>A transferência de grupos fosforila do ATP promove o acúmulo de ADP. Assim, quando há grande demanda de ATP, a célula reduz ADP e repõe ATP pela ação de enzimas: uma das moléculas de ADP (1) doa um grupo fosfato para a outra molécula de ADP (2). O ADP (1) vira AMP e o ADP (2), que recebeu o grupo fosfato, vira ATP : 
2ADP -----> ATP + AMP
OBS: O polifosfato inorgânico é um polímero presente nas células que armazena grupos fosforila e tem um potencial de transferência desses grupos. 
-Oxidação-redução: reações nas quais há transferência/fluxo de elétrons (o fluxo de elétrons é responsável pelo trabalho biológico): a molécula doadora de elétrons sofre oxidação, e a molécula receptora de elétrons sofre redução. Essas reações são catalisadas pelas enzimas desidrogenases, que desidrogenam (tiram H).
>Nas vias catabólicas, os elétrons fluem dos compostos simples para as coenzimas, que transportam os elétrons. Nas vias anabólicas, os elétrons fluem das coenzimas reduzidas para os compostos simples, que são, posteriormente, reduzidas. 
>O NAD+ (forma oxidada) e o NADP+ (forma oxidada) são coenzimas que atuam como transportadoras solúveis de elétrons nas reações de oxirredução. Durante a oxidação de uma molécula de substrato (desidrogenação), há liberação de 2 átomos de H: 2 prótons e 2 elétrons. Esses 2 prótons e 2 elétrons, então, reduzem as coenzimas NAD+ e NADP+ que estão oxidadas: o NAD+ e o NADP+ recebem 1 elétron (neutraliza a carga +) e 1 átomo de H completo, sendo reduzidas a NADH e NADPH:
NAD+ + 2é + 2H -----> NADH + H+
NADP+ + 2é + 2H -----> NADPH + H+
>Exemplo 1 de reação de oxirredução: o substrato reduzido, por meio da enzima desidrogenase, é oxidado e a coenzima oxidada é reduzida.
AH2 + NAD+ ----> A + NADH + H+
>Exemplo 2 de reação de oxirredução: o substrato oxidado, por meio da enzima desidrogenase, é reduzido e a coenzima reduzida é oxidada.
A + NADPH + H+ -----> AH2 + NADP+ 
OBS: FAD é uma outra coenzima. Sua forma oxidada é FAD e sua forma reduzida é FAH2. Diferentemente das coenzimas NAD+ e NADP+, a FAD consegue receber os 2 elétrons, se reduzindo completamente a FADH2; as duas primeiras recebem apenas 1 H completo. Entretanto, o FAD pode receber somente 1 único elétron, se reduzindo parcialmente a FADH+. 
Metabolismo de carboidratos (glicólise e fermentação)
*Glicólise (quebra da glicose):
-Via catabólica dos carboidratos: converte uma hexose (glicose), por meio de 10 reações sequenciais catalisadas por enzimas, em 2 moléculas de piruvato (Py), conservando parte da energia livre liberada como ATP e NADH.
-Via catabólica (degradação) central do catabolismo de carboidratos: é uma via central, pois os intermediários metabólicos da glicólise podem ser precursores da biossíntese de outras biomoléculas, e o carbono de outros compostos tem acesso a essa via. 
-É uma via linear (1 substrato gerando 1 produto), praticamente universal (praticamente todas as células são capazes de realizar o catabolismo de glicose) e que ocorre no citoplasma. 
-Houve, ao longo do processo evolutivo, a conservação das enzimas da glicólise: similaridade entre essas enzimas em diferentes organismos, como leveduras, vertebrados. 
-A sequência das reações de glicólise é basicamente a mesma para todos os organismos. O que difere é apenas a regulação da via, já que as demandas metabólicas são diferentes para cada organismo.
-O fluxo de carbonos nessa via é grande, já que a oxidação da glicose é intensa na maioria das células.
-Grande parte das células depende da energia gerada pelo catabolismo da glicose, como fonte única de energia metabólica.
-Seu substrato é a glicose, uma molécula informacional: os níveis de glicose sanguínea (glicemia) são importantes sinais para a liberação de insulina e glucagon. Além disso, atua como modulador alostérico da atividade enzimática (enzima fosforilase hepática).
-É uma via modelo, já que seus princípios termodinâmicos e seus mecanismos de regulação podem ser aplicados a outras vias. 
-Principais vias de utilização da glicose em células animais e vegetais: a glicose pode ser utilizada para a síntese de polissacarídeos estruturais (parede celular), de polissacarídeos de reserva (glicogênio, amido), do dissacarídeo sacarose (transporta glicose nas células vegetais), além de poder ser oxidada em 2 moléculas de piruvato (glicólise) ou em ribose-5-fosfato (via das pentoses-fosfato). 
-A glicose é uma aldohexose e um excelente combustível orgânico, já que a oxidação completa desse composto (gerando CO2 e H2O) libera grande quantidade de energia (apenas parte dele é conservada). Ainda, pode ser estocada, na célula, em forma de polímeros de elevada massa molecular, como o glicogênio (animais) e amido (vegetais), sem comprometer a osmolaridade do meio intracelular e atendendo as demandas energéticas em diferentes situações de emergência (jejum, atividade física intensa). 
-Fontes de glicose: Exógena (alimentação) e Endógena (síntese de glicose ou mobilização de polímeros de glicose, como o glicogênio). A síntese de glicose, nos seres fotoautotróficos, ocorre pela redução do CO2 atmosférico, por meio da fotossíntese, fenômeno que produz trioses, as quais se unem formando hexoses (glicose, por exemplo). Nos seres não fotossintetizantes, essas síntese de glicose ocorre pela gliconeogênese, fenômeno que sintetiza glicose a partir de precursores de 3 ou 4 carbonos que não são carboidratos (os seres fotossintetizantes também podem fazer gliconeogênese). Assim, a fotossíntese produz glicose a partir de precursores de 1 carbono (CO2), e a gliconeogênese produz glicose a partir de precursores de 3 ou 4 carbonos. 
-A glicólise é dividida em 2 fases:
1ª fase (fase preparatória): nela, ocorrem as seguintes etapas
>Conversão da glicose (substrato) em glicose-6-fosfato, por meio da fosforilação da glicose no carbono 6. Como essa reação não é espontânea (endergônica), é necessário o acoplamento da reação de hidrólise do ATP (exergônica e espontânea), que ocorre a partir da transferência de grupo fosforila do ATP para a molécula de glicose. Então, a fosforilação da glicose (que permite a conversão de glicose em glicose-6-fosfato) ocorre com a hidrólise do ATP, o qual vira ADP (a transferência de grupo fosforila para a glicose ocorre pela catálise da enzima hexocinase). A adição de grupo fosforila no carbono 6 da glicose é uma reação irreversível, além de ser importante para desestabilizar a molécula de glicose, facilitando a ocorrência da reação (a glicose fosforilada tem maior energia e é mais instável). A glicose-6-fosfato éo primeiro intermediário metabólico da via catabólica de glicólise. Essa primeira reação da glicólise é irreversível: a enzima hexocinase só catalisa a reação no sentido de formação da glicose-6-fosfato, e não no sentido oposto. 
OBS: Se o objetivo da glicólise é obter energia na forma de ATP, por que, na primeira etapa desse processo, uma molécula de ATP é exigida? Embora seja requerido no início, o ATP é reposto no final da glicólise. Portanto, é um investimento. 
>Conversão da glicose-6-fosfato em seu isômero, a frutose-6-fosfato (molécula de frutose fosforilada no carbono 6) . Essa reação é reversível e catalisada pela enzima isomerase. 
>Conversão de frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato, por meio da fosforilação da frutose-6-fosfato em 2 carbonos diferentes, no 1 e no 6 (ocorre pela hidrólise do ATP, que transfere grupos fosforila para a frutose-6-fosfato e vira ADP). Essa reação é irreversível e catalisada pela enzima fosfofrutocinase1 (ela catalisa a reação somente no sentido de formação da frutose-1,6-bifosfato, e não no sentido oposto). 
>Conversão da frutose-1,6-bifosfato em gliceraldeído-3-fosfato e em di-hidroxiacetona-fosfato. Isso ocorre por meio da clivagem do esqueleto carbônico de 6 carbonos da frutose-1,6-bifosfato (clivagem aldólica) em 2 açúcares fosforilados de 3 carbonos cada 1. Essa reação é reversível e catalisada pela enzima aldolase. As 2 trioses obtidas são interconvertíveis através de uma reação reversível, catalisada pela enzima isomerase e favorecida no sentido de formação do gliceraldeído-3-fosfato, molécula utilizada na 2ª fase da glicólise. 
RESUMO DA 1ª FASE: conversão da glicose (hexose), por meio de sucessivas fosforilações e da hidrólise de 2 moléculas de ATP, em 2 trioses, gliceraldeído-3-fosfato e di-hidroxiacetona-fosfato. Como a interconversão entre gliceraldeído-3-fosfato e di-hidroxiacetona-fosfato é favorecida no sentido de formação da primeira molécula citada, são produzidas, no final, 2 unidades de gliceraldeído-3-fosfato, utilizadas para a próxima fase.
#2 molécula de ATP são investidas (para as 2 fosforilações), formando compostos com mmaior energia livre. 
#Ocorre uma clivagem aldolítica que resulta em 2 trioses: gliceraldeído-3-fosfato e di-hidroxiacetona-fosfato. 
#Enzimas: cinases, isomerases e aldolases.
#1 glicose -----> 2 gliceraldeído-3-fosfato 
#NADH, NADPH = formas mais reduzidas; NAD+, NADP+ = formas mais oxidadas. 
2ª fase (fase de pagamento): a molécula que dá continuidade à segunda fase da glicólise é o gliceraldaeído-3-fosfato. Essa fase ocorre nas seguintes etapas:
>Conversão do gliceraldeído-3-fosfato (substrato) em 1,3-bifosfoglicerato. Essa reação ocorre pela fosforilação e oxidação da molécula de gliceraldeído-3-fosfato (já é fosforilada). Essa transferência de grupos fosforila ocorre a partir de 2 moléculas de fosfato inorgânico (Pi), e a oxirredução ocorre pela redução de 2 moléculas de NAD+ em 2 moléculas de NADH e 2H+ (2NAD+ --> 2NADH + 2H+). São usadas 2 moléculas de Pi e de NAD+, já que são 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato. Essa reação é reversível e catalisada pela enzima desidrogenase. 
OBS: A reação de conversão do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-bifosfoglicerato é endergônica e, por isso, é acoplada à reação posterior, que é a de conversão do 1,3-bifosfoglicerato em 3-fosfoglicerato, uma reação altamente exergônica. 
*>Conversão do 1,3-bifosfoglicerato em 3-fosfoglicerato. Essa reação ocorre a partir da hidrólise do 1,3-bifosfoglicerato, que transfere grupos fosforila para o ADP, gerando 2 moléculas de ATP. O 1,3-bifosfoglicerato é um composto de elevada energia, e a sua hidrólise libera grande quantidade de energia, com parte dela sendo armazenada na forma de ATP. Essa reação é reversível e catalisada pela enzima cinase. 
>Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato. Essa reação ocorre a partir da transferência de grupo fosforila dentro da molécula (intramolecular), em que o grupo fosforila é transferido do carbono 3 do 3-fosfoglicerato para o carbono 2 do 2-fosfoglicerato. Essa reação é reversível e catalisada pela enzima mutase.
>Conversão de 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato. Nessa reação, ocorre, a partir da liberação de 2 moléculas de H2O, a conversão de 2-fosfoglicerato em um enol (fosfoenolpiruvato). Essa reação é reversível e catalisada pela enzima enolase. 
*>Conversão do fosfoenolpiruvato em piruvato. Essa reação ocorre pela transferência de grupo fosforila do fosfoenolpiruvato para 2 moléculas de ADP, gerando 2 moléculas de ATP. Essa reação é irreversível e catalisada pela enzima cinase (só catalisa a reação no sentido de formação do piruvato).
OBS: Nas reações reversíveis, as enzimas catalisam as reações direta e inversa. 
RESUMO DA 2ª FASE: conversão do gliceraldeído-3-fosfato, por meio de sucessivas fosforilações, em 2 moléculas de piruvato.
#2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato ---> 2 Piruvatos 
#Conservação de energia na forma de 4 ATPs, pelo mecanismo FANS.
#Enzimas: desidrogenases, mutases, enolase e cinases. 
SÍNTESE DAS 2 FASES DA GLICÓLISE: na glicólise, ocorre a conversão de 1 glicose em 2 moléculas de piruvato (2 moléculas de 3 carbonos; portanto, não houve descarboxilação), a partir do investimento de 2 moléculas de ATP, da redução de 2 moléculas de NAD+ em NADH e da obtenção de 4 moléculas de ATP. O resultado líquido é: 1 GLICOSE --> 2ATP + 2Pi
#Lucro da glicólise: 4ATP (obtidos) – 2ATP (investidos) = 2ATP de rendimento
#Via linear: Substrato (glicose) + Produto (piruvato)
#Equação geral da glicólise: 
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi ----> 2Piruvato + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
A glicólise é um processo essencialmente irreversível que libera 146 KJ/mol de energia (a maior parte da energia permanece, entretanto, nos produtos), sendo 61 KJ/mol conservados na forma de ATP e o restante, -85 KJ/mol, dissipado na forma de calor e entropia. 
OBS: A conservação de energia na forma de ATP, que ocorre nas reações de conversão assinaladas com *, depende de compostos com elevada energia, cuja hidrólise libera grande quantidade de energia. Essas reações de conservação de energia na forma de ATP ocorrem pelo mecanismo de Fosforilação no Nível do Substrato (FANS): mecanismos de conservação de energia na forma de nucleotídeos de elevada energia (ATP e GTP), por meio da transferência de grupos fosforila de um substrato de alta energia livre padrão de hidrólise (energia oriunda da hidrólise do substrato). 
OBS: Os GLUT são transportadores de glicose, que ficam presentes nas membranas das células. 
OBS: A energia livre liberada nas reações irreversíveis (reações altamente exergônicas) da glicólise não é aproveitada pela célula, mas garante a irreversibilidade do processo.
OBS: Na glicólise, há conservação de energia no forma de ATP e de potencial redutor (NADH).
-Todos os intermediários metabólicos da glicólise são fosforilados!!!
*Os intermediários fosforilados são mantidos dentro da célula, já que não há, geralmente, transportadores de carboidratos fosforilados na célula (eles são mantidos dentro das células, sem gasto de energia, para atender às demandas metabólicas
*Devido à fosforilação, não é requerida energia adicional para manter os intermediários fosforilados dentro da célula, uma vez que essas moléculas já possuem grande quantidade de energia (a fosforilação converte a molécula em um composto mais energético);
*Os grupos fosforila são essenciais para a conservação de energia nos processos metabólicos; 
*As enzimas são específicas para cada esqueleto carbônico fosforilado dos vários intermediários;
*Devido ao acoplamento do grupo fosfato ao sítio ativo da enzima, há diminuição da energia de ativação e o aumento da especificidade das reações catalisadas pelas enzimas;
*O grupo fosfato se ioniza em pH 7, adquirindo carga negativa, o que impede a passagem do intermediário metabólico fosforilado através da membrana; 
-Enzimas: 
*Hexocinase: catalisa reações de transferência de grupos fosforila do ATP para hexoses. Essas enzimas podem ser inibidas pelo produto das reações que catalisam,as hexoses fosforiladas. As hexocinases possuem 4 isooenzimas: I, II, III e IV. As hexocinases que não atuam no fígado possuem um K0,5 baixo, o que significa que elas não precisam de grandes concentrações de substrato para que haja o início da reação. Em condições normais de glicemia, as hexocinases extra-hepáticas funcionam em velocidade máxima. Já a glicocinase é uma enzima que catalisa reações de transferência de grupos fosforila do ATP para a glicose, especificamente. Elas possuem um K0,5 alto, o que significa que elas precisam de grande quantidade de substrato para iniciarem a reação. Portanto, as glicocinases funcionam em velocidade máxima quando a glicemia está elevada, isto é, quando a concentração de glicose no sangue está alta. Diferentemente das outras hexocinases, as glicocinases não são inibidas pelo seu produtos, mas, sim, pelo seu composto subsequente. 
*Fosfofrutocinases: são enzimas que, se os níveis de ATP e de citrato estão elevados, têm sua afinidade pelo substrato reduzida. Já o ADP, o AMP e a frutose-2,6-bifosfato são compostos que, quando em níveis elevados, aumentam a afinidade das fosfofrutocinases pelos seus substratos. 
*Piruvato cinases: enzimas que são inibidas pelo ATP, acetil-CoA e ácidos graxos, mas estimuladas por ADP e AMP. 
*Fermentação: a glicólise é a primeira etapa da oxidação COMPLETA do esqueleto carbônico da glicose. A glicólise é a degradação não completa da glicose em 2 moléculas de piruvato. Entretanto, em condições aeróbicas, as 2 moléculas de Piruvato (produzidas na glicólise) podem continuar se oxidando, produzindo acetil-CoA e , depois, 4CO2 e 4H2O, processo que configura a oxidação completa da glicose (ciclo do ácido cítrico). No entanto, em condições anaeróbicas, a glicose pode ser convertida em lactato (fermentação lática) ou em etanol e CO2 (fermentação alcoólica). A fermentação, nesse sentido, é a degradação anaeróbica da glicose (ou outro composto orgânico) para a obtenção de energia na forma de ATP. 
-Fermentação lática: é a conversão anaeróbica de glicose em 2 moléculas de lactato e ATP, por meio de 11 reações intermediárias, sendo 10 delas iguais as da glicólise e apenas 1 diferente. A fermentação lática (ou glicólise anaeróbica) ocorre nos músculos durante um exercício físico intenso. Na 11ª reação, por meio da enzima desidrogenase, o piruvato é reduzido a lactato, e o NADH é reoxidado a NAD+.
Glicose + 2ATP + 2Fosfato inorgânico ---> 2Lactato + 2ATP + 2H2O
OBS: Quando um organismo anaeróbico facultativo é transferido de um meio aeróbico (onde estava oxidando completamente a glicose, gerando cerca de 30 ATPs) para um meio anaeróbico (onde faz a oxidação da glicose por fermentação, conservando 2ATPs), ocorre o aumento do consumo de glicose por esses organismos.
-Fermentação alcoólica: é a conversão anaeróbica de glicose em etanol e CO2, por meio de 12 reações intermediárias, sendo 10 delas iguais as da glicose e 2 delas diferentes. Na 11ª reação, o piruvato é convertido em acetaldeído e CO2, e, na 12ª reação, o acetaldeído é convertido em etanol, sendo o NADH reoxidado a NAD+.
Glicose + 2ADP + 2Fosfato inorgânico ---> 2Etanol + 2CO2 + 2ATP + 2H2O 
OBS: As nossas células não fazem fermentação alcoólica por não termos a enzima piruvato-descarboxilase.
*A glicose é degradada por meio da glicólise, mas e os outros carboidratos? Como são degradados? Carboidratos como sacarose, lactose, glicogênio e amido são, pela ação enzimática, convertidos em algum dos intermediários metabólicos da fase preparatória da glicólise. Portanto, não há uma via metabólica exclusiva para cada um desses carboidratos. Essa estratégia está em acordo com o fato do metabolismo ser um processo econômico.
-Lactose: é um dissacarídeo formado pela união entre 1 glicose e 1 galactose. A glicose segue o caminho da glicólise, e a galactose, por meio de enzimas, é convertida (fosforilação) em glicose-1-fosfato e, posteriormente, em glicose-6-fosfato, que é o primeiro intermediário metabólico da glicólise. A partir daqui, a degradação da galactose segue o mesmo caminho da glicólise.
-Sacarose: é um dissacarídeo formado por 1 glicose e 1 frutose. A glicose segue o caminho da glicólise, e a frutose, se estiver em uma célula extra-hepática, é convertida (fosforilação), por meio de uma enzima, em frutose-6-fosfato, um dos intermediários da glicólise. A partir daqui, a frutose extra-hepática segue o caminho da glicólise. Já a frutose hepática, por meio de uma enzima, é convertida (fosforilação) em frutose-1-fosfato, molécula que, posteriormente, é clivada, pela ação enzimática, em gliceraldeído e di-hidroxiacetona fosfato. Esses últimos, por meio de enzimas, são convertidos em gliceraldeído-3-fosfato, um dos intermediários metabólicos da glicólise. A partir daí, a frutose hepática segue o caminho da glicólise. 
-Trealose: é um dissacarídeo formado por 2 glicoses. Por meio de uma enzima, a trealose é convertida em 2 moléculass de glicose, sendo cada uma degradada por glicólise. 
-Manose: é um monossacarídeo que, por meio da ação enzimática, é convertido (fosforilação) em manose-6-fosfato, que, por uma enzima, é convertida em frutose-6-fosfato, um dos intermediários metabólicos da glicólise. A partir daqui, a degradação da manose segue o caminho da glicólise. 
-Amido exógeno (obtido na dieta): é um polímero de glicose. Sua degradação se inicia a boca, pela hidrólise das ligações glicosídicas (alfa 1-->4), a partir da enzima amilase salivar. Como produto, obtêm-se oligossacarídeos e pequenos fragmentos de polissacarídeos. Em seguida, no intestino delgado, esses produtos resultantes da ação da amilase salivar são hidrolisados, por meio da enzima amilase pancreática, em maltose (glicose + glicose), maltotriose (glicose + glicose + glicose) e fragmentos maiores de amilopectina (glicoses ligadas por ligações alfa 1-->6). Esses 3 produtos resultantes da ação da amilase pancreática são, ainda no intestino delgado, hidrolisados em moléculas de glicose. Essas moléculas de glicose, então, são absorvidas pelo intestino delgado, caem na corrente sanguínea e são distribuídas para as células realizarem a glicólise.
-Glicogênio exógeno (obtido na dieta): é um polímero de glicose. A degradação do glicogênio é semelhante a do amido. No final, há liberação de glicoses. Essas moléculas de glicose, então, são absorvidas pelo intestino delgado, caem na corrente sanguínea e são distribuídas para as células realizarem a glicólise. 
-Glicogênio endógeno: é um polímero de glicose, armazenado, principalmente, no fígado e nos músculos para situações de necessidade. Essa reserva é mobilizada a partir da fosforólise: o fosfato inorgânico ataca as ligações glicosídicas alfa 1-->4, com a ação da enzima glicogênio-fosforilase, gerando glicose-1-fosfato. Posteriormente, pela ação da enzima mutase, a glicose-1-fosfato é convertida em glicose-6-fosfato, pela transferência do grupo fosforila do carbono 1 para o 6. Depois de produzida a glicose-6-fosfato (intermediário metabólico da glicólise), a degradação do glicogênio segue o caminho da glicólise. Enquanto na glicólise há gasto de ATP para converter glicose em glicose-6-fosfato, na primeira etapa da degradação do glicogênio (não é equivalente à primeira etapa da glicólise) não há gasto de ATP para a conversão de glicose-1-fosfato em glicose-6-fosfato. Portanto, na primeira etapa da degradação do glicogênio, há a economia de ATP em relação à primeira etapa da glicólise. A glicólise tem um lucro de 3 ATPs por glicose mobilizada da reserva de glicogênio, e não de 2 ATPs, como ocorre quando o substrato da glicólise é a glicose livre. A glicogenólise é o processo de quebra do glicogênio, um polímero de resíduos de glicose, unidos por ligações alfa 1-->4 (linearidade) e alfa 1-->6 (ramificações). A enzima glicogênio-fosforilase catalisa o ataque do fosfato inorgânico (fosforólise é o ataque do fosfato inorgânico à glicose) ao resíduo de glicose com extremidade não redutora, liberando glicose-1-fosfato e sobrando o restante da cadeia de glicogênio. Esse processo se repetesucessivas vezes: a enzima remove resíduos de glicose até que alcance a quarta unidade de glicose antes de um ponto de ramificação. A partir desse ponto, a enzima glicogênio-fosforilase não consegue mais acessar as ligações alfa 1-->4 do glicogênio (impedimento espacial ou histérico), e, então, para de agir. Entra em ação, então, uma enzima com tripla atividade: atividade de transferase, de desramificação e de glicosidade alfa 1-->6. Essa enzima quebra a ligação alfa 1-->4 do resíduo de glicose que está fazendo ponto de ramificação com outro resíduo. Os resíduos de glicose (ainda ligados por ligação alfa 1-->4) que foram separados do resíduo que estava fazendo ponto de ramificação são transferidos para outra cadeia linear de glicogênio. Depois, essa enzima quebra a ligação alfa 1-->6 do resíduo de glicose que estava fazendo ponto de ramificação, liberando uma molécula de glicose. O resultado da ação dessa enzima é uma cadeia linear e não ramificada de glicogênio, acessível, portanto, à ação da glicogênio-fosforilase (não consegue clivar a ligação alfa 1-->4). Os resultados da glicogenólise são: várias moléculas de glicose-1-fosfato e uma glicose liberada do ponto de ramificação, a partir da clivagem da ligação alfa 1-->6. As glicoses-1-fosfato são, pela ação da enzima mutase, convertidas em glicose-6-fosfato, seguindo o caminho da glicólise. O glicogênio presente nos músculos é mobilizado para fornecer ATP para a contração muscular, e o glicogênio presente no fígado é mobilizado para manter os níveis de glicose sanguíneos constantes (controle da glicemia). A regulação da atividade da enzima glicogênio-fosforilase, nos músculos, é feita pelo hormônio adrenalina, que, devido ao aumento do AMPc (adenosina monosfosfato cíclica), dispara uma resposta dentro da célula, permitindo que a enzima cinase catalise a reação de transferência de grupo fosforila (fosforilação) do ATP para a enzima glicogênio-fosforilase (essa enzima torna-se ativa quando fosforilada). Já no fígado, a regulação dessa enzima é feita tanto pela adrenalina (repetindo o processo anterior) quanto pelo glucagon e pela regulação alostérica. Quando a glicemia de um indivíduo baixa, a enzima glicogênio-fosforilase das células hepáticas é ativada pelo hormônio glucagon produzido pelo pâncreas. Quando a glicemia aumenta, as moléculas de glicose entram nas célula hepáticas e ocupam o sítio alostérico da enzima glicogênio-fosforilase, expondo os grupos fosforila dessa enzima à ação da enzima fosfatase (a estimulação da ação dessa enzima também pela feita pela liberação de insulina). Essa fosfatase, então, desfosforila a enzima glicogênio-fosforilase, convertendo-a em uma forma menos ativa , diminuindo, com isso, a degradação do glicogênio em resposta aos altos níveis de glicose sanguínea (a ação da enzima glicogênio-fosforilase é interrompida). 
*Via das pentoses-fosfato ou fosfogliconato: processo de degradação da glicose diferente da glicólise. É uma via catabólica que ocorre no citoplasma e que possui como substrato o primeiro intermediário metabólico da glicólise, a glicose-6-fosfato. A via das pentoses-fosfato é muito ativa em tecidos com intensa divisão celular, como a medula óssea e a pele, e em células tumorais. Esse processo ocorre em 2 fases: 
1ª Fase: fase oxidativa
>Conversão/Oxidação da glicose-6-fosfato em pentose-5-fosfato, por meio da ação enzimática, reduzindo o NADP+ em NADPH. 
Glicose-6-fosfato + 2NADP+ + H2O ---> pentose-5-fosfato + 2NADPH + H+ + CO2 
OBS: As pentoses-fosfato são importantes na síntese de DNA, RNA, ATP, NAD e FAD, e o NADPH é importante para a redução de biomoléculas (ácidos graxos, colesterol) e para a eliminação de radicais livres nas células, gerados pela redução parcial do oxigênio durante a respiração mitocondrial ou pelo uso de certos medicamentos (esses radicais livres causam sérios danos oxidativos para lipídios e proteínas). O combate a esses radicais livres é feito pela ação da glutationa, somente ativa nesse combate em sua forma reduzida (GHS). O NADPH, gerado pela via das pentoses-fosfato, é que fornece potencial redutor para a mudança da glutationa de sua forma oxidada para sua forma reduzida. 
2ª Fase: fase não oxidativa
>Reciclagem das pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato: o esqueleto carbônico de 6 pentoses-fosfato, pela ação e 2 enzimas, é rearranjado, gerando 5 moléculas de hexose-fosfato usadas para realimentar a via. Essa reciclagem é feita em células que não precisam mais de pentose-fosfato, mas que continuam demandando NADPH: a fase não oxidativa converte 6 moléculas da pentose em 5 moléculas da hexose, o que permite a produção contínua de NADPH e a conversão de glicose-6-fosfato em CO2 (fase oxidativa). Essa conversão é feita pela transferência de esqueleto carbônico entre os compostos. 
OBS: Já que o substrato da via das pentoses-fosfato, a glicose-6-fosfato, é o primeiro intermediário metabólico da glicólise, como a célula vai saber se ela precisa, a partir da glicose-6-fosfato, utilizar o caminho da via das pentoses-fosfato ou da via glicolítica para a continuidade da degradação de carboidratos? O caminho metabólico a ser seguido é definido pelas demandas da célula e pela concentração de NADPH disponível no citoplasma. Se, na célula, há grande disponibilidade de NAPH, não é necessária a via das pentoses-fosfato, já que é ela a responsável por produzir esse potencial redutor. Essa grande disponibilidade de NADPH, então, inibe a via das pentoses-fosfato, fazendo com que a glicose-6-fosfato siga o caminho da glicólise. Caso haja demanda de NADPH pela célula, isto é, quando há pouca disponibilidade de NADPH, a célula utiliza a via das pentoses-fosfato para gerar esse potencial redutor. 
Descarboxilação oxidativa do piruvato e ciclo do ácido cítrico
*A glicólise é a primeira etapa para a oxidação completa da glicose. Organismos anaeróbicos ou anaeróbicos facultativos podem oxidar o piruvato, produto da glicólise, em lactato (fermentação lática) ou em etanol (fermentação alcoólica). Já os organismos aeróbicos (e os anaeróbicos facultativos também) oxidam o piruvato em H2O e CO2, com liberação de energia, a partir do ciclo do ácido cítrico e da cadeia respiratória (respiração celular).
OBS: A oxidação completa da glicose produz CO2 e H2O. 
*Respiração celular: processo molecular por meio do qual as células consomem O2 e liberam CO2 e energia (parte dela é conservada para o uso da própria célula). Esse fenômeno é dividido em 3 estágios:
-1º (descarboxilação oxidativa do piruvato e produção de Acetil-CoA): nessa etapa, compostos orgânicos, como glicose, ácidos graxos e alguns aminoácidos, são oxidados a Acetil-CoA (grupo acetil ligado à coenzima A), que são fragmentos de dois carbonos. No caso da glicose, ela é oxidada, por meio da glicólise, em 2 moléculas de piruvato, que sofrem descarboxilação oxidativa, gerando 2 moléculas de acetil-CoA (substrato para o ciclo do ácido cítrico). 
#Em relação à oxidação completa da glicose (respiração celular) em específico (não estou falando de outras biomoléculas, como aminoácidos), a primeira etapa desse processo é a glicólise, em que uma molécula de 6 carbonos (glicose) é oxidada em 2 moléculas de 3 carbonos cada uma (2 moléculas de piruvato). Portanto, não houve descarboxilação!! Em condições aeróbicas (em condições anaeróbicas, seriam as fermentações, e não a respiração celular), essas 2 moléculas de piruvato, obtidas a partir da glicólise (ocorre no citoplasma), são transferidas para a mitocôndria e sofrem descarboxilação oxidativa. Nessa descarboxilação, o piruvato é oxidado em 2 moléculas de acetil-CoA e a coenzima NAD é reduzida a NADH. 
#Descarboxilação oxidativa do piruvato: esse processo ocorre na matriz mitocondrial e é catalisado por um complexo multienzimático, no qual uma série de intermediários químicos permanece ligada às enzimas à medida que o substrato é transformado no produto final. As 2 moléculas de piruvato, entretanto, são produtos da glicólise, que ocorre no citoplasma da célula. Portanto, os piruvatos devem ser transportadospara a matriz mitocondrial. Os piruvatos, então, se difundem pela membrana mitocondrial externa e são transportados por carreadores mitocondriais de piruvato, presentes na membrana mitocondrial interna, para a matriz mitocondrial (é um transporte passivo). Na matriz da mitocôndria, o piruvato (3 carbonos; 1 grupo carboxila: COO-) sofre descarboxilação: o grupo carboxila é liberado como CO2, sobrando, na molécula de piruvato, um grupo de 2 carbonos, que é o grupo acetil/acetila. Esta é ligada à coenzima A, cuja função é transportar esqueletos carbônicos. A descarboxilação oxidativa do piruvato é uma reação irreversível e altamente exergônica. 
#Complexo multienzimático da descarboxilação oxidativa do piruvato: o complexo multienzimático piruvato-desidrogenase (PHD) é constituído por 3 enzimas, que catalisam sequencialmente a reação de descarboxilação do piruvato, e por 5 coenzimas (entre elas, a coenzima A). A coenzima A possui um grupo tiol muito reativo, que, ao se ligar ao grupo acetil/acetila/acetato do piruvato, forma um tioéster, que é o acetil-CoA. O grupo acetil/acetila é comumente transferido do acetil-CoA (grupo acetil/acetila ligado à coenzima A, formando um tio éster) para aceptores, devido à elevada reatividade do tiol e à sua energia de ativação padrão relativamente alta para a hidrólise. A descarboxilação oxidativa do piruvato ocorre em 5 etapas: 
I) O carbono 1 do piruvato (COO-) é liberado como CO2, e o carbono 2 do piruvato (que forma o grupo acetil/acetila) se une ao TPP (uma das coenzimas, ligada à enzima 1), formando o grupo hidroxietila. Essa etapa é a mais lenta e, consequentemente, limita a velocidade da reação global;
II) O grupo hidroxietila é oxidado a acetila, e os dois elétrons removidos nessa reação reduzem a ligação S-S do lipoato (outra coenzima, ligada à enzima 2) a dois grupos tiol (-SH);
III) A acetila produzida na reação anterior de oxirredução é ligada à coenzima A, formando o acetil-CoA, que é liberado;
IV) A enzima 3 transfere 2 H da coenzima lipoato (com 2 grupos -SH) ao FAD da enzima 3, formando o FADH2;
V) O FADH2 transfere um íon hidreto ao NAD+, que se reduz a NADH. 
#Resumo: 
I) O piruvato, produto da glicólise, é transportado para a matriz mitocondrial pelo carreador mitocondrial de piruvato.
II) O piruvato é convertido em acetil-CoA, o metabólito que dá início ao ciclo do ácido cítrico, pelo complexo da piruvato-desidrogenase.
III) O complexo da PDH é composto por várias cópias de três enzimas: E1 (ligada ao cofator TPP), E2 (ligada ao grupo lipoil) e E3 (com as coenzimas NAD+ e FAD).
IV) E1 catalisa a primeira descarboxilação do piruvato, produzindo hidroxietil-TPP, e, então, a oxidação do grupo hidroxietila a um grupo acetila. Os elétrons dessa oxidação reduzem o dissulfeto do lipoato ligado a E2, e o grupo acetila é transferido em uma ligação tioéster a um grupo ¬SH do lipoato reduzido.
V) E2 catalisa a transferência do grupo acetila para a coenzima A, formando acetil-CoA.
VI) E3 catalisa a regeneração da forma dissulfeto (oxidada) do lipoato; os elétrons passam primeiramente ao FAD, e, então, ao NAD+.
VII) Os braços longos de lipoil-lisina movem-se livremente entre o sítio ativo de E1
e os sítios ativos de E2 e E3, prendendo os intermediários ao complexo enzimático e possibilitando a canalização do substrato.
OBS: A enzima 2 possui braços flexíveis, onde se ligam a enzima 1 e a enzima 3. Essas 3 enzimas, então, estão unidas entre si por esses braços, o que permite que os intermediários das reações catalisadas por elas permaneçam canalizados em seus sítios ativos. Essa canalização do substrato favorece a reação, já que o intermediário não é liberado no meio, evita que o grupo acetila seja roubado por outras enzimas que também têm o grupo acetila como substrato e mantém alta a concentração do substrato na superfície da enzima. 
-2º (ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs): nessa etapa, o acetil-CoA (produto da descarboxilação oxidativa do piruvato oriundo da glicólise ou da oxidação de ácidos graxos, proteínas...), entra no ciclo do ácido cítrico e é oxidado a 2 moléculas de CO2, liberando energia (conservada na forma de 1 GTP ou 1 ATP) e gerando potencial redutor na forma de 3 moléculas de NADH e 1 molécula de FADH2 (coenzimas reduzidas transportadoras temporárias de elétrons). Esse ciclo ocorre em 8 etapas, catalisadas por enzimas:
I) Formação do citrato: o acetil-CoA (2C) e o oxalacetato (4C) se condensam (entrada de água), formando o citrato (6C) e liberando a coenzima A (CoA-SH). Nessa condensação, o carbono da metila (CH3) do grupo acetila é unido ao grupo carbonila (Carbono 2) do oxalacetato. Essa reação é irreversível e catalisada por enzima. 
II) Formação de isocitrato: o citrato é desidratado (perda de H2O) e transformado no intermediário cis-aconitato (6C). Em seguida, o cis-aconitato (fica posicionado no sítio ativo da enzima) é reidratado (entrada de H2O) e transformado em isocitrato, composto de 6 carbonos similar ao citrato, mas com grupo OH localizado em outra posição. Essa reação é reversível e catalisada por enzima. 
III) Oxidação do isocitrato (6C) a α-cetoglutarato (5C) e a CO2: o isocitrato sofre uma descarboxilação oxidativa, perdendo 1 carbono na forma de CO2 e produzindo o α-cetoglutarato. Essa descarboxilação é facilitada pela oxidação do grupo OH do isocitrato à carbonila (C=O) no α-cetoglutarato. Essa reação é irreversível, catalisada por enzima e nela ocorre a redução do NAD+ em NADH. 
IV) Oxidação do α-cetoglutarato (5C) a succinil-CoA (4C) e a CO2: o α-cetoglutarato sofre uma nova descarboxilação oxidativa, perdendo 1 C na forma de CO2 e gerando, pela entrada da coenzima-A, succinil-CoA (possui uma ligação tio éster com elevada energia livre padrão de hidrólise). Essa reação é irreversível, catalisada por um complexo multienzimático e nela ocorre a redução de NAD+ em NADH. 
V) Conversão de succinil-CoA (4C) em succinato (4C): a ligação tioéster do succinil-CoA é rompida, liberando uma grande quantidade de energia. Parte dessa energia é conservada na forma de ATP ou de GTP. Nessa reação, a enzima é fosforilada, transferindo seu grupo fosfato (FANS) ao ADP, formando ATP, ou ao GDP, formando GTP. Assim, a partir dessa transferência de grupo e da saída da coenzima-A, o succinil-CoA é transformado em succinato. Essa reação é reversível e catalisada por uma enzima inserida na membrana mitocondrial interna e formadora da cadeia transportadora de elétrons. 
VI) Oxidação do succinato (4C) a fumarato (4C): o succinato é oxidado a fumarato (introdução de uma ligação dupla no fumarato), e o FAD é reduzido a FAH2 (o succinato perde 2H para o FAD). Essa reação é reversível e catalisada por enzima.
VII) Hidratação do fumarato a malato: pela adição de H2O à dupla ligação do fumarato, este se transforma no malato (contém um grupo OH). Essa reação é reversível e catalisada por enzima.
VIII) Oxidação do malato a oxalacetato: o grupo OH do malato é oxidado, gerando oxalacetato (apresenta C=O), e o NAD+ é reduzido a NADH. Essa reação é irreversível e catalisada por enzima. 
OBS: Ao final da via do ciclo de Krebs, o oxalacetato é regenerado, podendo se condensar ao grupo acetil do acetil-CoA, reiniciando o processo. O ciclo de Krebs é uma via metabólica cíclica, já que um substrato é convertido em um produto e, simultaneamente, um componente inicial da via é regenerado.
Equação geral do Ciclo de Krebs:
Acetil-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi --> 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + coenzima A
Além de permitir a oxidação do grupo acetil da molécula de acetil-CoA, gerando oxalacetato, o ciclo de Krebs apresenta outras funções. Alguns intermediários metabólicos dessa via são utilizados como precursores para a biossíntese de outras moléculas complexas (o cilco de Krebs, por sintetizar biomoléculas, possui papel no anabolismo). Por isso, as células possuem mecanismos capazes de regenerar esses intermediários, que são as reações anapleróticas. 
>O citrato é precursor para a síntese de ácidos graxos e esteróis
>O α-cetoglutaratoé precursor para a síntese de aminoácidos e de bases nitrogenadas púricas
>O succinil-CoA é precursor para a síntese do grupo heme
>O oxalacetato é precursor para a síntese de aminoácidos, de bases nitrogenadas pirimídicas e de glicose por gliconeogênese (o oxalacetato é precursor para a síntese de fosfoenolpiruvato, que, por sua vez, é precursor tanto para a síntese de glicose, chamada de gliconeogênese, quanto para a síntese de aminoácidos e de bases nitrogenadas pirimídicas). Para a reposição do oxalacetato, uma enzima promove a carboxilação do piruvato (3C), transformando-o em oxalacetato (4C). A enzima que catalisa essas carboxilação é regulada pelo acetil-CoA: quando os níveis de acetil-CoA estão baixos, a atividade dessa enzima é nula, mas, quando os níveis de acetil-CoA estão elevados, essa enzima é ativada. Uma outra reação anaplerótica de reposição do oxalacetato é aquela em que uma enzima promove a carboxilação do piruvato (3C) em malato (4C), o qual é transformado, posteriormente no ciclo de Krebs, em oxalacetato. Outra reação é aquela em que o fosfoenolpiruvato (3C) sofre carboxilação, produzindo oxalacetato (essa reação promove, também, a fosforilação do GDP em GTP, que configura o FANS). Uma outra enzima catalisa uma outra reação de carboxilação do fosfoenolpiruvato em oxalacetato, mas, nesse caso, não há conservação de energia na forma de GTP. 
O ciclo de Krebs é regulado por feedback: o aumento dos níveis de certos produtos e compostos como o ATP e o NADH inibem algumas enzimas dessa via metabólica, mas compostos como o ADP, o NAD+, o Ca2+ e a coenzima A, por exemplo, atuam como ativadores de certas enzimas do ciclo de Krebs. Ex: na reação de conversão do piruvato em acetil-CoA, o aumento da produção de acetil-CoA inibe a enzima que catalisa essa reação, mas a coenzima A, o NAD+ e o Ca2+ atuam como ativadores da enzima que catalisa essa conversão. 
O ciclo de Krebs é uma via anfibólica, já que participa tanto do catabolismo (degradação do grupo acetil da molécula de acetil-CoA) quanto do anabolismo (seus intermediários metabólicos são precursores para a síntese de algumas biomoléculas). É a via que mais gera potencial redutor e a única via capaz de oxidar o grupo acetil nas condições celulares. 
-3º: nessa etapa, as coenzimas reduzidas são oxidadas, doando/transferindo prótons e elétrons. Esses elétrons são transferidos ao O2 via uma série de moléculas carreadoras de elétrons (cadeia transportadora de elétrons). O O2, aceptor final de elétrons, recebe esses elétrons e se reduz à água. Esse processo de transferência de elétrons é uma reação de oxirredução e libera energia (uma parte dela é conservada na forma de ATP, que é acoplado à cadeia transportadora de elétrons: fosforilação oxidativa). 
Gliconeogênese e Glicogênese
*A glicose possui papel central no metabolismo dos seres vivos, uma vez que é o principal “combustível” celular (a sua degradação é essencial para a conservação de energia na forma de ATP e, consequentemente, para a ocorrência dos processos metabólicos e manutenção da vida). A glicose pode ser obtida de fontes exógenas (alimentação) ou de fontes endógenas (a obtenção de glicose se dá pela mobilização das reservas de glicogênio, em animais, e de amido, em vegetais ou pela síntese desse composto). Em mamíferos, as principais reservas de glicogênio encontram-se no fígado (manutenção da glicemia) e nos músculos (uso próprio). A maioria das células não possui uma reserva própria de glicose, assim como os músculos e, por isso, depende da glicose presente no sangue (portanto, é necessário sempre manter a homeostase glicêmica). 
*Gliconeogênese: no jejum, os níveis de glicose sanguínea baixam, e, para que as células continuem realizando seus processos metabólicos, é necessário que haja glicose circulante no sangue. Para isso, pode-se mobilizar as reservas de glicogênio (fígado ou músculos), o que, geralmente, é insuficiente para atender às demandas de glicose durante jejum prolongado ou atividade física intensa e para manter estável a glicemia. Assim, para manter a glicemia, o organismo utiliza a ferramenta da gliconeogênese, ou seja, a síntese de glicose a partir de precursores que não são carboidratos. 
-A gliconeogênese é uma via metabólica anabólica (síntese de compostos mais complexos e com maior energia a partir de compostos mais simples e com menor energia) e ocorre em todos os seres vivos (as reações são, basicamente, as mesmas, o que muda é a regulação, as demandas e os precursores dessa via). 
-Em mamíferos, o fígado é o principal órgão responsável pela gliconeogênese (além de mobilizar suas reservas de glicogênio para a manutenção da glicemia). 
-Os principais precursores da gliconeogênese são: piruvato, lactato, glicerol, certos aminoácidos e intermediários do ciclo do ácido cítrico. 
-A gliconeogênese é a via metabólica anabólica correspondente à glicólise: a primeira é uma reação anabólica que sintetiza glicose, e a segunda é uma reação catabólica que degrada glicose. Entretanto, embora sejam correspondentes, não são vias metabólicas iguais que ocorrem em sentidos opostos, já que glicólise e gliconeogênese compartilham a maioria das reações, mas não compartilham 3 delas. A maioria das reações glicolíticas é reversível e, por isso, correspondente às reações gliconeogênicas: 7 das 10 reações enzimáticas que ocorrem na glicólise são compartilhadas com a gliconeogênese (isso garante que sejam usadas as mesmas enzimas e que o processo seja econômico). Entretanto, 3 reações são irreversíveis (são as reações altamente exergônicas), havendo, assim, caminhos químicos diferentes (enzimas diferentes) para cada via metabólica: conversão de glicose em glicose-6-fosfato (glicólise) segue uma caminho diferente da conversão de glicose-6-fosfato em glicose (gliconeogênese), conversão de frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato (glicólise) segue um caminho diferente da conversão de frutose-1,6-fosfato em frutose-6-fosfato (gliconeogênese), e conversão de fosfoenolpiruvato em piruvato (glicólise) segue um caminho diferente da conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato (gliconeogênese). A existência de 3 reações não compartilhadas entre essas vias explica a Regulação Recíproca das Vias Catabólicas e Anabólicas Correspondentes: quando a via glicolítica está ocorrendo ativamente, a via gliconeogênica está suprimida, impedindo que a glicose seja degradada e sintetizada simultaneamente (essas vias são reguladas de forma independente). Portanto, o caminho químico da gliconeogênese é diferente, com enzimas diferentes catalisando reações muito exergônicas e irreversíveis. 
OBS: Nos animais, a molécula de acetil-CoA não é utilizada como precursora para a gliconeogênese, já que não há uma reação de transformação do acetil-CoA em piruvato, um dos precursores para a gliconeogênese (a descarboxilação oxidativa do piruvato em acetil-CoA é uma reação irreversível). Em células vegetais, o acetil-CoA é utilizado como precursor para a gliconeogênese. 
-A gliconeogênese ocorre em 10 etapas, sendo 7 delas iguais as da glicólise (mas com enzimas diferentes) e 3 delas específicas para essa via. Essas 3 etapas únicas, que não ocorrem na glicólise, são chamadas de reações de contorno. 
1ª reação de contorno (conversão de piruvato, produto da glicólise, em fosfoenolpiruvato): essa reação ocorre tanto mitocôndria quanto no citoplasma e é feita em 4 etapas. 
>Carboxilação (entrada de CO2) do piruvato, às custas de ATP, em oxalacetato (ocorre na mitocôndria):
Piruvato + HCO3- + ATP ---> Oxalacetato + ADP + Pi
>Conversão do oxalacetato em malato, a partir da oxidação do NADH (ocorre na mitocôndria): como a membrana da mitocôndria não possui transportador para o oxalacetato, este, antes de ser transportado para o citoplasma, é convertido em malato, que possui transportador mitocondrial. 
Oxalacetato + NADH + H+ ---> malato + NAD+
>Conversão de malato em oxalacetato, a partir da redução do NAD+: o malato é transportado para o citoplasma por um transportador específico presentena membrana mitocondrial interna e reoxidado a oxalacetato (ocorre no citoplasma):
Malato + NAD+ ----> Oxalacetato + NADH + H+
>Conversão (descarboxilação) de oxalacetato, às custas de GTP, em fosfoenolpiruvato: a partir do fosfoenolpiruvato, é possível sintetizar glicose (ocorre no citoplasma). 
Oxalacetato + GTP ----> Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP
Reação global de conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato: 
Piruvvato + ATP + GTP + HCO3- ---> Fosfoenolpiruvato + ADP + GDP + Pi + CO2 ΔG′°>0
OBS: Para converter piruvato em fosfoenolpiruvato, são gastas 2 moléculas de alta energia: 1ATP e 1GTP. Como o piruvato tem 3 carbonos, são necessárias 2 moléculas de piruvato para formar 1 moléculas de glicose (6 carbonos) e, consequentemente, 4 moléculas de alta energia (2ATPs e 2GTPs). 
OBS: Nessa reação de conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato, ocorre carboxilação (entrada de CO2) e posterior descarboxilação (saída de CO2). 
OBS: Outra reação de contorno que converte piruvato em fosfoenolpiruvato é a que utiliza lactato como precursor: conversão de lactato em piruvato e, depois, em fosfoenolpiruvato. O lactato é obtido a partir da glicólise anaeróbica (fermentação láctica) que ocorre, sobretudo, nos músculos.
>No citoplasma, o lactato, a partir da redução do NAD+, é convertido em piruvato. 
>Na mitocôndria, o piruvato, às custas de ATP, sofre carboxilação (entrada de CO2) e é convertido em oxalacetato.
>Na mitocôndria, o oxalacetato, às custas de GTP, sofre descarboxilação e é convertido diretamente em fosfoenolpiruvato, que sai da mitocôndria e vai para o citoplasma. 
OBS: Na reação cujo precursor é o piruvato, o oxalacetato é convertido, primeiramente, em malato, que, então, é reoxidado a oxalacetato. Essa oxidação e posterior reoxidação ocorre para que seja gerado potencial redutor (NADH), o qual, na reação cujo precursor é o lactato, já é gerado quando o lactato é convertido em piruvato, sendo, assim, desnecessário converter, primeiramente, oxalacetato em malato. Em ambas as reações, o pontencial redutor é requerido para a continuidade das reações de gliconeogênese. 
2ª reação de contorno (conversão de frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato): depois de formado na 1ª reação de contorno, o fosfoenolpiruvato segue o mesmo caminho químico da glicólise, mas no sentido oposto (as enzimas são as mesmas). Após 5 reações (iguais as da glicólise, mas no sentido oposto), o fosfoenolpiruvato é convertido em frutose-1,6-bifosfato. Por ser uma reação altamente exergônica e irreversível na glicólise, a reação seguinte de conversão de frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato é catalisada por uma enzima diferente da que catalisa a mesma reação, mas no sentido glicolítico. Por meio da hidrólise do seu grupo fosfato, a frutose-1,6-bifosfato é convertida em frutose-6-fosfato, uma reação altamente exergônica. 
Frutose-1,6-bifosfato + H20 ---> Frutose-6-fosfato + Pi
3ª reação de contorno (conversão de glicose-6-fosfato em glicose): a primeira reação da glicólise (conversão de glicose em glicose-6-fosfato) é irreversível. Desse modo, a reação inversa e anabólica (gliconeogênese) de conversão de glicose-6-fosfato em glicose (a última reação da gliconeogênese) segue um caminho químico diferente (enzimas diferentes). A partir da hidrólise de seu grupo fosfato (defosforilação), a glicose-6-fosfato é convertida em glicose, uma reação altamente exergônica e catalisada pela enzima glicose-6-fosfatase. 
Glicose-6-fosfato + H2O ---> Glicose + Pi
OBS: A glicose-6-fosfatase é uma enzima presente nos hepatócitos e inexistente nas células musculares. Os miócitos, portanto, não são capazes de defosforilar a glicose-6-fosfato para que a glicose saia da célula e mantenha a glicemia. Nos hepatócitos, a enzima glicose-6-fosfatase está inserida na membrana do retículo endoplasmático, e seu sítio ativo está voltado para o lúmen dessa organela. Assim, para que possa ser convertida em glicose, a glicose-6-fosfato é transportada por um transportador até o lúmen do RE, onde sofre hidrólise e é convertida em glicose. Após produzida, a glicose deixa o RE e vai para o citoplasma, de onde é retirada por um GLUT (transportador) a fim de entrar na corrente sanguínea. 
Reação global da gliconeogênse:
2 Piruvato + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 4H2O + H+ ---> Glicose + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2 NAD+
OBS: A gliconeogênse é, portanto, um processo anabólico que gasta 6 moléculas de alta energia (4 ATPs e 2GTPs) e o potencial redutor de 2 moléculas de NADH para produzir glicose. Portanto, é um processo energeticamente dispendioso (alto gasto energético), mas essencial para a manutenção da glicemia. A energia conservada na glicólise (2ATPs) não é suficiente para garantir o processo anabólico correspondentes, que é a gliconeogênse (necessita de 6 moléculas de alta energia). 
OBS: A glicólise e a gliconeogênese são, essencialmente, processos irreversíveis e exergônicos. A glicólise e a gliconeogênese são processos metabólicos correspondentes (o primeiro é catabólico e o segundo é anabólico) e possuem regulação coordenada: quando a glicólise está ocorrendo ativamente, a gliconeogênese não está. 
OBS: A gliconeogênese é um mecanismo utilizado pelo organismo em situações de jejum prolongado e de exercício físico intenso (como as reservas de glicogênio no fígado e nos músculos não são suficientes para suprir a falta de glicose no sangue, é utilizada a gliconeogênese, que é a síntese de glicose). No caso do esforço físico intenso, como um levantamento de peso ou 100 metros rasos, os músculos requerem uma grande quantidade de oxigênio e de glicose. Entretanto, a quantidade de O2 (hipoxia) e de glicose que chega ao músculo não é suficiente para garantir a oxidação completa da glicose, gerando ATP. Desse modo, para suprir a falta de glicose, as reservas de glicogênio presentes no músculo são mobilizadas: ocorre a glicogenólise, isto é, a quebra do glicogênio em várias glicoses-1-fosfato e glicoses. As glicoses-1-fosfato, então, são, pela ação enzimática, convertidas em glicose-6-fosfato, que, ao sofrer glicólise anaeróbica (fermentação láctica), vira lactato. A fermentação láctica gera 2 moléculas de ATP, necessárias para a continuidade do exercício físico. Com o fim do esforço físico intenso, o lactato produzido no músculo entra no sangue e chega ao fígado, onde é utilizado como precursor para a síntese de glicose (gliconeogênese). A glicose produzida no fígado é polimerizada como glicogênio (glicogênese: síntese de glicogênio), o qual é reposto nos músculos. Portanto, durante o esforço muscular intenso, ocorrem, nos músculos, a glicogenólise e a glicólise anaeróbica, e, após o esforço muscular intenso, ocorrem a gliconeogênse hepática e a gliconeogênse muscular (esse conjunto de processos é denominado Ciclo de Cori). 
OBS: Glicogenólise é a quebra do polímero de glicogênio em várias glicoses-1-fosfato e glicoses. Gliconeogênese é a produção de glicose a partir de precursores que não são carboidratos (anabolismo). Glicólise é a quebra da molécula de glicose para geração de ATP. Glicogênese é a síntese do polímero de glicogênio. 
*Glicogênese: é a síntese de glicogênio, um polímero de resíduos de glicose, unidos por ligações alfa 1-->4 (linearidade) e alfa 1-->6 (ramificações). Para sintetizar esse composto, é necessário produzir esses 2 tipos de ligação. Etapas da glicogênese:
>Transformação a glicose-6-fosfato em glicose-1-fosfato, por ação enzimática (mudança da posição do grupo fosforila do carbono 6 para o carbono 1).
>Conversão da glicose-1-fosfato em UDP-glicose (nucleotídeo-açúcar): nessa reação, há a condensação entre um nucleosídeo-trifosfato (NTP) e um açúcar-fosfato (nesse caso, a glicose-1-fosfato). A glicose-1-fosfato ataca o fosfato alfa do NTP (fosfato ligado à ribose), promovendo a saída de pirofosfato inorgânico (PPi) a formação de um nucleotídeo-açúcar (NDP-açúcar), que, nesse caso, é a UDP-glicose: resíduo de glicose ligado a 2 grupos fosfato, uma ribose e uma base nitrogenada. 
>Doação do resíduo de glicose