Metabolismo da Glicose

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<p>GLICÓLISE, GLICONEOGÊNESE E VIA DAS PENTOSES-FOSFATO</p><p>Prof. Andrei Freitas</p><p>CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE A GLICÓLISE</p><p>A glicose ocupa uma posição central no metabolismo dos vegetais, animais e muitos microorganismos.</p><p>Relativamente rica em energia potencial.</p><p>BOM COMBUSTÍVEL</p><p>glicose</p><p>2</p><p>CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE A GLICÓLISE</p><p>Polímero de alta massa molecular: amido e glicogênio.</p><p>ARMAZENAMENTO DA GLICOSE</p><p>PRODUÇÃO DE ATP</p><p>Célula acumule grandes quantidades de hexoses</p><p>Mantenha uma osmolaridade relativamente baixa</p><p>3</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Principais vias de utilização da glicose</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Glicose tem quatro destinos principais</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>GLICÓLISE</p><p>A glicólise é uma via central quase universal do catabolismo da glicose.</p><p>É a via pela qual, na maioria das células ocorre o maior fluxo de carbono.</p><p>GLICOSE</p><p>GLICÓLISE</p><p>FONTE DE ENERGIA METABÓLICA</p><p>7</p><p>GLICÓLISE</p><p>Do grego: “quebra do doce”</p><p>Molécula de glicose</p><p>Quebra</p><p>Reações catalisadas por enzimas</p><p>Piruvato</p><p>Piruvato</p><p>C</p><p>C</p><p>C</p><p>C</p><p>C</p><p>C</p><p>ATP e NADH</p><p>Energia livre</p><p>glicose é degradada em uma série de reações catalisadas por enzimas, gerando duas moléculas do composto de três átomos de carbono, o piruvato. Durante as reações sequenciais da glicólise, parte da energia livre da glicose é conservada na forma de ATP e NADH.</p><p>8</p><p>GLICÓLISE</p><p>A quebra glicolítica da glicose é a única fonte de energia metabólica em alguns tecidos e células de mamíferos (p. ex., eritrócitos, medula renal, cérebro e esperma).</p><p>Alguns tecidos vegetais modificados para o armazenamento de amido (como os tubérculos da batata) e algumas plantas aquáticas (p. ex., agrião) derivam a maior parte de sua energia da glicólise; muitos microrganismos anaeróbios são totalmente dependentes da glicólise.</p><p>9</p><p>GLICÓLISE</p><p>Consiste na clivagem de uma molécula de glicose(6 carbonos) em duas moléculas de piruvato (3 carbonos), em uma série de dez reações químicas sucessivas catalisadas por enzimas.</p><p>A glicólise se processa no citosol das células;</p><p>Como produtos, tem-se:</p><p>Duas moléculas de piruvato;</p><p>Duas moléculas de NADH;</p><p>Quatro moléculas de ATP;</p><p>O ganho líquido é de duas moléculas de ATP.</p><p>GLICÓLISE</p><p>A glicólise possui duas fases:</p><p>Fase preparatória</p><p>Fase de pagamento</p><p>GLICÓLISE</p><p>FASE PREPARATÓRIA</p><p>GLICÓLISE</p><p>FASE PAGAMENTO</p><p>13</p><p>GLICÓLISE</p><p>Desse modo, tem-se ao final da glicólise um saldo de duas moléculas de piruvato, quatro moléculas de ATP e duas moléculas de NADH.</p><p>Mas o ganho líquido de ATP é de apenas duas moléculas.</p><p>O balanço geral mostra um ganho líquido de ATP;</p><p>A maior parte da energia potencial da glicose é mantida nas moléculas de piruvato.</p><p>Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2 Piruvato + 2 NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O</p><p>14</p><p>Vias alimentadoras da glicólise</p><p>Muitos carboidratos, além da glicose, encontram seus destinos catabólicos na glicólise, após serem transformados em um dos intermediários glicolíticos.</p><p>Vias alimentadoras da glicólise</p><p>Quando há glicose livre em excesso (após as refeições), ela é convertida em formas poliméricas para armazenamento.</p><p>Nos mamíferos: glicogênio</p><p>Nos vegetais: amido</p><p>OS POLISSACARÍDEOS E OS DISSACARÍDEOS DA DIETA SOFREM HIDRÓLISE A MONOSSACARÍDEOS</p><p>A digestão do amido inicia na boca pela ação da α-amilase salivar</p><p>Uma segunda forma de α-amilase, secretada pelo pâncreas no intestino delgado, continua o processo de degradação.</p><p>A maltose e as dextrinas são degradadas até glicose por enzimas do epitélio intestinal.</p><p>Gera maltose e maltotriose e oligossacarídeos chamados de dextrinas-limite.</p><p>O GLICOGÊNIO ENDÓGENO E O AMIDO SÃO DEGRADADOS POR FOSFORÓLISE</p><p>Quando o organismo está em períodos de jejum, ou no músculo durante atividade intensa, o estoque de glicogênio é degradado.</p><p>A liberação de glicogênio no fígado pela degradação da glicose é estimulada por baixos níveis de glicose no sangue;</p><p>No músculo o glicogênio é degradado para fornecer energia para a contração muscular.</p><p>18</p><p>O GLICOGÊNIO ENDÓGENO E O AMIDO SÃO DEGRADADOS POR FOSFORÓLISE</p><p>Os estoques de glicogênio em tecidos animais (principalmente no fígado e no músculo esquelético), em microrganismos ou amido em tecidos vegetais podem ser mobilizados, para o uso da mesma célula, por uma reação fosfolítica catalisada pela glicogênio-fosforilase.</p><p>19</p><p>O GLICOGÊNIO ENDÓGENO E O AMIDO SÃO DEGRADADOS POR FOSFORÓLISE</p><p>A glicose-1-fosfato produzida pela glicogênio-fosforilase é convertida a glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase, que catalisa a reação reversível:</p><p>A quebra de polissacarídeos da dieta, como o glicogênio e o amido, no trato gastrintestinal por fosforólise em vez de hidrolise não produziria ganho de energia:</p><p>Açúcares fosfatados não são transportados para dentro das células que revestem o intestino, devendo primeiro ser desfosforilados a açúcar livre.</p><p>Frutose + ATP</p><p>↓</p><p>frutose 6-fosfato + ADP</p><p>Frutose + ATP</p><p>↓</p><p>frutose 1-fosfato + ADP</p><p>No fígado, a d-frutose é fosforilada pela frutoquinase:</p><p>No músculo e nos rins, a d-frutose é fosforilada pela hexoquinase:</p><p>FRUTOSE NA VIA GLICOSÍDICA</p><p>DESTINOS DO PIRUVATO EM CONDIÇÕES ANAERÓBICAS</p><p>FERMENTAÇÃO Láctica e Alcoólica</p><p>22</p><p>Os três destinos catabólicos possíveis do piruvato formado na glicólise</p><p>23</p><p>FERMENTAÇÃO</p><p>Fermentação é o termo geral para esse processo, que extrai energia (como ATP) mas não consome oxigênio nem varia as concentrações de NAD+ ou NADH.</p><p>As fermentações são realizadas por uma grande variedade de organismos, muitos deles ocupando nichos anaeróbios e produzindo diversos produtos finais, alguns com aproveitamento comercial.</p><p>Quando tecidos animais não podem ser supridos com oxigênio suficiente para realizar a oxidação aeróbia do piruvato e do NADH produzidos na glicólise, NAD1 é regenerado a partir de NADH pela redução do piruvato a lactato.</p><p>24</p><p>FERMENTAÇÃO LÁCTICA</p><p>Regeneração NAD+</p><p>A redução do piruvato por essa via é catalisada pela lactato-desidrogenase, que forma o isômero L do lactato em pH 7:</p><p>FERMENTAÇÃO DO ÁCIDO LÁCTICO</p><p>Na glicólise, a desidrogenação de duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato derivado de cada molécula de glicose converte duas moléculas de NAD1 a duas de NADH.</p><p>Como a redução de duas moléculas de piruvato em duas de lactato regenera duas moléculas de NAD+, não ocorre variação líquida de NAD+ ou NADH:</p><p>O lactato formado pelo músculo esquelético em atividade pode ser reciclado</p><p>Sangue</p><p>Fígado</p><p>Glicose</p><p>Acidificação do ácido lático</p><p>Ex: Atletas bem condicionados só podem correr por um minuto de</p><p>velocidade máxima.</p><p>Durante recuperação da atividade muscular exaustiva</p><p>Quando o lactado é produzido em grande quantidade</p><p>Contração muscular vigorosa</p><p>27</p><p>FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA</p><p>Ocorre em leveduras e outros microrganismos;</p><p>fermentam glicose em etanol e CO2, em vez de lactato. A glicose é convertida a piruvato pela glicólise, e o piruvato é convertido a etanol e CO2 em um processo de duas etapas:</p><p>28</p><p>FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA</p><p>Equação geral da fermentação etanólica:</p><p>Glicose + 2ADP + 2Pi → 2 etanol + 2CO2 +2ATP + 2H2O</p><p>A enzima piruvato-descarboxilase está presente na levedura utilizada para fabricação de cerveja e pão, e em todos os organismos que fermentam glicose em etanol, incluindo algumas plantas.</p><p>29</p><p>FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA</p><p>A álcool-desidrogenase está presente em muitos organismos que metabolizam etanol, incluindo o homem.</p><p>30</p><p>FERMENTAÇÃO</p><p>REGENERAÇÃO DO NAD+</p><p>LACTATO</p><p>ETANOL</p><p>PIRUVATO</p><p>PRODUTOS DA FERMENTAÇÃO</p><p>GLICÓLISE E CÂNCER</p><p>GLICÓLISE E CÂNCER</p><p>No diabetes Melito tipo 1 a captação da glicose é deficiente</p><p>No diabetes Melito tipo 1 a captação da glicose é deficiente</p><p>No diabetes Melito tipo 1 a captação da glicose é deficiente</p><p>INTOLERÂNCIA À LACTOSE</p><p>Na ausência de lactase intestinal, a lactose não pode ser completamente digerida e absorvida no intestino delgado, passando para o intestino grosso, onde bactérias a convertem em produtos tóxicos que causam cãibras abdominais e diarreia.</p><p>GALACTOSEMIA</p><p>Na galactosemia por deficiência de galactocinase.</p><p>A deficiência</p><p>de qualquer uma das três enzimas dessa via causa galactosemia em humanos.</p><p>Altas concentrações de galactose são encontradas no sangue e na urina. Os indivíduos afetados desenvolvem catarata durante a infância, causada pela deposição no cristalino de um metabólito da galactose, o galactitol.</p><p>Galactosemia</p><p>A galactosemia por deficiência da transferase é mais séria; ela é caracterizada por retardo do crescimento na infância, anormalidade na fala, deficiência mental e dano hepático que pode ser fatal, mesmo quando a galactose é retirada da dieta.</p><p>A galactosemia por deficiência da epimerase leva a sintomas similares, porém é menos grave quando a galactose da dieta é cuidadosamente controlada.</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>Formação de novo açúcar</p><p>GLICOSE</p><p>Combustível quase universal;</p><p>Alguns mamíferos depende quase que exclusivamente da glicose para sua energia metabólica.</p><p>FONTE DE COMBUSTÍVEL</p><p>CURIOSIDADE</p><p>Cérebro humano</p><p>Utiliza 120 gramas de glicose por dia:</p><p>Mais da metade de glicose armazenada no glicogênio nos músculos e no fígado.</p><p>GLICOSE</p><p>Estoques de Glicogênio se esgotam:</p><p>Entre as refeições;</p><p>Jejum prolongado;</p><p>Exercício físico vigoroso.</p><p>UMA NOVA ALTERNATIVA</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>47</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>Onde ocorre?</p><p>No citosol</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>Não é caminho idêntico oposto da glicólise;</p><p>Apenas sete das dez reações são vias opostas;</p><p>Três reações irreversíveis.</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>Primeira reação irreversível</p><p>Duas reações de contorno:</p><p>Piruvato Fosfoenolpiruvato (PEP)</p><p>Piruvato Fosfoenolpiruvato (PEP) (lactato sendo precursor glicogênico);</p><p>CONVERSÃO PIRUVATO EM PEP</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>Segunda reação irreversível</p><p>Frutose-1,6-bifosfato Frutose-6-fosfato</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>Terceiro reação irreversível</p><p>Glicose-6-fosfato Glicose</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>GLICONEOGÊNESE</p><p>Gasto energético</p><p>Gliconeogênese</p><p>Glicólise</p><p>Via energética dispendiosa mas essencial</p><p>58</p><p>OXIDAÇÃO DA GLICOSE PELA VIA DAS PENTOSES-FOSFATO</p><p>Fase Oxidativa</p><p>Fase não-oxidativa</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>NADPH</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Ribose-5-fosfato</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Duas fases:</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>FASE OXIDATIVA</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Fase oxidativa</p><p>Em alguns tecidos a via termina nesse ponto</p><p>Equação Global:</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Fase não oxidativa:</p><p>Recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Fase não oxidativa:</p><p>Fase não oxidativa:</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Fase não oxidativa:</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Fase não oxidativa:</p><p>Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato</p><p>Fase não oxidativa:</p><p>Glicose-6-fosfato é repartida entre a glicólise e via das pentoses-fosfato</p><p>Depende da necessidade da célula e da concentração de NADP+ no citosol;</p><p>DEFEITO NA TRANSCETOLASE</p><p>Síndrome de Wernicke-Korsakoff</p><p>Deficiência grave de Tiamina, componente do TPP;</p><p>Mutação do gene da transcetolase;</p><p>Baixa velocidade de toda via das pentoses fosfato.</p><p>SÍNDROME DE WERNICKE-KORSAKOFF</p><p>Sintomas</p><p>Perda severa da memória;</p><p>Confusão mental;</p><p>Paralisia parcial.</p><p>VIA DAS PENTOSES-FOSFATO E ANEMIA HEMOLÍTICA</p><p>Via das pentoses-fosfato é a única fonte de NADPH nos eritrócitos;</p><p>A deficiência na G6PD ocorre deficiência na produção do NADPH;</p><p>Glutationa – potente antioxidante</p><p>EM CASOS GRAVES</p><p>Pode produzir a anemia hemolítica.</p><p>MORTE EM MASSA</p><p>image1.jpg</p><p>image2.png</p><p>image3.png</p><p>image4.png</p><p>image5.png</p><p>image6.jpg</p><p>image7.png</p><p>image8.png</p><p>image9.png</p><p>image10.png</p><p>image11.png</p><p>image12.png</p><p>image13.jpg</p><p>image14.png</p><p>image15.png</p><p>image16.png</p><p>image17.jpg</p><p>image18.jpg</p><p>image19.png</p><p>image20.jpg</p><p>image21.png</p><p>image22.jpg</p><p>image23.png</p><p>image24.png</p><p>image25.png</p><p>image26.png</p><p>image27.png</p><p>image28.png</p><p>image29.png</p><p>image30.jpg</p><p>image31.jpg</p><p>image32.jpg</p><p>image33.jpg</p><p>image34.png</p><p>image35.png</p><p>image36.png</p><p>image37.png</p><p>image38.png</p><p>image39.jpg</p><p>image40.jpg</p><p>image41.jpg</p><p>image42.png</p><p>image43.jpg</p><p>image44.png</p><p>image45.jpg</p><p>image46.jpg</p><p>image47.png</p><p>image48.png</p><p>image49.jpg</p><p>image50.jpg</p><p>image51.jpg</p><p>image52.jpg</p><p>image53.png</p><p>image54.png</p><p>image55.png</p><p>image56.png</p><p>image57.png</p><p>image58.png</p><p>image59.png</p><p>image60.png</p><p>image61.png</p><p>image62.png</p><p>image63.png</p><p>image64.png</p><p>image65.png</p><p>image66.png</p><p>image67.png</p><p>image68.png</p><p>image69.png</p><p>image70.png</p><p>image71.png</p><p>image72.png</p><p>image73.png</p><p>image74.png</p><p>image75.png</p><p>image76.png</p><p>image77.png</p><p>image78.png</p><p>image79.png</p><p>image80.png</p><p>image81.png</p><p>image82.png</p><p>image83.jpg</p><p>image84.jpg</p><p>image85.jpg</p><p>image86.jpg</p><p>image87.jpg</p><p>image88.jpg</p><p>image89.png</p><p>image90.png</p><p>image91.png</p>