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<p>Glicólise,</p><p>Gliconeogênese</p><p>e a Via das</p><p>Pentoses-</p><p>Fosfato I</p><p>SUMÁRIO</p><p>1. Introdução ..................................................................................................................... 3</p><p>2. Glicólise ........................................................................................................................ 4</p><p>3. Destinos do Piruvato .................................................................................................... 6</p><p>4. Gliconeogênese ............................................................................................................ 8</p><p>5. Via das Pentoses-Fosfato ........................................................................................... 9</p><p>6. Glicólise e Diabetes.................................................................................................... 12</p><p>7. Conclusão ................................................................................................................... 13</p><p>Referências ...................................................................................................................... 14</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   3</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>A bioquímica, como ciência fundamental da medicina, desvenda os mistérios das</p><p>reações químicas que ocorrem dentro dos organismos vivos. No cerne dessas reações,</p><p>encontram-se as vias metabólicas que convertem nutrientes em energia e blocos</p><p>construtores essenciais para a manutenção da vida. Entre essas vias, a glicólise, a</p><p>gliconeogênese e a via das pentoses-fosfato representam processos bioquímicos</p><p>fundamentais que regulam o metabolismo da glicose, um açúcar simples que é uma</p><p>fonte de energia vital para as células.</p><p>A glicólise é a primeira etapa na quebra da glicose e ocorre no citosol de pratica-</p><p>mente todas as células. A gliconeogênese, por outro lado, é o processo de formação</p><p>de glicose a partir de precursores não glicídicos, servindo como um mecanismo</p><p>chave durante o jejum ou exercício prolongado para manter a glicemia. Já a via das</p><p>pentoses-fosfato é uma rota metabólica paralela que gera NADPH e riboses, ambos</p><p>essenciais para a síntese de ácidos nucleicos e defesa antioxidante.</p><p>O equilíbrio e a interação entre essas vias são cruciais para a homeostase energéti-</p><p>ca. Distúrbios nesse equilíbrio podem levar a condições patológicas como o diabetes</p><p>mellitus, uma doença caracterizada pela incapacidade de regular adequadamente os</p><p>níveis de glicose no sangue. A compreensão dessas vias não só é importante para</p><p>o estudante de medicina em termos de conhecimento bioquímico, mas também for-</p><p>nece a base para o entendimento de muitas doenças metabólicas, permitindo uma</p><p>abordagem mais eficaz no diagnóstico, tratamento e prevenção.</p><p>Este material visa fornecer uma visão aprofundada dessas vias metabólicas, des-</p><p>tacando sua importância, regulação e implicações clínicas, como no diabetes, uma</p><p>das maiores epidemias de saúde do século XXI.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   4</p><p>2. GLICÓLISE</p><p>A glicólise é uma série de reações bioquímicas que degradam a glicose, um car-</p><p>boidrato de seis carbonos, em duas moléculas de piruvato de três carbonos. Este pro-</p><p>cesso anaeróbico é a primeira etapa central da respiração celular e ocorre no citosol</p><p>das células. A glicólise é universal, servindo como uma via metabólica primária para a</p><p>produção de energia em formas de vida que vão desde as mais simples bactérias até</p><p>os seres humanos complexos.</p><p>2.1 Fases da Glicólise</p><p>A glicólise pode ser dividida em duas fases distintas:</p><p>• Fase de Investimento de Energia: Nos primeiros passos da glicólise, duas moléculas</p><p>de ATP são consumidas para fosforilar a glicose e converter frutose-6-fosfato em</p><p>frutose-1,6-bisfosfato. Esses passos são cruciais para preparar a molécula de seis</p><p>carbonos para a subsequente quebra em duas moléculas de três carbonos.</p><p>• Fase de Geração de Energia: Na segunda metade da glicólise, as moléculas de</p><p>três carbonos são convertidas em piruvato através de uma série de reações que</p><p>resultam na produção de ATP e NADH. Por cada molécula de glicose que entra</p><p>na glicólise, um saldo líquido de dois ATPs é produzido.</p><p>2.2 Regulação da Glicólise</p><p>A regulação da glicólise é complexa e multifacetada, envolvendo mecanismos de</p><p>feedback e alostéricos que asseguram o equilíbrio energético da célula:</p><p>• Hexoquinase: Esta enzima, que catalisa a primeira etapa da glicólise, é inibida</p><p>pelo seu produto, a glicose-6-fosfato. Isso evita o consumo excessivo de glicose</p><p>quando a célula está repleta de glicose-6-fosfato.</p><p>• Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1): É considerada a enzima reguladora-chave da glicólise.</p><p>É ativada por AMP e frutose-2,6-bisfosfato e inibida por ATP e citrato, refletindo o</p><p>estado energético da célula.</p><p>• Piruvato Quinase: A última enzima da glicólise, que converte fosfoenolpiruvato em</p><p>piruvato, é regulada por alosterismo e modificação covalente. É ativada por frutose-</p><p>-1,6-bisfosfato e inibida por ATP, alanina e, em algumas condições, por fosforilação.</p><p>A glicólise não é apenas uma via de produção de energia, mas também fornece</p><p>intermediários para outras vias metabólicas, como a síntese de ácidos graxos e amino-</p><p>ácidos. Além disso, o NADH produzido é utilizado na cadeia de transporte de elétrons</p><p>para a geração adicional de ATP sob condições aeróbias.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   5</p><p>Imagem 1. Etapas do processo de glicólise.</p><p>Fonte: Acervo Sanar.</p><p>A glicólise é um exemplo notável da economia celular, onde a energia potencial de</p><p>uma molécula de glicose é cuidadosamente extraída e armazenada em formas que</p><p>são prontamente utilizáveis pela célula, demonstrando a eficiência e a elegância dos</p><p>sistemas biológicos.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   6</p><p>3. DESTINOS DO PIRUVATO</p><p>O piruvato, o produto final da glicólise, é uma molécula chave no metabolismo celular,</p><p>funcionando como um ponto de ramificação para várias vias metabólicas. O destino do</p><p>piruvato é determinado pela disponibilidade de oxigênio nas células e pela demanda</p><p>energética do organismo.</p><p>3.1 Conversão em Acetil-CoA</p><p>Sob condições aeróbicas, quando o oxigênio está presente, o piruvato é transporta-</p><p>do para as mitocôndrias. Aqui, ele é convertido em acetil-CoA pela enzima complexa</p><p>piruvato desidrogenase. Este passo é irreversível e marca a transição da glicólise para</p><p>o ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs), onde o acetil-CoA será completamente oxidado</p><p>para produzir CO2, ATP, NADH e FADH2.</p><p>3.2 Fermentação Láctea</p><p>Em condições anaeróbicas, como no músculo esquelético durante exercício intenso, o</p><p>oxigênio é insuficiente para a cadeia de transporte de elétrons. Neste cenário, o piruvato</p><p>é reduzido a lactato pela enzima lactato desidrogenase (LDH). Este processo regenera</p><p>NAD+, que é essencial para que a glicólise continue a produzir ATP na ausência de oxi-</p><p>gênio. O lactato pode ser transportado pelo sangue até o fígado, onde é convertido de</p><p>volta em glicose através da gliconeogênese, num ciclo conhecido como ciclo de Cori.</p><p>3.3 Fermentação Alcoólica</p><p>Em leveduras e alguns tipos de bactérias, o piruvato é convertido em dióxido de car-</p><p>bono e etanol na fermentação alcoólica. Este processo também serve para regenerar</p><p>NAD+, permitindo que a glicólise continue em ambientes anaeróbicos. A fermentação</p><p>alcoólica é a base para a produção de bebidas alcoólicas e pão.</p><p>Saiba mais!  A regulação do destino do piruvato é um aspecto crí-</p><p>tico do metabolismo energético. A enzima piruvato desidrogenase é regulada por</p><p>vários mecanismos, incluindo a inibição por seus produtos (NADH e acetil-CoA)</p><p>e ativação pelo seu substrato (NAD+). Além disso, hormônios como a insulina</p><p>podem aumentar a expressão de enzimas que promovem a conversão do piruvato</p><p>em acetil-CoA, enquanto o glucagon tem o efeito oposto.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   7</p><p>Imagem 2. Diagrama mostrando os três principais destinos do piruvato: conversão em acetil-CoA,</p><p>redução a lactato na fermentação</p><p>láctea e conversão em etanol na fermentação alcoólica.</p><p>Fonte: Acervo Sanar.</p><p>Na prática!  Distúrbios no metabolismo do piruvato podem levar</p><p>a condições patológicas. Por exemplo, uma acumulação de lactato no sangue,</p><p>conhecida como acidose láctica, pode ocorrer devido a hipóxia tecidual ou defici-</p><p>ências enzimáticas. Além disso, mutações no gene que codifica a piruvato desi-</p><p>drogenase podem resultar em doenças metabólicas raras que afetam o sistema</p><p>nervoso central.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   8</p><p>4. GLICONEOGÊNESE</p><p>A gliconeogênese é uma via metabólica que resulta na formação de glicose a partir</p><p>de precursores não-carboidratos, como lactato, glicerol e aminoácidos, principalmente</p><p>alanina. Este processo é vital durante períodos de jejum, exercício intenso, ou qualquer</p><p>estado que exija glicose além da disponibilidade alimentar ou das reservas de glicogênio.</p><p>4.1 Vias e Regulação</p><p>A gliconeogênese ocorre principalmente no fígado e, em menor grau, nos rins. A via</p><p>pode ser considerada como uma reversão da glicólise, com algumas etapas adicionais</p><p>para contornar as reações irreversíveis da glicólise. As principais etapas que diferem</p><p>da glicólise e que são exclusivas da gliconeogênese incluem:</p><p>• A conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP) por meio do piruvato carbo-</p><p>xilase e do PEP carboxiquinase (PEPCK).</p><p>• A conversão de frutose-1,6-bisfosfato em frutose-6-fosfato pela frutose-1,6-bisfosfatase.</p><p>• A conversão de glicose-6-fosfato em glicose pela glicose-6-fosfatase.</p><p>Imagem 3. Fluxograma detalhado da gliconeogênese, à direita,</p><p>(destacando as enzimas específicas da via) em comparação com a glicólise, à esquerda.</p><p>Fonte: Acervo Sanar.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   9</p><p>Estas enzimas são reguladas por hormônios e substratos de maneira a refletir o</p><p>estado energético e metabólico do organismo. Por exemplo:</p><p>• Insulina: Baixa durante o jejum, resultando em diminuição da síntese de enzimas</p><p>da gliconeogênese.</p><p>• Glucagon: Elevado durante o jejum, promovendo a expressão de enzimas</p><p>gliconeogênicas.</p><p>• Corticosteroides: Hormônios do estresse que podem aumentar a expressão de</p><p>enzimas da gliconeogênese.</p><p>Além disso, a gliconeogênese é inibida pela alta concentração de AMP e frutose-2,-</p><p>6-bisfosfato, que sinalizam baixa energia celular, e é estimulada por altas concentrações</p><p>de ATP e acil-CoA, indicando alta disponibilidade energética.</p><p>Na prática!  A gliconeogênese é um processo crítico na manutenção</p><p>da glicemia durante o jejum. Distúrbios na gliconeogênese podem levar a hipogli-</p><p>cemia, perigosa especialmente para o cérebro, o qual têm como sua principal fonte</p><p>de energia a glicose. Por outro lado, a superativação da gliconeogênese é uma das</p><p>causas da hiperglicemia observada no diabetes tipo 2, onde a produção excessiva</p><p>de glicose pelo fígado contribui para os níveis elevados de glicose no sangue.</p><p>5. VIA DAS PENTOSES-FOSFATO</p><p>A via das pentoses-fosfato, também conhecida como via hexose monofosfato shunt,</p><p>é uma via metabólica paralela à glicólise. Ela ocorre no citosol das células e desempe-</p><p>nha um papel crucial em dois processos celulares fundamentais: a geração de NADPH</p><p>e a síntese de ribose-5-fosfato.</p><p>5.1 Fase Oxidativa</p><p>A fase oxidativa da via das pentoses-fosfato é composta por reações que produ-</p><p>zem NADPH a partir de NADP+. O NADPH é um cofator essencial em reações ana-</p><p>bólicas, como a síntese de ácidos graxos e colesterol, e na manutenção do ambiente</p><p>redutor da célula, protegendo-a contra o estresse oxidativo. Esta fase começa com a</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   10</p><p>oxidação da glicose-6-fosfato em 6-fosfogluconolactona, seguida pela formação de</p><p>6-fosfogluconato e, finalmente, ribulose-5-fosfato, com a concomitante produção de</p><p>duas moléculas de NADPH.</p><p>5.2 Fase Não-Oxidativa</p><p>A fase não-oxidativa envolve uma série de reações de isomerização, epimerização</p><p>e transaldolase/transcetolase que convertem ribulose-5-fosfato em ribose-5-fosfato</p><p>e em intermediários que podem entrar na glicólise. A ribose-5-fosfato é um precursor</p><p>para a síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos. Esta fase da via é notável por sua</p><p>flexibilidade, pois pode se adaptar às necessidades celulares de NADPH, ribose-5-fos-</p><p>fato e intermediários da glicólise.</p><p>5.3. Regulação da Via das Pentoses-Fosfato</p><p>A via das pentoses-fosfato é regulada principalmente pela disponibilidade de NADP+</p><p>e pela demanda de NADPH e ribose-5-fosfato na célula. Quando há uma alta demanda</p><p>por NADPH, para síntese de ácidos graxos ou para combater o estresse oxidativo, a via</p><p>é estimulada. Por outro lado, quando a necessidade de NADPH é baixa, o fluxo através</p><p>desta via é diminuído.</p><p>Na prática!  Alterações no funcionamento da via das pentoses-fos-</p><p>fato podem ter implicações clínicas significativas. Por exemplo, uma deficiência</p><p>na enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD), que catalisa o primeiro passo</p><p>da fase oxidativa, pode levar à hemólise dos eritrócitos em resposta a certos me-</p><p>dicamentos, infecções ou alimentos, resultando em anemia hemolítica.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   11</p><p>Imagem 4. Diagrama mostrando as duas fases da via das pentoses-fosfa-</p><p>to, com destaque para a produção de NADPH e ribose-5-fosfato.</p><p>Fonte: Acervo Sanar.</p><p>Em resumo, a via das pentoses-fosfato é um exemplo de como as células utilizam</p><p>vias metabólicas flexíveis para satisfazer uma variedade de necessidades celulares,</p><p>desde a produção de biomoléculas até a defesa contra danos oxidativos.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   12</p><p>6. GLICÓLISE E DIABETES</p><p>Diabetes mellitus é uma doença metabólica caracterizada por hiperglicemia crônica,</p><p>resultante de defeitos na secreção de insulina, na ação da insulina ou em ambos. A</p><p>glicólise desempenha um papel central na patofisiologia do diabetes, pois é uma das</p><p>principais vias de utilização de glicose pelas células.</p><p>6.1 Impacto da Insulina e Glucagon</p><p>A insulina é um hormônio anabólico que promove a captação de glicose pelas</p><p>células e estimula a glicólise. Ela facilita a entrada de glicose nas células ao promo-</p><p>ver a translocação do transportador de glicose GLUT4 para a membrana plasmática,</p><p>especialmente nas células musculares e adiposas. Além disso, a insulina estimula a</p><p>atividade de enzimas chave da glicólise, como a hexoquinase e a fosfofrutoquinase-1,</p><p>aumentando assim a taxa de glicólise.</p><p>Por outro lado, o glucagon é um hormônio catabólico que atua principalmente no</p><p>fígado para estimular a gliconeogênese e a quebra de glicogênio (glicogenólise), aumen-</p><p>tando a glicose no sangue. Em condições normais, esses dois hormônios trabalham</p><p>em conjunto para manter a homeostase da glicose.</p><p>6.2 Alterações Metabólicas no Diabetes</p><p>No diabetes tipo 1, a falta de insulina devido à destruição autoimune das células beta</p><p>pancreáticas leva a uma diminuição na captação de glicose e na taxa de glicólise nas</p><p>células periféricas. No diabetes tipo 2, a resistência à insulina impede a ação normal</p><p>da insulina, resultando em menor captação de glicose e glicólise, apesar dos níveis</p><p>elevados de insulina.</p><p>Essas alterações no metabolismo da glicose levam a um estado de hiperglicemia,</p><p>pois a glicose não é eficientemente utilizada pelas células para a produção de energia.</p><p>Além disso, a hiperglicemia crônica pode levar a complicações secundárias, como</p><p>danos aos vasos sanguíneos (angiopatia diabética), nervos (neuropatia diabética), e a</p><p>um risco aumentado de doenças cardiovasculares.</p><p>Na prática!  O tratamento do diabetes muitas vezes envolve a admi-</p><p>nistração de insulina ou medicamentos que aumentam a sensibilidade à insulina</p><p>ou a secreção de insulina para melhorar a captação de glicose e a glicólise. Além</p><p>disso, exercícios físicos são recomendados, pois aumentam a captação de glicose</p><p>pelo músculo independente da insulina e, portanto, aumentam a taxa de glicólise.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   13</p><p>7. CONCLUSÃO</p><p>A glicólise, gliconeogênese</p><p>e a via das pentoses-fosfato são processos bioquímicos</p><p>fundamentais que ilustram a complexidade e a interconexão do metabolismo celular. A</p><p>glicólise, uma via ancestral e universal, é o início da degradação da glicose, fornecendo</p><p>energia e intermediários metabólicos para a célula. A gliconeogênese, atuando como</p><p>uma rota anabólica, é essencial em estados de jejum ou baixa de glicose, assegurando</p><p>a manutenção da glicemia. A via das pentoses-fosfato, por sua vez, desempenha um</p><p>papel duplo crucial na biossíntese de nucleotídeos e na proteção antioxidante através</p><p>da produção de NADPH.</p><p>A relevância clínica destas vias é exemplificada pelo diabetes mellitus, onde a dis-</p><p>função na glicólise e na gliconeogênese resulta em distúrbios metabólicos profundos,</p><p>com consequências sistêmicas. O entendimento aprofundado destas vias não só é vital</p><p>para o manejo do diabetes, mas também para a compreensão de uma ampla gama de</p><p>doenças metabólicas.</p><p>O material apresentou uma visão detalhada destas vias, enfatizando a importância</p><p>da regulação hormonal e do equilíbrio metabólico. A integração destes processos re-</p><p>flete a beleza e a complexidade da vida em nível molecular e sublinha a importância</p><p>da bioquímica no campo da medicina. Através da compreensão destes caminhos, os</p><p>futuros médicos e pesquisadores podem continuar a desenvolver terapias inovadoras</p><p>e estratégias preventivas contra doenças metabólicas, melhorando assim a saúde e o</p><p>bem-estar dos pacientes.</p><p>Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-Fosfato I   14</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>Nelson DL, Cox MM. Lehninger Principles of Biochemistry. 7th ed. New York: W.H.</p><p>Freeman; 2017.</p><p>Voet D, Voet JG, Pratt CW. Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level.</p><p>5th ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; 2016.</p><p>Berg JM, Tymoczko JL, Gatto GJ Jr, Stryer L. Biochemistry. 8th ed. New York: W.H.</p><p>Freeman; 2015.</p><p>American Diabetes Association. 2. Classification and Diagnosis of Diabetes: Standards</p><p>of Medical Care in Diabetes—2021. Diabetes Care. 2021;44(Supplement 1):S15-S33.</p><p>Röhrig CH, Choi SW, Baldwin N. The Glycolytic Pathway in Disease. Exp Mol Med.</p><p>2017;49(3):e307.</p><p>Pilkis SJ, Granner DK. Molecular Physiology of the Regulation of Hepatic Gluconeogenesis</p><p>and Glycolysis. Annu Rev Physiol. 1992;54:885-909.</p><p>Stanton RC. Glucose-6-phosphate Dehydrogenase, NADPH, and Cell Survival. IUBMB</p><p>Life. 2012;64(5):362-9.</p><p>Escrito por Larissa Meirelles em parceria com inteligência artificial via chat GPT 4.0.</p><p>sanarflix.com.br</p><p>Copyright © SanarFlix. Todos os direitos reservados.</p><p>Sanar</p><p>Rua Alceu Amoroso Lima, 172, 3º andar, Salvador-BA, 41820-770</p>