Aula 10 bioq enf 2014-1 Glicólise e Gliconeogênese [Modo de Compatibilidade]

Prévia do material em texto

Glicólise
GLICÓLISE
• Sequência de reações que metaboliza 1
molécula de glicose (6C) � 2 moléculas
de piruvato (3C) + 2ATP
• Anaeróbico
• Piruvato
– Anaerobiose: fermentação láctica ou alcoólica
– Aerobiose: oxidado a CO2 + H2O � mais ATP
Glicose
• Substrato energético universal para a
maioria dos tipos celulares.
– Cérebro: só glicose em condições sem jejum
– Hemácias: só glicose em qualquer condição
A via glicolítica
Fases da via glicolítica
• Fase preparatória
– Aprisionar a glicose na
célula (fosforilação) �
glicose 6-fosfato não
difunde pela membrana
– Gasto de 2 ATP
– Converter frutose1,6-
bifosfato (6C - hexose)
em 2 moléculas de
gliceraldeído 3-fosfato
(3C - triose)
Quinases: 
transferência 
de uma 
fosforila do 
ATP para um 
aceptor
É uma reação de isomerização catalisada pela enzima 
Fosfoglicose Isomerase.
É uma conversão de aldose a cetose.
Não participa 
da via direta 
da glicólise
Fases da via glicolítica
• Fase de geração de
ATP
– Captar parte da energia
contida no gliceraldeído
3-fosfato
– Produção de 4 ATP
– Produção de 2 piruvatos
– Produção de 2 NADH
Oxidação e fosfatação
redução
Mutase: 
catalisa o 
deslocamento 
intramolecular 
de um 
grupamento 
químico
desidratação
Rendimento energético da 
glicólise
• Glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ ����
2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
+ 2 H2O
Destinos alternativos do piruvato
• Quantidades de 
NAD+ são limitadas
• NAD+ � deriva da 
vitamina B5 
(niacina)
• Deve ser 
regenerado para 
ocorrer a glicólise �
metabolismo do 
piruvato
• Maioria dos 
organismos:
• glicólise é 
semelhante
• destino do piruvato 
é variável
Fermentação alcoólica
• Leveduras e vários microorganismos
• Glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ ����
2 etanol + 2 ATP + 2 CO2 + 2 H2O
reduzido
REGENERAÇÃO
Fermentação láctica
• Vários microorganismos e células de
organismos superiores quando a quantidade de
oxigênio é limitante (músculo em atividade
intensa)
• Glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ ���� 2 lactato
+ 2 ATP + 2 H2O
reduzido
Aerobiose 
• Mais energia pode ser extraída � ciclo do ácido
cítrico e cadeia transportadora de elétrons
• NAD+ ���� é regenerado quando NADH transfere
seus elétrons para o O2
Frutose e galactose na glicólise
• Frutose (fígado):
– Metabolizada a di-hidroxiacetona fosfato e
gliceraldeído 3-fosfato
– Fosforilada a frutose 6-fosfato pela hexoquinase
• Afinidade da hexoquinase é 20 vezes maior pela
glicose
• Galactose (fígado):
– Metabolizada a glicose 6-fosfato por 4 etapas
Regulação da via glicolítica
• Regulação da velocidade da transformação de
glicose em piruvato � deve satisfazer
necessidades:
– Produção de ATP
– Produção de esqueletos carbônicos (precursores)
para as reações de síntese
• Locais potenciais de controle � enzimas que
catalisam reações irreversíveis
– Hexoquinase
– Fosfofrutoquinase
– Piruvatoquinase
Revisão: Regulação de Vias Metabólicas
• Controle da atividade de enzimas:
1) Disponibilidade de substratos, cofatores e energia (ATP)
2) Controle alostérico
3) Modificação covalente (fosfatação e defosfatação)
4) Controle genético = controle de transcrição (enzimas
indutivas)
• Nota: Em termos temporais:
- Os 3 primeiros mecanismos têm respostas rápidas
- O último pode levar algumas horas
Regulação da via glicolítica
• No geral:
– ↑ATP = desativação da glicólise
– ↑AMP = ativação da glicólise
Fosfofrutoquinase - principal
• Altos níveis de ATP � inibição alostérica da enzima
– Abaixa afinidade pela frutose 6-fosfato
• Altos níveis de AMP � ativação alostérica da enzima
– ADP + ADP � ATP + AMP
• Altos níveis de citrato � inibição
– Precursores de biossíntese estão em abundância
Hexoquinase
• Altos níveis de glicose 6-fosfato �
inibição
• Glicoquinase no fígado
– Mesma função da hexoquinase
– Específica para glicose � afinidade
50 vezes menor que a hexoquinase
� só atua em níveis altos de glicose:
• Síntese de glicogênio e ácido graxos
Piruvatoquinase 
• Altos níveis de frutose 1,6-bifosfato �
ativam
• Altos níveis de ATP � inibição alostérica
• Altos níveis de alanina (produzida a partir
de piruvato) � inibição alostérica
Outras funções da glicólise
Vias metabólicas que levam ao 
fornecimento de glicose 
sanguínea:
1. Síntese endógena de glicose 
(Gliconeogênese)
2. Degradação do glicogênio hepático
Gliconeogênese
Glicose
Lactato
Glicólise Gliconeogênese
GLICONEOGÊNESE (Neoglicogênese)
• Síntese de glicose a partir de precursores não
glicídicos
– Ex: piruvato, ácido láctico
• Muitas enzimas em comum com a glicólise �
não é o reverso da via glicolítica
• As reações exergônicas irreversíveis da glicólise
são contornadas
• Não ocorrem simultaneamente na mesma
célula
• Ocorre no citosol
Gliconeogênese
• Importância:
– Cérebro � glicose como fonte primária de
energia
– Hemácia � glicose com única fonte de
energia
• Reservas de glicose � 1 dia
• Jejum prolongado � gliconeogênese
Precursores 
• São transformados em piruvato ou entram na via na forma
de intermediários
• Principais:
– Lactato
• Músculo em grande atividade
• Lactato desidrogenase: lactato � piruvato
– Aminoácidos
• Proteína da dieta; degradação de proteínas do músculo esquelético (no
jejum)
– Glicerol
• Hidrólise de triacilglicerol nos adipócitos
• Só entram na via da neoglicogênese
• Ocorre principalmente no fígado – pouco no rim – menos
ainda no cérebro, músculo esquelético e cardíaco
Gliconeogênese 
• Não é uma reversão da glicólise
• As reações irreversíveis da glicólise são
desviadas
– Hexoquinase
– Fosfofrutoquinase
– Piruvato quinase
1º desvio
• Piruvato quinase (Glicólise):
– PEP + ADP + Pi ���� Piruvato + ATP
Intermediário do 
clico do ácido 
cítrico
• Geração do oxaloacetato 
� apenas na mitocôndria
• Enzima piruvato 
carboxilase é 
mitocondrial � outras 
são citosólicas
• Oxaloacetato não 
atravessa a membrana 
mitocondrial
• Gliconeogênese � no 
citosol
• Piruvato tem que entrar 
na mitocôndria
Primeiro desvio
Piruvato carboxilase
Fosfoenolpiruvato
carboxiquinase
2º desvio
• Fosfofrutoquinase
(Glicólise):
– Frutose 6-fosfato +
ATP ���� Frutose 1,6-
bifosfato + ADP +
H+
3º desvio
• Hexoquinase (Glicólise):
– Glicose + ATP ���� Glicose 6-fosfato +
ADP + H+
• Maioria dos tecidos � gliconeogênese
ocorre até glicose 6-fosfato
• Glicose 6-fosfato não sai da célula �
favorece formação de glicogênio
• Tecidos que mantém a homeostase da
glicose � fígado e rim (pouco) �
continua até glicose � liberada no
sangue
• Glicose 6-fosfatase � membrana do
retículo endoplasmático
– Então, glicose 6-fosfato vai para a luz do
RE � glicose + Pi � citoplasma
glicoquinase Glicose 6- fosfatase
Fosfofrutoquinase-1
Glicólise Gliconeogênese
Piruvato desidrogenase
Piruvato
quinase
Frutose 1,6 bifosfatase
PEP-carboxiquinase
Piruvato carboxilase
Glicólise e
Gliconeogênese
mas
Regulação gliconeogênese
• Regulação é feita nos mesmo pontos da
glicólise:
– Frutose 1,6-bifosfatase
– Piruvato carboxilase
– Fosfoenolpiruvato carboxiquinase
• Insulina e ADP ���� favorecem glicólise
• Glucagon e precursores de biossíntese ����
favorecem gliconeogênese
Álcool x Glicose
• � Álcool � Glicose = hipoglicemia
• Álcool é energético � a energia não é
armazenada e, portanto, não é utilizada pelo
organismo para suas funções metabólicas
• Inibe a gliconeogênese
– � formação de NADH � desloca a reação catalisada
pela lactato desidrogenase no sentido da formação
de lactato
• Diminui a sensibilidade dos tecidos à
insulina
Exercício
• Gliconeogênese 
significativa durante 
o exercício
– Fornecer glicose 
adicional ao 
coração e músculo 
esquelético:
• Ciclo de Cori
• Ciclo Glicose -
alanina
Lactato liberado pelo músculo ativo é convertido em glicose no
fígado, que cai na circulação e é captada pelo músculo, que
novamente a transforma em lactatoe assim por diante
 Ciclo de Cori 
 Fígado Sangue Músculo 
 
 Glicose Glicose 
 2 NAD+ 2 NAD+ 
 2 NADH 2 NADH 
 6 ~P 2 ~P 
 
 2 Piruvato 2 Piruvato 
 2 NADH 2 NADH 
 2 NAD+ 2 NAD+ 
 
 2 Lactatos 2 Lactatos 
Ciclo da Glicose - Alanina
Para discussão:
Como o tecido adiposo e o muscular podem 
auxiliar o tecido hepático a manter a 
glicemia?
Tecido adiposo
Triacilgliceróis
Ácidos graxos
+
glicerol
lipólise
O glicerol oriundo da degradação de triacilgliceróis é um
precursor gliconeogênico
Alguns 
aminoácidos
e o lactato
também são
precursores de 
glicose
Relação entre a gliconeogênese no fígado e a glicólise no resto do corpo