Caderno de bioquímica

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BIOQUÍMICA – P3 
Vídeo-aula 1: Conceitos básicos do metabolismo 
O que é metabolismo? 
São processos químicos que ocorrem dentro dos organismos vivos, cujo objetivo é a 
manutenção da vida. 
Os organismos são organizados em diferentes níveis, dependendo do grau de 
complexidade. 
O organismo humano é muito utilizado como modelo para o estudo do metabolismo. 
Então, sendo um organismo multicelular, ele é composto de diferentes órgãos e tecidos, 
cada um desses com as suas funções específicas. No caso, por exemplo, do fígado, ele 
tem a função de metabolizar gorduras e manter o nível de açúcar no sangue constante, 
entre outras funções. Esse fígado é composto por células, essas células, por sua vez, são 
divididas em organelas e essas organelas têm funções específicas. 
Então, a manutenção desse nível de organização depende da habilidade de troca de 
matéria e energia com o ambiente. E quem vai determinar essa troca vão ser reações 
químicas que compõem o metabolismo. 
A gente pode esquematizar o metabolismo celular como funcionando da seguinte forma: 
essa célula para manter esse nível de organização, ele adquire constantemente formas de 
energia do ambiente que podem ser encontradas em diferentes formas. Os organismos 
fotossintetizantes são capazes de absorver energia luminosa e transformar essa energia 
luminosa em energia química. 
A partir dessas diferentes formas de energia do ambiente, o organismo converte essas 
formas em uma outra forma de energia química que é o ATP. O ATP é considerado uma 
moeda de energia, é uma molécula que contém uma grande quantidade de energia, isso 
porque o ATP é um nucleotídeo. Os fosfatos se ligam entre si através dessas ligações 
fosfoanidrido e esse terceiro fosfato faz com que essa molécula se torne bastante instável, 
portanto ela armazena uma grande quantidade de energia, isso acontece devido a essa 
grande quantidade de carga negativa que a gente vê muito próximo. 
 
Então, utilizando a energia do ATP e diferentes moléculas precursoras que o organismo 
também encontra no ambiente. Ele utiliza esse ATP para produzir as suas biomoléculas, 
formando então essas estruturas bastante complexas. Esse ATP é utilizado como uma 
forma de permitir a síntese dessas estruturas complexas, afinal quando a células for 
sintetizar seu fosfolipídio que, por sua vez, vai estar lá na membrana plasmática. Isso é 
uma síntese e sínteses são processos que precisam de energia, que vai estar no ambiente. 
Para essas células, por sua vez, obter o carbono, o fosfato que vai estar presente lá nesses 
fosfolipídio que está na membrana, ele adquire no ambiente. 
Esse ATP também serve para permitir que determinadas funções que precisam de energia 
possam acontecer, como por exemplo, o transporte de uma determinada substância para 
dentro da célula contra o gradiente de concentração, para fazer um trabalho mecânico 
como movimentar um flagelo de uma bactéria, fazer com que um músculo do organismo 
humano se contraia. Então tudo isso precisa de energia, a estratégia é pegar diferentes 
formas de energia do ambiente, converter essas formas de energia em ATP e quando esse 
ATP perde o último fosfato da sua molécula, isso libera energia e essa energia é então 
utilizada para esses processos que precisam de energia para acontecer. 
Então o metabolismo é dividido entre reações do catabolismo e reações do anabolismo, 
as reações do catabolismo são aquelas em que o ATP é sintetizado e por sua vez elas são 
favoráveis em termos termodinâmicos, elas são ditas exergônicas. Aquelas reações que 
precisam de energia para acontecer, como por exemplo as sínteses de biomoléculas, são 
consideradas reações anabólicas e essa energia vai estar na forma do ATP. 
Por que a célula não adquire, não utiliza diretamente as fontes de energia do ambiente 
para poder fazer acontecer esses processos que precisam de energia? É porque isso se 
torna muito mais econômico em termos de operacionalização, por isso que o ATP é 
considerado uma moeda de energia, porque se não teria que ter diferentes processos para 
que cada tipo de energia presente no ambiente fosse utilizado para um determinado 
processo anabólico. 
O metabolismo é formado por uma rede de vias que se interconectam. As vias são uma 
sequência de várias reações, então aqui a gente tem uma via cujo objetivo é a produção 
de D. Então, muitas das vezes para gente produzir um determinado produto com uma 
única reação isso não é possível. Às vezes, a gente tem que ter uma estratégia em que a 
gente tem diferentes reações até que aquele produto que a gente tem interesse seja 
sintetizado. Então, a gente pode imaginar uma via, no caso essa via hipotética se destina 
a produzir D, e ela é uma sequência de diferentes reações até que D seja formado. 
 
 
Existem conceitos básicos para essas reações acontecerem. A primeira coisa é que essas 
vias são sempre termodinamicamente favoráveis e o parâmetro termodinâmico que diz se 
uma reação é favorável, é exergônica, é espontânea ou não, é a energia livre de Gibbs. O 
ΔG de todas as vias metabólicas é negativo, dizendo então que elas são favoráveis 
termodinamicamente. O ΔG sendo negativo, isso significa que o estado inicial tem nível 
de energia maior do que o estado final. 
Então numa via hipotética como essa com diferentes intermediários (B, C), se eu for 
observar o nível de energia desses diversos componentes, a gente vai ver que vai partir 
de um componente a, que é o estado inicial de um nível maior de energia, vai chegar no 
produto final com um nível menor de energia. O delta G seria então o nível de energia do 
produto menos o nível de energia do estado inicial. Se o estado final tem um nível de 
energia menor do que o inicial, isso significa que há uma quantidade de energia liberada, 
por isso que o processo é favorável, é espontâneo. 
 
A gente também pode determinar o diferencial de energia do estado inicial para o estado 
final como sendo o somatório do delta G das várias reações parciais. Então, o delta G 
entre A e D também pode ser expresso como o delta G da reação parcial AB + delta G da 
reação parcial BC + delta G da reação parcial CD. O somatório do delta G dessas 
diferentes reações vai ser menor do que zero. Isso significa que para célula produzir B a 
partir de A usando essas mesmas reações só existe um caminho. As vias são sempre 
irreversíveis, porque o delta G é negativo. 
Ou seja, as vias metabólicas sempre vão fluir em uma única direção. Não é possível voltar 
de D para A usando essas mesmas reações, porque se a gente inverter o sentido o delta G 
com essas mesmas reações será maior que zero, portanto, endergônico, não espontâneo e 
não favorável termodinamicamente. 
Agora isso não significa que as células não tenham estratégias de converter um 
determinado produto naquele substrato inicial, só que o caminho tem que ser diferente. 
Uma outra condição para o funcionamento das vias metabólicas é que ela têm que ser 
favoráveis cineticamente, então os parâmetros termodinâmicos não ditam os parâmetros 
cinéticos. Eu posso ter uma reação com delta G negativo, mas não necessariamente essa 
reação, essa via será favorável cineticamente. Então, para que as reações do metabolismo 
sejam favoráveis cineticamente cada uma dessas reações tem que ter assistência de uma 
enzima. A partir da junção das enzimas, as vias metabólicas se tornam também favoráveis 
cineticamente compatíveis com a sobrevivência com a manutenção da vida. 
Como a gente está vendo aqui, tem a possibilidade A ser convertido em D e de D ser 
convertido em E. É obvio que as vias são diferentes, mas dentro de uma célula há essas 
duas possibilidades e isso nunca pode acontecer. A gente não pode ter vias opostas 
funcionando ao mesmo tempo, porque isso não leva a função nenhuma para o organismo 
e pelo contrário, provavelmente, vai haver um desperdício de energia, isso acaba sendo 
não favorável para o organismo.Então, como é que as escolhas são feitas? Novamente para a manutenção da vida é 
necessário que haja um intercâmbio de matéria e energia que vem do ambiente e também 
tem que haver um alto grau de comunicação e controle. O metabolismo celular, além de 
ser formado por diversas reações, reações essas sequenciais que formam uma via, a via 
ser favorável termodinamicamente, ser favorável cineticamente pela assistência desses 
catalisadores que são as enzimas que por sua vez são as proteínas também tem que ter um 
nível de regulação para que aconteça uma determinada via em detrimento de outra 
dependendo do que está acontecendo com essa célula no ambiente e dependendo das 
condições fisiológicas dessa célula. Então quem vai fazer esse controle é também a 
enzima. As enzimas têm uma dupla função, elas têm a função de acelerar a reação, então 
tornando a reação favorável cineticamente e ela também tem a função de controlar o 
metabolismo, porque as enzimas são proteínas e essas proteínas podem estar em 
diferentes estados, mais ou menos ativos e isso consequentemente vai ter um efeito no 
favorecimento de uma via em detrimento de outra. 
 
 
AULA 2: Bioenergética 
Bioenergética é o estudo das transformações de energia nos seres vivos e os processos 
químicos envolvidos nessas transformações. 
Os parâmetros termodinâmicos que descrevem as transformações de energia que ocorrem 
nas reações química são especificados por essa equação: 
 
Delta G é a variação da energia livre de Gibbs. Se a gente tem um delta G menor que zero 
isso está relacionado a energia útil, energia capaz de executar trabalho quando a reação 
vai dos reagentes para os produtos e também significa que a reação é espontânea no 
sentido de formação do produto e espontaneidade, nesse caso, significa que não é 
necessário adicionar energia para que essa reação aconteça no sentido de formação dos 
produtos. 
Delta H é a variação de entalpia. Um delta H menor do que zero significa que calor está 
sendo liberado dessa reação e são a uma temperatura e pressão constante. 
T é a temperatura em Kelvin. 
Delta S é a variação de entropia. Delta S maior do que zero significa que o sistema se 
tornou mais desordenado, quer dizer, os produtos estão em um estado mais desordenado 
do que os reagentes. Isso, por exemplo, pode acontecer quando uma molécula grande se 
divide em moléculas menores. 
 
 
Se uma reação é endergônica, não espontânea em uma direção significa que ela vai 
automaticamente exergônica, espontânea na outra. Mas, dentro das células e dos 
organismos, as condições podem ser bem diferentes das condições padrão. 
O que a gente sabe é que as células e os organismos operam em condições de estado 
estacionário, que também é conhecido como homeostase. No estado estacionário, as 
propriedades do sistema não se alteram ao longo do tempo, isso significa que o sistema 
controla a alimentação e a saída do sistema de tal forma que as propriedades do sistema 
não se alteram ao longo do tempo. 
Então, o delta G para umas condições de estado estacionário, que são as condições que 
acontecem dentro dos seres vivos, é dado por essa equação: 
 
Então, uma reação de S reagentes (substrato) se convertendo em produto é igual ao delta 
G° que como a gente viu tá relacionado às condições padrão mais R (constante) que é 2 
calorias por mol/Kelvin. T é a temperatura Kelvin, ln da concentração de produto e 
substrato no estado estacionário. 
O delta G de uma reação com S e P no estado estacionário em homeostase é dado por 
essa equação acima. 
No equilíbrio (quando as concentrações de produto e reagente não se alteram mais, porque 
a reação que forma produto e que degrada produto no substrato acontecem na mesma 
taxa, então nada mais se altera e cada reação tem sua constante de equilíbrio), o delta G 
é igual a zero. 
 
 
Os sistemas biológicos sempre alteram bem distante do 
equilíbrio, porque uma reação que está no equilíbrio não 
pode mais fazer nenhum trabalho devido a energia livre 
de Gibbs nessa condição ser a mínima possível. 
Então, como a gente pode ver na imagem, em uma célula 
viva a concentração de ATP tem que ser muito maior do 
que de ADP no estado estacionário, porque se a gente 
deixa essas concentrações atingirem as concentrações de 
equilíbrio, a quantidade de ADP (barra vermelha) é muito 
maior do que a de ATP e isso significa morte, nada mais 
acontece. 
 
 
Como que a célula faz com que essas concentrações de ATP sejam bem maiores do que 
de ADP? 
O ATP é produzido a partir de fontes de energia do ambiente, então através de reações do 
catabolismo que são exergônicas (delta G < 0), vai haver uma transferência de energia 
dessas formas de energia do ambiente para o ATP e aí a partir de reações de processo que 
precisam de energia que caracterizam as reações do anabolismo, esse ATP vai ser 
hidrolisado, que é um processo que libera energia. O que entra de energia, na verdade, 
nesse sistema é através de formas de energia do ambiente e o que gasta de energia nesse 
sistema são processos que são endergônicos que precisam de energia para acontecer. O 
ATP é apenas uma moeda que vai linkar essas duas condições. 
Então para manter o ATP constante, se tá havendo um consumo maior desse ATP, a 
produção de ATP tem que aumentar. 
 
Para as células se manterem longe do equilíbrio, existem duas estratégias básicas. Uma 
delas é através das reações acopladas. Uma outra estratégia é alterar as concentrações de 
produto e substrato. Então, para a gente ter um delta G negativo, significando que a reação 
é espontânea no sentido de formação de produto, a razão [P]/[S] do estado estacionário 
tem que ser menor que 1. Para essa razão sem menor do que 1 significa que tem que ter 
pouco P ou muito S ou ambos. 
 
O que acontece se a gente aumenta v2? Se v2 aumenta isso significa que a concentração 
de B vai cair e a concentração de C vai aumentar. Esse efeito vai ser automaticamente 
transmitido para as reações vizinhas, porque se B diminui, a reação de A convertendo em 
B vai ser favorecida, ou seja, vai puxar no sentido de formação de B. Por outro lado, se 
C aumenta, a formação de D vai ficar favorecida, porque a gente tem mais C do que D, e 
aí como todo a gente vê que a via metabólica vai funcionar no sentido de A e D, 
simplesmente atuando numa das reações. 
 
Reações Endergônicas e Exergônicas 
 
Isso diz apenas sobre a espontaneidade no sentido de adição ou não de energia do sistema 
para que elas possam acontecem. 
No processo endergônico tem que adicionar energia, o delta G é maior do que zero, 
porque o nível de energia do produto é maior do que dos reagentes. 
No processo exergônico, o delta G é menor do que zero, logo a energia do produto é 
menor dos reagentes, então está liberando energia para o sistema, mas mesmo sendo 
exergônico, isso nada nos diz sobre velocidade em que o reagente está se convertendo 
no produto. O delta G não diz nada sobre a velocidade da reação, diz apenas que uma 
reação exergônica libera energia, não precisa de energia para acontecer e numa reação 
endergônica precisa de energia para que os reagentes sejam convertidos em produto. 
Mesmo uma reação sendo espontânea, ela pode acontecer em segundos, em dias, em anos 
ou até mais tempo ainda. 
 
As reações bioquímicas precisam ser favoráveis cineticamente, além de serem favoráveis 
termodinamicamente e esse favorecimento é dado pelas enzimas, que são os catalisadores 
biológicos. O que as enzimas fazem é diminuir a barreira de energia necessária para que 
os reagentes sejam convertidos no produto e com isso diminuindo essa barreira, a gente 
tem uma aceleração da conversão de reagente em produto. 
 
AULA 3: Regulação enzimática 
A manutenção da vida depende da habilidade de troca de matéria e energia com ambiente, 
mas tão importante quanto é que o organismo deve manter um alto grau de comunicação 
com ambiente e controlartudo o que acontece nesse organismo. 
 
Como que as células, como que os organismos, eles controlam as reações que devem 
acontecer e as que não devem dependendo do que está acontecendo no ambiente e 
dependendo do estado fisiológico dessa célula, desse organismo? 
Esse controle é efetuado pelas enzimas, então as enzimas têm uma dupla função: acelerar 
a formação de produto e controlar e determinar que reações irão acontecer e quais não 
irão dependendo das condições ambientais e fisiológicas. 
Toda via metabólica é catalisada por uma enzima, então aqui a gente vê uma via hipotética 
de A convertendo-se em B, essa reação é catalisada pela enzima E1. B por sua vez se 
converte em C, sendo uma reação catalisada pela enzima E2. C se converte em D, sendo 
catalisada pela enzima E3. 
 
A gente vê nesse esquema que a enzima E1 pode catalisar tanto a conversão de A em B 
quanto de B em A. E a enzima E3 pode converter tanto C em D quanto D em C. Já a 
enzima E2 só catalisa a reação no sentido de B para C. 
Toda via metabólica tem pelo menos uma reação que está longo do equilíbrio, porque a 
atividade da enzima que catalisa essa reação é muito baixa. Essas reações, portanto, são 
determinadas de etapa limitante da via e toda via tem pelo menos uma ou mais reações 
desse tipo. 
Essas etapas limitantes são reação altamente exergônicas, portanto, espontâneas. Isso 
significa que elas são praticamente irreversíveis dentro das condições celulares. 
Por que praticamente irreversíveis? Porque se elas são altamente exergônicas, isso 
significa que o delta G dessas reações é altamente negativo, consequentemente o inverso 
da reação é altamente positivo. Então, muito desfavorável em termos termodinâmicos. 
Então, a gente pode que essas reações são praticamente irreversíveis. 
Essas reações conhecidas como etapa limitante não tem a velocidade determinada pela 
disponibilidade de substrato e sim pela atividade da enzima. 
 
A reação de AB tem um delta G ligeiramente negativo, próximo de zero, mas não é zero. 
A reação de CD tem um delta G ligeiramente negativo, então favorável 
termodinamicamente. Já a reação de conversão em BC, como a gente vê que é 
irreversível, ela tem um delta G muito negativo, então essa é a etapa limitante dessa via 
hipotética que consequentemente a atividade de E2 irá determinar a velocidade da via 
metabólica AD. Então, por ser uma etapa limitante, em determinadas condições, a 
velocidade dessa reação de conversão em BC é praticamente zero. Se é zero, vai haver 
muito pouco de C ou quase nada, consequentemente isso tem um efeito na formação de 
D. E a conversão de AB e BA vai depender das concentrações existentes nessa condição 
de atividade de E2 baixa. 
 
Vamos passar para uma segunda condição, em que a atividade de E2 aumenta. Se a 
atividade de E2 aumenta, a velocidade v2 aumenta e isso vai ter uma consequência em 
toda a via uma vez que as reações são encadeadas em série. Então, se v2 aumenta, a 
concentração de B diminui e a concentração de C aumenta. 
Se a concentração de B diminui, isso vai ter um efeito de favorecimento de conversão de 
A em B, isso significa que a velocidade inversa de B se convertendo em A vai ser 
praticamente zero, porque se B está sendo constantemente consumido por E2 e sendo 
convertido em C, a sua concentração de B diminui, o que favorece a primeira reação (de 
A em B). 
O mesmo se aplica para reação de C se convertendo em D, porque se v2 aumenta, a 
concentração de C aumenta e isso favorece o sentido de C sendo convertido em D. 
Então, nessa nova configuração, o que a gente vai encontrar na via AD quando v2 
aumenta, quando a atividade da enzima E2 aumenta, é que vai favorecer a formação de 
D e que todas essas reações vão passar a funcionar com uma mesma velocidade, uma vez 
que elas estão interligadas através de equações sequenciais. Então, a gente pode dizer que 
a enzima E2 é a determinante da velocidade da conversão de A em D, apesar de ela não 
ser a única enzima presente nessa via metabólica. 
 
Então, em qualquer via metabólica que a gente for estudar ou for analisar, a enzima ou 
mais de uma enzima, pode ser mais de uma reação, a reação que possui delta G muito 
negativo é a reação que vai determinar a velocidade daquela via e consequentemente, as 
enzimas que catalisam essas reações com delta G muito negativo da via são enzimas eu 
vão determinar a velocidade, o fluxo metabólico. 
 
O QUE FAZ A ATIVIDADE DE UMA ENZIMA AUMENTAR OU DIMINUIR PARA 
FAVORECER OU DESFAVORECER UMA VIA DA QUAL ELA PARTICIPA? 
Existem várias possibilidades. Na parte azulada, a gente vê o nível enzimático, então 
processos que alteram o nível de enzima e consequentemente é obvio que isso afeta a 
velocidade, o fluxo metabólico. Porque se a gente lembrar a velocidade é diretamente 
proporcional a concentração de enzima. 
 
Pela equação de Michaelis-Menten, a gente vê que a velocidade da reação é igual a 
velocidade máxima (constante) vezes a concentração de substrato sobre Km (constante) 
mais a concentração de substrato. 
Então, é óbvio que a concentração de substrato, disponibilidade de substrato afeta a 
velocidade da reação, mas também a concentração de enzima tem um efeito diretamente 
proporcional sobre a velocidade da reação, porque Vmáx nada mais é do que uma 
constante, uma taxa de uma das reação de S se convertendo em P vezes a concentração 
de enzima. 
Se a concentração de enzima aumenta, a velocidade da reação aumenta. 
Então, quais são os processos que alteram a concentração de enzima? 
A gente sabe que a enzima é uma proteína, então ela tem um código no DNA. Para ir esse 
código que está em termos de nucleotídeo que convertendo em um código de aminoácidos 
que é o que constitui uma proteína, inicialmente esse código tem que ser transcrito no 
código de outro nucleotídeo que é o RNA mensageiro, essa mRNA que é uma sequência 
de nucleotídeos vai ser traduzido numa sequência de aminoácidos que é a proteína. Então, 
quanto mais esse processo estiver ativo e em disparo desse processo de transformar um 
código de nucleotídeo em código de aminoácidos, é óbvio que tem a ver com condições 
fisiológicas e ambientais, isso vai afetar o nível de enzima. 
Por outro lado, se esse mRNA mensageiro ao ser produzido, ele é rapidamente degradado, 
isso tem um efeito no nível de enzima. E se essa enzima que foi produzida, ela é 
degradada, isso também afeta o nível de enzima que consequentemente afeta a 
velocidade. Então, todos esses processos que determinam o nível de enzima dentro de 
uma célula vão afetar a via metabólica da qual essa enzima participa. 
Outra forma de controlar, de favorecer ou de desfavorecer o fluxo metabólico é através 
de um processo que a gente chama de compartimentalização (exemplificado no fundo 
rosa). Compartimentalização é separar fisicamente o substrato do catalisador. 
Finalmente, outra forma de favorecer ou desfavorecer uma reação de uma via metabólica 
seria através da regulação da atividade da enzima ou da disponibilidade de substrato. 
Então, formas de controlar a atividade da enzima: a enzima existe e o substrato está 
presente também, mas a reação pode acontecer em uma taxa maior ou menor, porque, por 
exemplo, a enzima está inibida. Então, determinados efetores, determinadas substâncias 
que estão presentes no ambiente intracelular ao se ligarem na enzima, isso pode prejudicar 
a catálise, e consequentemente, a velocidade da reação que essa enzima catalisa. 
Outra forma de regular a atividade da enzima seria por modificação covalente, quer dizer, 
modificar quimicamente determinados resíduos da enzima e isso alterar a atividade dessa 
enzima. E, outra forma seria a atividade da enzima seria afetada pela ligação da enzima 
com outra proteína e aí quando essa ligação acontece isso pode favorecer ou desfavorecer 
a atividade enzimática. 
Então, existem diferentes formas de controlar a atividade de uma enzima,seja pelo nível 
de enzima, que é um processo que depende da síntese e da degradação da enzima, seja 
por compartimentalização que por separar fisicamente a enzima do substrato, e 
finalmente, a parte de controle enzimático que pode se dá por diferentes formas 
(regulação alostérica, inibidores e ativadores, modificação covalente, ligação a uma outra 
proteína, e além disso, a disponibilidade de substrato também pode afetar a taxa de 
reação). 
 
Regulação alostérica 
 
Aqui a gente vê uma enzima, onde tem um lugar para ligar o substrato que é sítio 
catalítico, mas ela tem também outras regiões que a gente chama de regiões regulatórias, 
onde podem se ligar outras substâncias. 
Como a gente vê, nesse caso, o sítio catalítico é adequado para ligação do substrato, uma 
vez ligando ali vai haver formação do produto. Mas, se determinada substância, chamada 
de inibidor, se ligar naquela região regulatória da proteína da enzima, o que vai acontecer 
é que essa ligação vai produzir um efeito na conformação do centro catalítico, como a 
gente vê isso prejudica a ligação do substrato e consequentemente diminui a atividade 
enzimática. Como esse ligante alostérico prejudicou a catálise, a gente chama isso de 
inibidor. 
 
Pode ter também uma situação inversa, na qual o centro catalítico não está em uma 
conformação adequada para ligação do substrato. Para que essa situação altere tem que 
haver a ligação de um outro efetor agora chamado de ativador que se liga nessa região 
regulatória da proteína. Aí quando esse ativador se liga nessa região, o que a gente vê é 
que a conformação do centro catalítico altera e nesse caso favorece a catálise e por isso a 
gente chama de ativador. 
 
As interações que determinam a ligação seja de um inibidor ou seja de um ativador são 
interações do tipo não covalente, então aquele inibidor que é uma substância que está 
presente no ambiente intracelular, ele para interagir com a proteína enzima essa interação 
vai se dá através de interações não covalentes, do tipo iônica, ligação de hidrogênio, 
hidrofóbica, isso vai ser dependente das características do local na enzima onde o efetor 
(inibidor ou ativador) se ligam e também das características do inibidor e do ativador. 
O que favorece ou não a ligação desses efetores sejam inibidores ou ativadores é 
simplesmente uma condição de concentração. Então, a enzima e o substrato estão lá, o 
que faz essa alteração de forma que está determinada pela ligação, por exemplo, no caso 
de um inibidor é simplesmente a concentração de inibidor. Quanto maior a concentração 
desse inibidor nas vizinhanças da enzima, aumenta a chance desse inibidor se ligar nessa 
região. 
 
Disponibilidade de substrato 
Outra condição que pode afetar a taxa de reação é a disponibilidade de substrato. 
Km (constante de Michaelis-Mentem), se ela for alta, isso significa que a afinidade de um 
determinado substrato pela sua enzima é baixa. 
Já o contrário é que Km baixo significa que a afinidade é alta. 
 
 
A tem alta afinidade com a enzima E1 e baixa afinidade com a enzima E2. 
Em altas concentrações de A, a competição de E1 ou E2, quer dizer, o favorecimento de 
formação de B ou C é uma questão de chance, porque a concentração de A é alta. 
No entanto, se essa concentração de A é baixa, vai haver um favorecimento da formação 
de B, porque como a afinidade de E1 por A é alta, a competição será ganha por E1 e não 
haverá a formação de C. 
 
Outra forma de favorecimento das reações é um processo que a gente chama de 
modificação covalente. Existem vários tipos, mas o exemplo da imagem é o da 
fosforilação. 
 
O nome já está dizendo, vai ser formada uma ligação covalente entre determinado resíduo 
da enzima e um grupamento, nesse caso um grupamento fosfato. 
Quais são os resíduos que podem ser fosforilados? Resíduos de tirosina, serina, treonina 
e histidina. 
A enzima pode estar em uma forma não fosforilada. Na presença dessa proteína quinase, 
ela vai transferir o último fosfato do ATP para enzima. Essa enzima pode retornar a forma 
não fosforilada, mas para isso tem que ter uma proteína para quebrar essa ligação 
covalente que foi formada. 
Proteínas que quebram, que hidrolisam essa ligação do fosfato com a enzima são 
fosfatases e aí a enzima retorna a sua forma original. 
Tem proteínas que ao ganhar esse fosfato se tornam mais ativas e tem casos que as 
proteínas se tornam menos ativas. 
Como que as proteínas quinases e as fosfatases reconhecem as enzimas e os locais onde 
devem ser adicionados fosfatos e de onde essas fosfatos devem ser retirados? Isso é uma 
questão de sequência (específica). A enzima tem que ter na sua sequência dessa 
(específica) para que a proteína quinase reconheça essa sequência. 
 
AULA 4: Síntese de ATP 
Para o funcionamento celular para manter a organização dos organismos, sínteses das 
suas diversas biomoléculas, os organismos precisam de energia, pode estar na forma de 
uma energia química ou mesmo em uma forma de energia solar. Então, para que esses 
processos que necessitam de energia possam acontecer, é necessário uma energia, essa 
energia vai estar na forma de uma energia ambiental, só que essa energia ambiental não 
é utilizada diretamente para esses processos que necessitam de energia. 
A estratégia do funcionamento celular é usar essas fontes de energia ambiental para 
produzir o ATP que seria a moeda de energia, isso se dá através de reações do catabolismo 
e depois esse ATP ao liberar o seu fosfato e ADP é um processo que libera energia, essa 
energia então é utilizada então para esses processos que necessitam de energia que são 
características dos processos anabólicos. 
A síntese de ATP a partir de ADP e fosfato é um processo que precisa de cerca de mais 
de 31 kJ/mol e essa energia vem então das reações de catabolismo que liberam energia. 
Por outro lado, esse último fosfato quando ele é liberado do ATP, esse é um processo que 
libera cerca e 30,5 kJ/mol e essa energia que está sendo liberada pode ser usada para 
execução desses diversos processos anabólicos que requerem energia. 
 
 
Uma forma de visualizar essa relação entre catabolismo, que são reações exergônicas que 
liberam energia, e anabolismo, que são processos que necessitam de energia para 
acontecer pode ser visto no esquema simplificado abaixo. 
 
 
Existem na natureza apenas duas estratégias, dois mecanismos pelos quais através das 
reações do catabolismo, as células e os organismos produzem ATP. Seria a fosforilação 
a nível de substrato e a fosforilação oxidativa. A primeira diferença entre esses dois 
mecanismos é a fonte de energia para geração de ATP. 
No caso da fosforilação a nível de substrato, a energia para geração de ATP vai vir através 
de uma ligação química rica em energia, essa ligação química ao ser quebrada libera 
energia e essa energia então é utilizada para fosforilar o ADP gerando o ATP. 
Já no caso da fosforilação oxidativa, a energia para geração do ATP vai vir de reações 
redox. Como a gente vê pela fórmula há uma relação entre o delta G (energia necessária 
para produção do ATP) com uma diferença de potencial. Então se essa energia 
relacionada a reações redox for maior ou igual a 30,5 kJ/mol tem energia suficiente para 
produção do ATP. 
A estratégia de fosforilação a nível de substrato é uma estratégia simples e tem um 
rendimento de ATP baixo por molécula de energia. Já no caso da fosforilação oxidativa, 
o rendimento de ATP é bastante elevado. No entanto, a estratégia de síntese de ATP 
através da fosforilação a nível de substrato não produz nenhum subproduto, como por 
exemplo, o radical livre. Na fosforilação oxidativa, haverá a produção de radical livre e o 
radical livre é uma molécula altamente reativa, portanto, sem controle, o que não vai ser 
bom para o metabolismo celular. 
 
 
 
 
Como é que a energia presente em cada uma dessas moléculas é transferidapara o ATP? 
É óbvio que vai ser sempre através de uma enzima. Então, para que o fosfoenolpiruvato 
libere energia para síntese de ATP, quem vai fazer essa transferência de energia é a 
piruvato quinase. Vemos aqui mais uma função para a enzima. 
 
 
 
 
A outra estratégia de síntese de ATP é a fosforilação oxidativa que é a mesma coisa que 
respiração. Esse mecanismo depende de uma transferência sequencial de elétrons, então 
vai ter várias reações de oxirredução e à medida que esses elétrons são transferidos de 
uma forma sequencial, isso vai levar a formação de um gradiente de prótons e essa vai 
ser a energia então utilizada para a síntese de ATP a partir de uma enzima específica que 
é a ATP synthase. Então, no caso anterior da fosforilação a nível de substrato, a energia 
para síntese de ATP vinha da quebra de uma ligação química rica em energia, agora a 
energia necessária para síntese de ATP vai vir na forma de um gradiente de prótons. 
Como a gente vê na imagem, diferentes fontes de energia, como por exemplo, açúcares, 
polissacarídeos, ácidos graxos, aminoácidos, ao serem oxidados esses elétrons são 
transferidos para determinados carreadores que por sua vez transferem seus elétrons de 
uma forma sequencial. 
À medida que esses elétrons estão sendo transferidos sequencialmente, está havendo a 
transferência de H+ de um compartimento para o outro. No caso aqui um compartimento 
especializado nessa geração de ATP por fosforilação oxidativa é a mitocôndria presente 
nos organismos eucariontes. Essa organela, esse compartimento tem duas membranas, 
uma membrana mais interna e uma membrana mais externa. Então esses H+ estão sendo 
transferidos do interior da mitocôndria que a gente chama da matriz para esse espaço entre 
as membranas da mitocôndria, então isso agora é um estado de energia elevado. Logo, 
essa energia que está na forma dessa maior quantidade de H+ compartimentalizada nesse 
espaço vai ser utilizada por essa enzima (ATP sintase) para gerar o ATP a partir de ADP 
e fosfato. 
A energia presente nesse processo está ligada as reações redox que fazem parte desse 
processo e para gente visualizar a quantidade de energia presente nessas transferências de 
elétrons é só pensarmos na fórmula: 
 
 
 
Outra coisa que é muito interessante é que não necessariamente um combustível precisa 
ser orgânico para ter essa respiração. Então, existem aceptores de elétrons alternativos ao 
oxigênio como por exemplo, sulfato e nitrato podem estar no final da cadeia de 
transferência de elétrons para receber os elétrons e então permitir o transporte de H+ e 
também existem diferentes fontes de energia que não precisam ser fonte de carbono, pode 
estar na forma de energia inorgânica. 
 
AULA 5: Glicólise 1 
 
Glicólise é uma via metabólica que a gente vê aqui no eixo central desse mapa metabólico 
(linha vermelha). É uma via especializada em converter energia dos carboidratos em ATP, 
para isso utiliza o mecanismo de fosforilação a nível de substrato e é uma via que ocorre 
no citosol. É uma via bastante conservada, é encontrada desde seres mais simples, como 
bactérias, até eucariontes superiores. Alguns microrganismos podem utilizá-la 
exclusivamente para crescimento e sobrevivência. Algumas células humanas também a 
utilizam como única via para obtenção de ATP, como é o caso das hemácias. Os embriões 
humanos em estágios bem iniciais utilizam exclusivamente a glicólise para obtenção de 
energia e o mesmo se aplica por vários tipos de câncer que têm preferência por essa via 
metabólica como uma estratégia de obter energia do ambiente. 
 
Os carboidratos podem ser moléculas mais simples, como as hexoses, ou moléculas mais 
complexas. Os carboidratos e açúcares são moléculas poli hidroxiladas com um número 
variável de carbono. No caso aqui, as hexoses têm 6 carbonos. Essas moléculas podem 
ter como um grupamento funcional um aldeído e aí esses açúcares são conhecidos como 
aldoses. Ou podem ter como grupo funcional uma carbonila (entre carbonos) e aí no caso 
são chamadas de cetoses. 
Na imagem, vemos hexoses que são isômeros. Tanto a glicose como a galactose são 
aldoses e a diferença entre as duas é apenas a posição da hidroxila que está no carbono 4, 
portanto, elas são denominadas epímeros. E a frutose por ser uma cetose tem um 
grupamento funcional que é uma cetona. 
Em solução, nós não vamos encontrar essa cadeia na forma linear, então os açúcares 
sofrem uma reação intramolecular. O grupamento aldeído vai reagir com a hidroxila no 
carbono 5, gerando então esse anel de seis membros. Com isso, há o aparecimento de dois 
isômeros dependendo da posição dessa hidroxila, se ela está abaixo do plano do anel 
chamamos de isômero alfa e se ela está acima do plano do anel chamamos de isômero 
beta. 
 
 
Como falado anteriormente, os carboidratos podem se apresentam de uma forma mais 
complexa, como por exemplo, os dissacarídeos. 
 
Os dissacarídeos acima são comumente encontrados na natureza. A lactose é o açúcar 
presente no leite e é composto de galactose e glicose, a ligação entre os dois se dá através 
da hidroxila na posição 1 e 4, então repare que a galactose é o isômero beta e a mesma 
coisa em relação a glicose presente aqui na lactose. 
A sacarose é um dissacarídeo composto por glicose e frutose. Lembrando a frutose tem 
uma carbonila na posição dois, portanto a estrutura cíclica que vai se formar é um anel de 
cinco membros. E aí a ligação entre a glicose alfa e a frutose vai se dá entre as duas 
hidroxilas anoméricas posicionadas no carbono 1 da glicose e no carbono 2 da frutose, 
portanto a sacarose é um açúcar não redutor, porque ambas as hidroxilas anoméricas estão 
envolvidas na ligação desse dissacarídeo. 
Nós temos também a maltose que é um dissacarídeo de glicose e a ligação entre as duas 
glicoses do tipo alfa é entre a hidroxila do carbono 1 com a hidroxila que está no carbono 
4. 
Abaixo vemos um polissacarídeo que é o amido, que é composto por unidades de alfa 
glicose que se ligam entre si através de ligação alfa 1-4, assim como a gente encontra na 
maltose. 
Para que esses carboidratos mais complexos sejam utilizados como fonte de energia é 
necessário enzimas para clivar essas ligações entre os açúcares que compõem esses 
dissacarídeos ou polissacarídeos. Então, por exemplo, para utilização da lactose como 
fonte de energia é necessária uma enzima que é a lactase que vai hidrolisar essa ligação 
entre a galactose e a glicose da lactose. No caso da sacarose, tem que ter uma enzima que 
é a sucrase ou invertase. No caso da maltose, uma glicoamilase. Já no caso do amido, são 
necessárias amilases para que essas diferentes ligações do tipo alfa 1-4 sejam privadas, 
rendendo glicose ou até mesmo maltose, dependendo da enzima. 
 
Os açúcares para serem utilizados têm que ser internalizados. Lembrando que as enzimas 
que fazem parte da via glicolítica e que são enzimas intracelulares presentes no 
citoplasma. Então, primeira etapa para utilização dessa fonte de energia ambiental é o 
transporte desse açúcar para o interior da célula. Tem diferentes formas de transporte, no 
caso os transportadores de glicose utilizam a estratégia de difusão facilitada que não gasta 
energia para a internalização desse açúcar. A internalização e o transporte é apenas 
dependente da concentração. 
Então, se a concentração de glicose, no caso, for maior no ambiente extracelular do que 
no meio intracelular, vai haver entrada de glicose do ambiente para o citoplasma da célula, 
mas esses transportadores também são capazes transportar glicose do interior da célula 
para o exterior, se a concentração intracelular subir muito. 
Existem diferentes transportadores de glicose (cerca de 14 tipos), são expressos 
diferencialmente dependendo do tipo celular. 
O GLUT1 é encontrado em maioria das células. O GLUT2 é encontrado no fígado e ele 
tem uma baixa afinidade pelaglicose, então significa que esse transportador só vai trazer 
glicose para o interior de uma célula do fígado quando a concentração de açúcar no sangue 
estiver alta. Em baixas concentrações de açúcar, esse GLUT2 não vai atuar, porque ele 
tem o Km alto. O GLUT3 está presente, por exemplo, nas células neuronais, ele tem o 
Km baixo, significa que vai sempre haver o transporte de glicose para o interior dos 
neurônios, uma vez que a concentração de glicose no sangue está em torno de 5 milimolar, 
como o Km está em torno de 1 milimolar, esse neurônio vai estar sempre sendo 
alimentado por glicose. E o outro bastante comum é o GLUT4, que está presente no 
músculo esquelético e no tecido adiposo, é um transportador que fica internalizado em 
vesículas e em resposta à insulina, ele se insere na membrana plasmática aumentando 
muito rapidamente a quantidade de transportador GLUT4 na membrana desses tipos 
celulares, garantindo então que o músculo e o tecido adiposo retirem esse açúcar do 
sangue para que ele volte ao normal. 
INSULINA: é um hormônio que sinaliza que o nível de açúcar no sangue está alto. 
 
A glicose está internalizada, foi transportada, então agora a gente vai ver as diferentes 
reações que fazem da via glicolítica. A gente vai dividir a via glicolítica em duas fases, 
uma fase preparatória, que é uma espécie de investimento, onde serão formadas moléculas 
que depois serão capazes de gerar intermediários com ligações químicas ricas em energia. 
Lembrando que a estratégia utilizada pela glicólise para síntese de ATP é a fosforilação 
a nível de substrato que depende de uma ligação química rica em energia para que o ATP 
seja formado. 
 
A primeira reação da via glicolítica é uma reação que vai gastar ATP. Então a reação é: 
glicose + ATP ---- vai dar glicose-6-fosfato, então a hidroxila do carbono 6 vai ganhar 
um fosfato. 
Nessa hidroxila que está presa no carbono 6 e o ATP então é convertida em ADP, a 
enzima que catalisa essa reação é hexoquinase. Depois, a glicose-6-fosfato é isomerizada 
em frutose-6-fosfato, é uma reação catalisada pela fosfohexose isomerase. 
Na terceira reação, uma nova molécula de ATP vai ser gasta para agora fosforilar essa 
frutose no carbono 1, então o produto dessa reação é a frutose 1,6-bisfosfato, tem um 
fosfato preso no carbono 1 e um fosfato no carbono 6, e produz também ADP. Essa reação 
é catalisada pela fosfofrutoquinase-1. 
Na quarta reação, essa molécula de 6 carbonos vi ser clivada em duas moléculas de 3 
carbonos que são: gliceraldeído 3-fosfato e diidroxiacetona fosfato. Essa reação é catalisa 
por uma aldolase, porque essa reação é conhecida como clivagem aldólica. E tem também 
uma isomerase, uma triose fosfato isomerase que é capaz de converter o aldeído em 
cetona e vice-versa e isso vai ser importante como a gente vai ver que apenas o isômero 
aldeído irá alimentar as próximas reações da via glicolítica. Então, essa é uma fase 
preparatória, em que ao invés de produzir ATP, está sendo gasto ATP para produzir essas 
duas moléculas fosforiladas que vão ser necessárias pra produzir, por sua vez, um 
metabólito que tem uma ligação química rica em energia que vai ser utilizado para 
produzir ATP. É óbvio que a obtenção e a geração de ATP nessas próximas etapas da via 
glicolítica terá que ser superior a esses dois ATP gastos inicialmente, porque a finalidade 
da via glicolítica é gerar ATP e não gastar ATP. 
 
Como é, então, que esses diferentes carboidratos, sejam mais simples ou mais complexos, 
vão gerar ATP? Agora a gente tem a fase de pagamento. 
Então, a gente tem o açúcar convertido em gliceraldeído 3-fosfato e diidroxiacetona 
fosfato, pela ação da isomerase a cetona é convertida em aldeído. E aí, somente o 
gliceraldeído 3-fosfato vai continuar alimentar aí a via glicolítica. A primeira reação agora 
é uma reação de oxirredução. 
O gliceraldeído 3-fosfato vai ser oxidado em um carboxílico e vai ser um carboxílico 
fosforilado, mas para essa fosforilação não é gasto ATP e o fosfato vai ser inserido na 
forma de um fosfato inorgânico. Então, se está havendo uma oxidação, um aldeído está 
se oxidando a um carboxílico, alguém tem que receber esses elétrons e quem recebe esses 
elétrons é o NAD. NAD+ é reduzido em NADH. 
Como a gente tem alimentando a via glicolítica uma molécula de glicose que tem seis 
carbonos, então está sendo produzido duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato, 
consequentemente 2 moléculas de 1,3-bisfosfoglicerato e 2 moléculas de NADH. 
NAD na verdade é uma sigla, é um dinucleotídeo, nicotinamida e adenina. 
 
Então, como produtos da glicólise, a gente tem: 2 ATP/glicose, 2 moléculas de NADH e 
NAD+ e duas moléculas de piruvato. 
 
 
AULA 6: Glicólise 2 
Essa aula visa entender como ocorre a reoxidação do NADH produzido durante a 
glicólise. 
Como a gente viu: a partir de fontes de carboidrato para que essa energia seja convertida 
em ATP é necessária a via glicolítica. Por essa via, os açúcares são convertidos nesse 
certo ácido que é o piruvato e durante o processo acontece uma reação de oxidação, onde 
os elétrons são transferidos para o NAD+ que se converte em NADH. Então, para que 
essa via continue produzindo energia a partir de açúcares, é necessária uma forma de 
produzir NAD+ e existem duas formas para que isso aconteça, dependendo das condições 
ambientais (que no caso é a presença de oxigênio ou não) e também no caso de o oxigênio 
estar presente é necessária também a presença de outras vias metabólicas, como o ciclo 
do ácido cítrico que vai oxidar completamente o piruvato a CO2, e é também necessária 
uma cadeia de transporte de elétrons e é justamente por essa cadeia onde o NADH da via 
glicolítica vai ser reoxidado a NAD+. 
Então, na ausência de oxigênio, o piruvato tem que ser reduzido a moléculas, como etanol 
ou lactato, para que esse NADH seja convertido novamente em NAD+ e possa então 
realimentar a via glicolítica. 
 
Em condições anaeróbicas, existem outras alternativas, como por exemplo, a produção 
de lactato e esse processo acontece, por exemplo, em um músculo fazendo um exercício 
muito intenso e aí por falta de oxigênio a única alternativa desse músculo é obter energia 
a partir da glicólise e a reoxidação do NADH vai acontecer através da produção de lactato. 
Essa estratégia também é utilizada pelo eritrócitos que são hemácias, essas células não 
possuem mitocôndria, portanto elas não possuem vias como o ciclo do ácido cítrico e a 
cadeia de transferência de elétrons, então novamente a estratégia de conversão de piruvato 
a lactato é utilizada para reoxidar NADH a NAD+, e muitos organismos, como por 
exemplo, os lactobacilos em condições anaeróbicas também utilizam essa estratégia. 
Uma outra alternativa seria a utilizada pela levedura e não é uma levedura qualquer, é 
uma levedura da espécie Saccharomyces cerevisiae. Essa levedura em condições 
anaeróbicas e em altas concentrações de glicose obtém energia exclusivamente pela via 
glicolítica e para reoxidar o NADH produzido durante a via, ela converte piruvato em 
etanol. 
Em condições de presença de oxigênio, no caso dessa levedura, tem que haver também 
baixas concentrações de glicose para que ela possa respirar esse piruvato e produzir CO2 
e, portanto, reoxidar o NADH. 
 
Quando o piruvato é convertido em lactato, a gente vê que acontece uma redução da 
carbonila nessa hidroxila e aí o NADH pode então ser reoxidado em NAD+ e realimentar 
a via glicolítica. 
 
 
POR QUE A Saccharomyces cerevisiae FERMENTA A GLICOSE EM ETANOL 
MESMO NA PRESENÇA DE OXIGÊNIO? 
Como visto anteriormente, o que determina a fermentação da glicose em etanol por essa 
levedura não é apenas a falta de oxigênio, a falta de oxigênio vai levar a produção de 
etanol, mas é principalmente a concentração de glicose. 
Então, em altas concentrações de glicose, a proteína Snif fica na sua forma desfosforilada 
e nessa forma elaé não ativa. Se ela está não ativa, ela não consegue então fosforilar outra 
proteína que é a Mig1 e nessa forma desfosforilada Mig1 vai se encontrar no núcleo da 
levedura e no núcleo ela vai se posicionar na região promotora de genes que codificam 
proteínas que participam do ciclo do ácido cítrico e da cadeia de transferência de elétrons. 
 
 
Então, se a gente lembrar: as proteínas são codificadas no DNA e para esse código de 
nucleotídeos presentes no DNA ser traduzido em proteína, inicialmente tem que ser 
produzida um outro polinucleotídeo que é o mRNA. Quem catalisa essa reação é a RNA 
polimerase, então ela lê o código que está em uma das fitas do DNA e transcreve esse 
código de nucleotídeos no código de nucleotídeos que está presente no mRNA. Depois 
esse mRNA é traduzido através dos ribossomos das proteínas. Então, se tem uma proteína 
localizada na região promotora do gene, a RNA polimerase não consegue transcrever esse 
código, e consequentemente, não haverá a síntese dessas proteínas. Se essas proteínas 
participam do ciclo do ácido cítrico e da cadeia de transferência de elétrons, o que vai 
acontecer é que essas vias por não terem as proteínas não vão acontecer. Se elas não vão 
acontecer, não tem como o piruvato ser oxidado a CO2 e o NADH não pode se reoxidado 
através dessa cadeia de transferência de elétrons, então a única alternativa que a levedura 
tem nessas condições é a produção de etanol. 
 
Existem outras alternativas para reoxidar o NADH produzido durante a via glicolítica e 
essa reoxidação vai ser função do tipo celular e da presença ou não do oxigênio. 
 
AULA 7: Regulação Glicólise 
Nessa aula veremos que condições aceleram ou desaceleram o fluxo glicolítico. 
O fluxo metabólico é determinado por aquelas reações que são praticamente irreversíveis. 
O que quer dizer isso? Isso quer dizer que essas reações têm o deltaG’ muito negativo, 
dizendo que a reação inversa requer o delta G muito positivo, muita energia para 
acontecer e por isso, elas são ditas praticamente irreversíveis. 
 
Nessa tabela, vemos as dez reações da via glicolítica e marcadas em vermelho estão 
aquelas reações que têm o delta G’ bem negativo. No caso da via glicolítica, nós temos 
três reações com delta G bem negativo. Então, a velocidade dessas reações vai determinar 
a velocidade do fluxo glicolítico. 
 
O que vai determinar essa velocidade, quer dizer, acelerar ou diminuir a velocidade dessas 
reações? 
São as enzimas que catalisam essas reações. Então, se essas enzimas estiverem mais 
ativas, a reação acontece em uma velocidade maior e isso vai se refletir no fluxo 
glicolítico. 
 
Começando pela primeira reação (em vermelho): como a gente pode ver glicose 6-fosfato, 
que é o produto da hexoquinase, ele não alimenta apenas a via glicolítica que tem como 
função a produção de ATP. Glicose 6-fosfato é também um intermediário de outras vias, 
como por exemplo, síntese de glicogênio, via das pentoses. 
Portanto, o que vai afetar a velocidade da hexoquinase que é uma reação que participa da 
via glicolítica, mas que também participa de outras vias metabólicas? Vai ser o nível de 
glicose 6-fosfato. Então, quando o nível de glicose 6-fosfato subir, isso vai ter um efeito 
inibitório sobre a atividade da hexoquinase. 
O nível de glicose 6-fosfato alto significa que a via glicolítica foi desacelerada, portanto, 
glicose 6-fosfato começa acumular. Glicogênio já foi produzido na quantidade adequada 
e por isso vai deixar de usar a glicose 6-fosfato. E a via das pentoses, por sua vez, também 
já teve a sua utilidade. Então, quando esse nível sobe, inibe a atividade da hexoquinase. 
 
No caso particular do organismo humano, o fígado é um órgão compartimento em que 
ele não tem hexoquinase, ele tem glicoquinase. Glicoquinase catalisa a mesma reação que 
a hexoquinase. A gente diz que a glicoquinase é uma isoforma, uma enzima que catalisa 
a mesma reação. No entanto, as características cinéticas dessa enzima glicoquinase são 
bem diferentes. 
A gente vê, por exemplo, que o Km da glicoquinase está em torno de 5 mM e é bem maior 
do que o Km da hexoquinase. Isso significa que quando o nível de açúcar no sangue 
baixar para níveis bem mais baixos do que 5 mM, a glicoquinase vai ter uma dificuldade 
de utilizar a glicose como fonte para poder produzir a glicose 6-fosfato. Então, está bem 
adequada a função do fígado que é manter a homeostase de glicose no sangue. Se o nível 
de glicose no sangue está baixo, esse fígado não deve utilizar essa glicose. Pelo contrário, 
ele deve arranjar substrato para poder produzir glicose e restaurar o nível para em torno 
de 5 mM. 
 
Outra coisa que é interessante no caso da glicoquinase é que ela não é inibida por glicose 
6-fosfato, como a gente viu no caso da hexoquinase e de novo isso está de acordo com a 
função que o fígado desempenha. E aí, essa característica está bem adequada quando os 
níveis de glicose no sangue sobem, o fígado tem que tomar alguma providência no sentido 
de retirar essa glicose do sangue. Ele faz isso gastando glicose e aí é muito interessante 
que essa glicoquinase não seja inibida por glicose 6-fosfato, porque assim o fígado vai 
poder desempenhar essa função no caso de retirar glicose. 
 
A segunda reação que a gente viu que tem um delta G bastante negativo na via glicolítica 
é a terceira reação da tabela catalisada pela fosfofrutoquinase-1. 
Como a gente pode ver essa enzima é inibida por ATP e ativada por ADP e AMP. 
O que significa ATP alto? Significa que a carga energética da célula está alta, e aí como 
a gente sabe esses níveis têm que ser tamponados, não podem nem subir nem descer, são 
mantidos constante. 
Então, se o ATP aumentou significa que as vias catabólicas estão desempenhando a 
função, produzindo ATP, mas esse ATP não está sendo gasto, então a tendência é que 
esse nível suba. Logo, para não subir o ATP vai inibir aquelas vias relacionadas a 
produção de ATP, entre elas, a via glicolítica. 
 
Por outro lado, o que significa AMP e ADP alto? Significa que o ATP está sendo muito 
utilizado. Quando o ATP é utilizado, ele é hidrolisado em ADP + fosfato ou em AMP + 
pirofosfato. Então, se o ATP está sendo muito utilizado, o nível de ATP cai e o de AMP 
e ADP sobem. Esse efeito tem que ser para ativar as vias do catabolismo para elas 
começarem a produzir mais ATP, porque a demanda de energia está muito alta. 
A gente vê claramente isso abaixo: se a gente for medir em uma célula a atividade da 
fosfofrutoquinase-1 em função da presença de altas ou baixas concentrações de ATP, a 
gente vê claramente que o ATP é o inibidor. Então, por exemplo, para uma determinada 
concentração de frutose 6-fosfato que é um substrato dessa enzima, a gente vê que 
precisamos de uma quantidade de frutose 6-fosfato muito maior na presença de altas 
concentrações de ATP do que quando essa 
concentração está baixa. O ATP diminui a atividade 
dessa enzima. 
. 
 
 
Nesse outro gráfico, o experimento foi medir a atividade da 
enzima na presença ou não de ADP, que como a gente vê é 
um ativador, porque na ausência de ADP, é necessária uma 
concentração de frutose 6-fosfato muito maior do que quando 
o ADP está presente. 
 
 
Um outro controlador da atividade da fosfofrutoquinase-1 é o citrato. Como a gente pode 
ver aqui, o produto da glicólise que é piruvato, ele pode continuar a ser metabolizado e 
para isso ele vai ter que ser transportado para mitocôndria, vai ser convertido em acetil-
CoA e este, por sua vez, vai alimentar uma outra via metabólica que é o ciclo do ácido 
cítrico, cujo intermediário a gente encontra o citrato. 
Qual é o objetivo do ciclo do ácido cítrico? Também é muitas vezes produzir ATP, então 
tem que ter uma forma de ligar o ciclo do ácido cítrico com a via glicolítica, só que eles 
acontecem em compartimentos diferentes. Glicólise acontece no citoplasma e o ciclo do 
ácido cítrico acontecena mitocôndria. Então, o citrato vai ser aquele componente que vai 
ligar a via glicolítica cujo objetivo é a produção de ATP com o ciclo do ácido cítrico cujo 
objetivo também é a produção de ATP. Porque se não houvesse uma comunicação, de 
repente o ciclo do ácido cítrico está inibido, mas a via glicolítica poderia continuar 
produzindo o piruvato que, por sua vez, e alimentar esse ciclo. Então, o citrato faz essa 
ponte entre o ciclo do ácido cítrico que é alimentado pela glicólise e a própria glicose. 
A gente vê que o citrato, quando em altas concentrações, ele inibe a fosfofrutoquinase-1. 
 
 
Um outro controlador efetor da fosfofrutoquinase-1 é a frutose 2,6-bisfosfato. Frutose 
2,6-bisfosfato não é intermediário da via glicolítica. O intermediário da via glicolítica é a 
frutose 1,6-bisfosfato. Há uma grande diferença entre esses dois metabólitos, que é a 
posição do segundo fosfato. 
Como a gente vê a frutose 2,6-bisfosfato é um ativador da fosfofrutoquinase-1. Então, 
quando ele está presente, a atividade da enzima é maior. No caso, a atividade foi 
apresentada como uma porcentagem da velocidade máxima em função da concentração 
de substrato da enzima que é a frutose 6-fosfato. A gente vê claramente que na ausência 
de frutose 2,6-bisfosfato, a atividade dessa enzima é bem menor. É necessário cerca de 
40 vezes mais frutose 6-fosfato para que a velocidade seja a mesma. Então, por exemplo, 
para ter 50% da velocidade máxima, é necessário cerca de 0,05 mM de frutose 6-fosfato, 
enquanto na ausência da frutose 2,6-bisfosfato é necessário 2 mM, 40 vezes maior. Então, 
frutose 2,6-bisfosfato é um potente ativador da fosfofrutoquinase-1. 
 
 
O que vai determinar o nível de frutose 2,6-bisfosfato? É o balanço entre essas duas 
enzimas (fosfofrutoquinase-2 e frutose bisfosfatase-2). 
Fosfofrutoquinase-2 produz frutose 2,6-bisfosfato. O que degrada a frutose 2,6-bisfosfato 
é a frutose bisfosfatase-2, então frutose 2,6-bisfosfato volta a ser frutose 6-fosfato, 
retirando fosfato da posição 2 pela ação da frutose bisfosfatase-2. 
Se a atividade da fosfofrutoquinase-2 estiver bem maior do que a frutose bisfosfatase-2, 
o efeito vai ser que a concentração de frutose 2,6-bisfosfato aumenta. O efeito disso na 
via glicolítica é que vai estimular a glicólise, porque a frutose 2,6-bisfosfato é um ativador 
de uma enzima da via glicolítica que é a fosfofrutoquinase-1. Consequentemente, o efeito 
da atividade da fosfofrutoquinase-2 ser maior do que a atividade da frutose bisfosfatase-
2 é estimular a via glicolítica. 
Por sua vez, se a atividade da frutose bisfosfatase-2 estiver maior do que a da 
fosfofruquinase-2, o nível de frutose 2,6-bisfosfato vai cair e a gente viu nesse caso vai 
ter um efeito deletério sobre a atividade da fosfofrutoquinase-1 e isso então diminui o 
fluxo glicolítico. 
 
 
Vamos ver agora o que faz a atividade das enzimas que produzem e degradam 
fosfofrutoquinase-2 (PFK-2) diminuir ou aumentar. 
Começando pelo fígado: como a gente pode ver na presença de glucagon (o glucagon diz 
que o nível de açúcar no sangue está baixo), isso pode desencadear uma série de reações, 
então o glucagon passa a circular no sangue quando o nível de glicose cai. E aí na 
membrana da célula do fígado que a gente chama de hepatócito tem uma proteína que vai 
se encaixar nessa proteína sinalizadora que é o glucagon. Quando essas duas proteínas se 
ligarem, vai disparar uma cascata de ligações que vai ativar proteína G, por sua vez, a 
proteína G ativa a adenilato ciclase. Adenilato ciclase sintetiza AMP cíclico, então a gente 
vê o nível de AMP cíclico aumentar. E, o AMP cíclico é um ativador da proteína quinase 
A, e aí essa proteína quinase A se torna ativa e fosforila determinadas proteínas dentro do 
hepatócito. Entre essas proteínas que a proteína quinase A fosforila estão a 
fosfofrutoquinase-1 e a frutose bisfosfatae-2. 
Então, em resposta ao glucagon, a proteína quinase A vai ser ativa e ela vai fosforilar 
essas proteínas. O efeito dessa fosforilação é que a fosfofrutoquinase-2 fica não ativa e a 
frutose bisfosfatase-2 fica ativa, então o nível de frutose 2,6-bisfosfato cai. Frutose 2,6-
bisfosfato é um ativador da fosfofrutoquinase-1 da via glicolítica e por isso que a gente 
vê aqui que isso tem um efeito deletério sobre a glicólise, que está de acordo com o que 
está acontecendo no ambiente. O que está acontecendo no ambiente é que o nível de 
glicose está baixo, como o fígado tem a função de controlar esse nível não deixar nem 
subir nem abaixar, uma providência que ele pode tomar é deixar de utilizar glicose como 
fonte de energia, passando a utilizar outra fonte de energia. Ele deixa de usar a glicose 
porque a gente viu que essas enzimas relacionadas a produção de frutose 2,6-bisfosfato 
são reguladas de tal forma que a glicólise fica inibida. 
Outra situação que a gente pode encontrar: o nível de glicose no sangue alto. A proteína 
sinalizadora desse efeito vai ser a insulina. Então, na membrana do hepatócito também 
tem um receptor para essa insulina. A partir do momento que proteína insulina se liga na 
proteína receptora de insulina na membrana do fígado vai também disparar uma série de 
reações diferentes dessas disparadas pelo glucagon e o efeito disso é que ativa essa 
proteína fosfatase. Essa proteína fosfatase retira fosfato e agora o que vai acontecer é a 
fosfofrutoquinase-2 que não está ligada a fosfato fica ativa e a frutose bisfosfatase-2 que 
não está ligada a fosfato se torna inibida. O efeito disso então é que o nível de frutose 2,6-
bisfosfato sobe e isso é um ativador da fosfofrutoquinase-1, que é uma enzima da via 
glicolítica e ela se tornando mais ativa estimula a via glicolítica. 
Novamente, esse efeito de retirar fosfato dessa proteína está de acordo com o que está 
acontecendo no ambiente, se o nível de açúcar no sangue está alto e o fígado tem a função 
de regularizar o nível desse açúcar, o que ele tem que fazer nesse caso é gastar mais 
glicose, ele gasta mais glicose estimulando a via glicolítica. 
 
Outra célula que também responde ao que está acontecendo no ambiente de uma forma 
parecida com o que a gente vê no fígado no sentido de que a um nível de frutose 2,6-
bisfosfato vai também controlar a via glicolítica é a célula muscular. 
Nesse caso, o músculo não responde ao glucagon, ele responde a epinefrina (que é a 
mesma coisa que adrenalina). Esse sinal ambiental diz que a demanda por energia está 
alta. Por exemplo, está sendo feito um exercício muito intenso, a demanda de energia está 
alta, então passa a circular epinefrina no sangue. No miócito tem uma proteína receptora 
para epinefrina e isso vai desencadear uma série de reações que, por sua vez, vai levar a 
fosforilação desses duas proteínas envolvidas na síntese de frutose 2,6-bisfosfato, então 
quando há epinefrina no sangue, isso vai aumentar a concentração de AMP cíclico na 
célula muscular, isso vai ativar proteína quinase A que vai fosforilar essas proteínas. 
Agora a gente vê que o que tem diferente é o efeito da fosforilação nessas proteínas 
produtoras de frutose 2,6-bisfosfato. Agora quando essas proteínas estão fosforiladas, o 
que vai acontecer é que a fosfofrutoquinase-2 fica ativa e a frutose bisfosfatase-2 fica não 
ativa e aí o efeito disso é que o nível de frutose 2,6-bisfosfato aumenta e isso estimula a 
glicólise para responder corretamente o que está acontecendo no ambiente que é o 
aumento da demanda de energia. Então, a glicólise vai suprir a célula do músculo com 
esse ATP, ativando a via glicolítica. 
 
O miócito é uma célula de músculo e na membrana da célula muscular tem um receptor 
para epinefrina que é um sinal de alta demanda de energia. A partir do momento que essas 
duas proteínas se ligam, a proteína G fica ativa, que ativa a adenilato ciclase, que aumenta 
a produção de AMP cíclico, que ativa a proteína quinase A que fosforila 
fosfofrutoquinase-2e frutose bisfosfatase-2. Fosfofrutoquinase-2 quando fosforilada fica 
ativa e a frutose bisfosfatase-2 quando fosforilada fica não ativa. O efeito disso é que o 
nível de frutose 2,6-bisfosfato aumenta. Frutose 2,6-bisfosfato é um ativador da 
fosfofrutoquinase-1 que é uma proteína da via glicolítica e isso estimula a glicólise para 
responder o que está acontecendo no ambiente que é o aumento da demanda de energia. 
 
 
 
Finalmente, a última reação da via glicolítica que tinha um delta G bem negativo é a 
última reação da tabela. Por essa reação ter um delta G bem negativo significa que ela é 
praticamente irreversível, então ela tem que ser controlada. A enzima que catalisa essa 
reação é a piruvato quinase. 
Então, quais são os efetores que determinam se a atividade dessa proteína vai estar mais 
alta ou mais baixa, e, consequentemente, isso vai ser sentido na via glicolítica? 
A gente vê o ATP que é um inibidor dessa enzima, portanto quando o ATP está alto essa 
enzima fica mais inibida, o que está de acordo, porque a via glicolítica produz ATP, mas 
esse ATP não pode subir indefinidamente. Então, quando ele começa a subir muito, isso 
tem que inibir as enzimas da via glicolítica para que ela diminua sua velocidade e esse 
nível de ATP comece a baixar para os níveis normais. Além disso, a gente vê que a frutose 
1,6-bisfosfato é um ativador dessa enzima, o que também está de acordo. Vamos lembrar 
que quem produz frutose 1,6-bisfosfato é a fosfofrutoquinase-1 e ela tem suas formas de 
controlar, ser controlado, porque essa enzima também catalisa uma reação com delta G 
negativo. 
Imagina se essa enzima estivesse muito ativa e a enzima piruvato quinase estivesse menos 
ativa, ia começar a haver o acúmulo desses intermediários, então para que a velocidade 
da fosfofrutoquinase-1 esteja em consonância com a piruvato quinase a gente vê que a 
frutose 1,6-bisfosfato é um ativador da piruvato quinase. A gente vê aqui também que 
piruvato não serve apenas para produção de ATP, ele também pode ser um intermediário 
para a produção de alanina. Os carbonos do piruvato podem ser utilizados para síntese 
desse aminoácido. E aí, novamente: se o nível de alanina está alto, isso inibe a atividade 
da piruvato quinase, porque a alanina é produzida a partir de piruvato e o piruvato é 
produzido de acordo com a atividade da piruvato quinase. 
A gente vê também que outros componentes que não estão diretamente envolvidos aqui 
com a via glicolítica, também são efetores da piruvato quinase, que são acetil-CoA e 
ácidos graxos com cadeia longa que são inibidores dessa enzima. 
O que esses efetores têm a ver com a piruvato quinase? 
Piruvato que é o produto final da via glicolítica, ele pode seguir o caminho da 
fermentação, mas ele pode seguir o caminho da oxidação completa na produção de CO2, 
e isso depende da presença do ciclo do ácido cítrico e do oxigênio. Então, como a gente 
tá vendo quando piruvato é completamente oxidado a CO2, isso vai levar a uma produção 
maior de ATP, um dos intermediários é o acetil-CoA. Então, se esse processo está 
desacelerado vai acumular acetil-CoA. Para que não continue alimentando essa produção 
de acetil-CoA tem que inibir a produção de piruvato e uma forma de produzir isso é que 
o acetil-CoA é um inibidor da piruvato quinase. Além dessa reações relacionadas a 
produção de ATP, a gente vai ver que acetil-CoA vai ser o intermediário para síntese de 
ácido graxo. Novamente, um outro produto que é o ácido graxo indiretamente tem haver 
com o piruvato, porque o piruvato é um produtor de acetil-CoA que por sua vez é um 
substrato para fazer ácido graxo. Então, está de acordo também que o ácido graxo seja 
inibidor da piruvato quinase. A PIRUVATO QUINASE É INIBIDA POR ATP, ACETIL-
COA, ÁCIDO GRAXO, ALANINA; E ATIVADO POR FRUTOSE 1,6-BISFOSFATO. 
Além disso, no fígado, que é um caso particular, essa enzima também é regulada por 
fosforilação. E aí, quando essa enzima piruvato quinase do fígado, apenas do fígado, ela 
é fosforilada, ela fica inibida. O que faz com que a piruvato quinase do fígado seja 
fosforilada é o glucagon, além de afetar a atividade da fosfofrutoquinase-1 através da 
frutose 2,6-bisfosfato, o glucagon também afeta a atividade da piruvato quinase do fígado. 
E aí, nesse caso inibe porque se tem glucagon no sangue significa que o nível de açúcar 
no sangue está baixo e aí o fígado deve poupar glicose, deixando de utilizar pela via 
glicolítica. Para que isso aconteça um outro efeito é a fosforilação da piruvato quinase. 
O piruvato é o produto final da via glicolítica e esse piruvato pode continuar sendo 
metabolizado e para isso vai requerer a presença de uma outra via metabólica que é o 
ciclo do ácido cítrico. 
 
AULA 8: CAC (ciclo do ácido cítrico) 
O ciclo do ácido cítrico é também conhecido como ciclo do ácido tricarboxílico e ciclo 
de Krebs, porque o pesquisador Hans Krebs foi quem desvendou o ciclo. 
Este ciclo ocupa uma posição central no metabolismo. 
A gente já viu a glicólise e pela glicólise ocorre a conversão da glicose em piruvato e 
piruvato pode continuar sendo metabolizado e aí no caso ele vai sofrer uma oxidação, 
isso acontece no ciclo do ácido cítrico. Então, essa oxidação completa da glicose acontece 
dentro do ciclo do ácido cítrico, esses elétrons vão ser transferidos para determinados 
carreadores de elétrons (NADH, FADH2), estes por sua vez vão alimentar uma cadeia de 
transferência de elétrons que ao longo da transferência de elétrons vai levar ao 
bombeamento de H+ de um compartimento para o outro e essa será a forma de energia 
que uma determinada enzima irá utilizar para poder produzir o ATP. 
 
Aqui a gente tá vendo o ciclo do ácido cítrico sendo alimentado pela glicólise, portanto 
uma fonte de energia que vem dos carboidratos, mas outras fontes de energia também se 
oxidam, utilizando o ciclo do ácido cítrico como um intermediário que é o caso dos ácidos 
graxos e eles por si só sofrem uma beta oxidação, então eles fornecem diretamente 
elétrons através da oxidação para alimentar a cadeia de transferência de elétrons. Mas 
também os ácidos graxos quando sofrem essa oxidação eles são convertidos em acetil-
CoA que é o que alimenta o ciclo do ácido cítrico. 
Outra fonte de energia seriam os aminoácidos, então as proteínas sofrem hidrólise, essa 
hidrólise fornece aminoácidos que são os constituintes desse polímero e esses 
aminoácidos também podem ter uma função de fornecer o esqueleto carbônico para gerar 
energia para o organismo e para isso também vai depender do ciclo do ácido cítrico. 
Há uma separação física entre a glicólise e o ciclo do ácido cítrico e a cadeia respiratória. 
Então, no caso, essas duas etapas, o ciclo e a cadeia, acontece na mitocôndria e a glicólise 
acontece no citoplasma. Então, se a glicose está sendo utilizada como fonte de energia, 
ela vai ser completamente oxidada em CO2 devido a disponibilidade de oxigênio. O que 
tem que acontecer é que se esse piruvato tem que ser transportado para o interior dessa 
mitocôndria, então tem que ter um transportador porque a membrana não vai ser 
livremente permeável ao piruvato. Lembrando que o piruvato é um cetoácido, portanto 
uma molécula hidrofílica. E porque é no interior da mitocôndria onde se encontram as 
enzimas que vão converter primeiro o piruvato em acetil-CoA, depois o aceil-CoA vai 
sofrer uma série de reações que vai levar então a completa oxidação desse acetil e por sua 
vez essa oxidação vai levar a produção de carreadores reduzidos que alimentam a cadeia. 
 
Aqui vemos a primeira reação que está acontecendo dentro da mitocôndria, uma vez que 
o piruvato foi internalizado nesse compartimento. Quem catalisa essa reação é complexo 
piruvato desidrogenase (complexo formado por 3 enzimas que requerem diferentes 
carreadores). 
O que entra e o que sai desse complexo? É, entra piruvato, um certo ácido, o grupamento 
carboxílico(rosa) é perdido na forma de um CO2. E o restante dos dois carbonos vão ser 
ligados nessa com coenzima-A. O acetil-CoA, onde os dois carbonos que vieram do 
piruvato e, portanto, da glicose vão estar ligados a essa coenzima através de uma ligação 
do tipo tioéster. Os elétrons dessa oxidação vão ser encaminhados para o NAD+ que se 
reduz em NADH. Mas, esses produtos levam a produção de uma série de intermediários, 
como por exemplo, TPP, lipoate, FAD. 
É uma reação altamente exergônica, libera uma grande quantidade de energia e esse 
complexo é tão grande que pode ser visto através da microscopia eletrônica. 
 
Aqui a gente vê os detalhes desse complexo com as enzimas E1, E2 e E3. Inicialmente, o 
piruvato é o substrato desse enzima E1 que está marcada em laranja. O carboxílico do 
piruvato é perdido na forma de CO2 e os dois carbonos então ficam presos nesse 
intermediário de TPP que é uma vitamina. E esse TPP que agora carrega os dois carbonos 
que vieram do piruvato, esses carbonos são transferidos também pela enzima E1 para o 
lipoato que a gente vê na parte azul. Esse lipoato sofre uma redução para SH e os dois 
carbonos que estavam presos no TPP estão agora esterificados em uma das sulfidrilas 
desse lipoato. A enzima E2 catalisa aquela etapa 3 (em azul), então o que ela faz é uma 
reação de transesterificação em que os dois carbonos que estão esterificados lá na 
sulfidrila do lipoato são agora transferidos para a coenzima A (é uma molécula bem 
grande, é um nucleotídeo). A gente vê que os dois carbonos do acetil-CoA estão 
esterificados nessa coenzima através de uma ligação tioéster. A enzima E3 que está 
marcada em rosa vai reoxidar novamente esse lipoato para que tenha um novo ciclo de 
catálise e para isso é necessário FAD (outro nucleotídeo chamada flavina e adenina 
dinucleotídeo). Um dos nucleotídeos tem como base nitrogenada a adenina e o outro 
dinucleotídeo tem como base nitrogenada uma flavina e essa é a parte da molécula que se 
oxida e se reduz. Quando recebe 2H+ e 2 elétrons, ele passa da sua forma oxidada para 
sua forma reduzida que é FADH2. O interessante é ver que esse nucleotídeo tem uma 
forma semi-reduzida que é um radical livre e isso vai trazer alguns problemas quando a 
célula está usando a respiração para obter energia das fontes de carbono. Então, a enzima 
E3 utiliza esse FAD para reoxidar o lipoato, e aí o FAD passa da sua forma oxidada para 
sua forma reduzida, e aí a enzima E3 vai finalmente vai entregar os elétrons do FAD para 
o NAD+, restaurando a forma oxidada do FAD e produzindo NADH. 
Então, como a gente vê o que alimenta o complexo piruvato desidrogenase é o piruvato, 
coenzima A e NAD+. E, o que sai desse complexo é CO2, acetil-CoA e NADH. TPP, 
lipoato e FAD são só intermediários que são usados nessa estratégia para formação desses 
produtos. 
 
 
Resumo do ciclo do ácido cítrico: a primeira reação do ciclo é o acetil-CoA se combinar 
com esse cetoácido, o ácido oxalacetato que tem 4 carbonos, vai formar citrato que tem 6 
carbonos. Esse citrato é convertido em isocitrato, e aí esse isocritrato perde um carbono 
na forma de CO2 e se converte em alfa-cetoglutarato que tem 5 carbonos, é uma reação 
de oxirredução, então acontece oxidação do citrato em alfa-cetoglutarato e os elétrons 
dessa oxidação vão para o NAD+ que se reduz em NADH. A próxima reação é que o 
alfa-cetoglutarato se oxida em succinil-CoA, perde mais um carbono na forma de CO2 e 
aí os elétrons dessa oxidação do alfa-cetoglutarato em succinil-CoA novamente são 
transferidos para o NAD+ que produz NADH. O succinil-CoA, assim como o acetil-CoA, 
tem uma ligação tioéster rica em energia que é aproveitada aqui para produzir ATP em 
uma estratégia do tipo fosforilação a nível de substrato, então por essa reação uma ligação 
química rica em energia é quebrada e uma nova ligação química rica em energia é 
formada, e aí produz o succinato. O succinato é oxidado a fumarato e agora quem vai 
receber os elétrons dessa oxidação é o FAD que se reduz a FADH2. Fumarato é convertido 
em malato. Malato sofre uma oxidação a oxalacetato, os elétrons são então transferidos 
para o NAD+ que se reduz a NADH,e aí esse oxalacetato é reutilizado em uma nova 
reação com acetil-CoA. 
Então, a gente está vendo nesse ciclo que parte dos carbonos são reaproveitados. Logo, o 
que entra e o que sai desse ciclo são dois carbonos na forma de acetil-CoA, esses dois 
carbonos são oxidados completamente a duas moléculas de CO2 e os elétrons dessa 
oxidação são transferidos para NAD e FAD, produzindo então 3 moléculas de NADH, 
uma molécula de FADH2 e, além disso, ao longo dessa conversão, essas reações do ciclo 
também é formada uma ligação química rica em energia que é utilizada para gerar ATP. 
 
Se a gente pensar na glicose como fornecedora de energia, esse acetil foi produzido 
através da glicólise que gerou piruvato que tem três carbonos, o piruvato foi transportado 
para o interior da mitocôndria. Na mitocôndria, o piruvato liberou o CO2 e agora dois 
carbonos do piruvato estão na forma do acetil que está ligado a coenzima A através de 
uma ligação tioéster. Como a gente tem dois piruvatos sendo produzidos a partir de 
glicose, a gente também tem duas moléculas de acetil-CoA para fechar o balanço desse 
processo. Então, essa molécula acetil-CoA tem essa ligação tioéster ((C=O)S) rica em 
energia e essa ligação química rica em energia vai ser utilizada para impulsionar a ligação 
desses dois carbonos no oxalacetato que também é um cetoácido que nem o piruvato e 
que tem 4 carbonos, esses 4 carbonos vão se juntar ao acetil, sai a coenzima A, entra uma 
molécula de água e aí forma o citrato que é um intermediário do ciclo do ácido cítrico que 
tem 6 carbonos. Dois carbonos do acetil + 4 carbonos do oxalacetato vão gerar um 
molécula de 6 carbonos. Quem catalisa essa reação é a citrato sintase. 
Esse citrato não tem nenhum carbono quiral e é muito importante uma quiralidade para 
priorizar determinados produtos. O que caracteriza os compostos biológicos é que 
necessitam que tenham um determinado isômero sendo produzido, porque muitas das 
vezes isômeros diferentes têm propriedades diferentes e no caso aqui as reações que 
acontecem no metabolismo têm que ser especificas para levar a produção de um 
determinado produto específico. Então, a próxima reação que vai acontecer é uma reação 
de isomerização para converter esse citrato em isocitrato e essa molécula sim tem um 
carbono quiral e pode determinar que produtos vão ser gerados para justamente permitir 
essa estratégia química que acontece dentro do ciclo do ácido cítrico. 
O citrato vai ser convertido em isocitrato através da enzima aconitase. É uma reação leva 
a produção de um intermediário, o aconitato. Então, se a gente for observar aqui a 
diferença entre citrato e isocitrato é que houve uma alteração de posição da hidroxila do 
citrato e agora a gente tem pelo menos dois carbonos quirais. O isocitrato é um isômero 
do citrato. 
A próxima reação que acontece no ciclo é uma reação catalisada pela isocitrato 
desidrogenase. Então, o carboxílico do isocitrato vai ser perdido na forma de um CO2, 
agora a gente vai ter uma molécula de 5 carbonos, alfa-cetoglutarato. Além disso, a 
hidroxila do isocitrato foi oxidada em carbonila, e aí os elétrons dessa oxidação são 
transferidos para o NAD+ que se converte em NADH. A enzima que catalisa essa reação 
é a isocitrato desidrogenase. 
A próxima, a quarta reação do ciclo do ácido cítrico vai ser uma nova reação de 
oxirredução. Então, o alfa-cetoglutarato vai ser oxidar em succinil-A numa estratégia 
muito similar ao que a gente viu com oxidação do piruvato em acetil-CoA. Quem catalisa 
essa reação é alfa-cetoglutarato desidrogenase, que não é uma enzima, é um complexo. 
Perde-se um CO2 do alfa-cetoglutarato, os 4 carbonos que sobram do alfa-cetoglutarato 
são ligados a coenzima A que é um substrato dessa