Metabolismo dos carboidratos_

Prévia do material em texto

Metabolismo dos carboidratos
Glicólise, Gliconeogênese, 
Glicogenólise e Glicogênese
Centro Universitário Mauricio de Nassau 
Disciplina: Bioquímica
Curso de Educação Física
Metabolismo dos carboidratos
Metabolismo dos carboidratos
•Glicólise - é a sequência metabólica composta por
um conjunto de dez reações catalizadas por
enzimas livres no citosol, na qual a glicose é
oxidada
• duas moléculas de piruvato
• duas moléculas de ATP
• dois equivalentes reduzidos de NADH+, que serão
introduzidos na cadeia respiratória ou na
fermentação.[1]
 A glicólise é uma das principais rotas para geração 
de ATP nas células e está presente em todos os tipos 
de tecidos.
Metabolismo dos carboidratos
•Glicogênese - corresponde ao processo de síntese 
de glicogênio no fígado e músculos, no qual 
moléculas de glicose são adicionadas à cadeia do 
glicogênio.
•Este processo é ativado pela insulina em resposta 
aos altos níveis de glicose sanguínea.
Metabolismo dos carboidratos
•Glicogenólise - quebra de glicogênio realizada 
através da retirada sucessiva de moléculas 
de glicose.
•Gliconeogênese - é a rota pela qual é 
produzida glicose a partir de compostos aglicanos 
(não-carboidratos), sendo a maior parte deste 
processo realizado no fígado (principalmente sob 
condições de jejum) e uma menor parte no córtex 
dos rins. 
• Principais precursores são: lactato, glicerol e aminoácidos, 
principalmente alanina.
Glicólise
Glicólise anaeróbica e aeróbica
Via Glicolítica
▪ A Via Glicolítica é quase universal nos 
sistemas biológicos e ocorre no 
citoplasma da célula. 
▪ Na maioria das células, para a Glicose 
entrar no citoplasma é necessário a 
ajuda de proteínas específicas de 
transporte, encontradas na membrana 
plasmática. 
▪ Seu destino já está pré-estabelecido, 
isto é, em 10 passos de reações 
sequenciadas, 1 molécula de Glicose se 
transforma em 2 moléculas de 
Piruvato. 
Esquema Geral
http://www.icb.ufmg.br/prodabi/grupof/Glicólise.html
▪ Fosforilação → é a transferência de um radical 
fosforila do ATP para um reagente da via ou do 
intermediário para o ADP com a ajuda de uma cinase. 
No metabolismo celular, esta reação ocorre com 
bastante frequência.
 
▪Deslocamento da Fosforila → o radical fosforila 
antes "capturado" num ponto da molécula, se desloca 
para outra região desta molécula. E esta mudança é 
provocada com a atividade catalítica de uma mutase.
Reações durante a glicólise
▪ Isomerização → ocorre por ação de 
uma isomerase, que consegue converter uma cetose 
(açúcar com um grupo cetona - CO) em uma aldose 
(açúcar com um grupo aldeído - CHO). Ou uma 
aldose em uma cetose.
 
▪ Desidratação → a enzima desidratase retira do 
reagente intermediário uma molécula de água.
 
▪ Clivagem de Aldol → ocorre quando uma ligação 
carbono-carbono é quebrada por uma aldolase, 
originando 1 molécula aldólica.
Reações durante a glicólise
Esquema Geral da Glicólise
2 açúcares de 3 C
1 açúcar de 6 C
A partir deste ponto 
as reações são 
duplicadas
2 moléculas de 
Piruvato (3C)
Saldo
2 moléculas de 
ATP
2 moléculas de 
NADH
Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2O 
Importância Biomédica da Glicólise
1 – Principal meio de degradação da Glicólise
2 – Obtenção de Energia mesmo em condições Anaeróbias
3 – Permite a degradação da Frutose e da Galactose
Principais Razões:
• Outras Razões:
-Os tecidos têm necessidade de transformar a energia contida na glicose 
em ATP
-A Glicólise é fundamental para a produção de Acetil-CoA
-A Glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, 
contribuindo o seu estudo para a melhor compreensão dos processos 
enzimáticos e de metabolismo intermediário
Primeira Fase da Glicólise
(Fase preparatória)
Fosforilação da Glicose
- Utilização de ATP 
(2 Moléculas)
- Formação de duas 
Moléculas de Triose-
Fosfato: Dihidroxicetona 
Fosfato e Gliceraldeído 
3-Fosfato
Glicólise
1. Fosforilação da glicose. A glicose é ativada para as 
reações subsequentes pela sua fosforilação em C-6 para 
liberar a glicose-6-fosfato; o doador de fosfato é o ATP.
Hexoquinas
e
Glicólise
2. Conversão da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato. 
Isomerização reversível de uma aldose, a glicose-6-fosfato, 
em uma cetose, a frutose-6-fosfato
Fosfoexose 
isomerase
Glicólise
3. Fosforilação da frutose-6-fosfato em frutose-1,6-
bifosfato. 
Fosfofrutoquinase-1 
(PFK-1)
Glicólise
4. Clivagem da frutose-1,6-bifosfato. Quebra da frutose-1,6-
bifosfato pela frutose-1,6-bifosfato aldolase ou simplesmente 
aldolase, para liberar 2 trioses diferentes. O gliceraldeído-3-
fosfato, uma aldose e a diidroxiacetona fosfato, uma cetose.
Adolase
Glicólise
Abertura do anel
Adolase
Triose fosfato isomerase
Glicólise
•A fosfofrutoquinase-1 (PFK-1), assim como a 
hexoquinase, é uma enzima reguladora:
• Atividade é aumentada: Presença de produtos da 
hidrólise do ATP – ADP e AMP.
• Atividade é diminuida: Presença de amplo suprimento de 
ATP ou quando a célula está bem suprida de outros 
combustíveis como os ácidos graxos.
Glicólise
5. Interconversão das triose fosfato. Apenas o 
gliceraldeído-3-fosfato é degradado na próxima fase da 
glicólise. A diidroxiacetona é convertida em gliceraldeído-3-
fosfato pela triose fosfato isomerase.
Triose fosfato 
isomerase
Segunda Fase da Glicólise
(Fase de Pagamento)
Transformação do 
Gliceraldeído em 
Piruvato
- Formação de ATP
- Oxidação da 
Molécula do 
Gliceraldeído 3-P
- Redução do NAD+
- Formação do Ácido 
Pirúvico
Glicólise
6. Oxidação da gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-
bifosfoglicerato. 1º passo da fase de pagamento.
Gliceraldeído 3-
fosfato 
desidrogenase
Glicólise
7. Transferências do 
fosfato do 1,3-
bifosfoglicerato para o 
ADP. Formação de ATP.
Fosfoglicerat
o quinase
Glicólise
8. Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato. A 
enzima fosfoglicerato mutase “muda” o grupo fosfato de 
posição dentro da molécula. 
Fosfoglicerato 
mutase
Glicólise
9. Desidratação da 2-fosfoglicerato para 
fosfoenolpiruvato. 
Enolase
Glicólise
10. Transferência do grupo fosforil do fosfoenolpiruvato 
para o ADP. 
Piruvato 
quinase
▪ A necessidade glicolítica varia de acordo com os diferentes 
estados fisiológicos
▪ Há uma degradação ativa deste açúcar após uma refeição 
rica em hidratos de carbono, assim como uma acentuada 
redução durante o Jejum.
▪ Deste Modo, o grau de conversão de Glicose para o 
Piruvato é regulado, por forma a satisfazer as necessidades 
celulares
Regulação da Glicólise
Regulação da Glicólise
→ O Controle a Longo Prazo da Glicólise, particularmente no fígado, 
é efetuado a partir de alterações na quantidade de Enzimas 
glicolíticas. Este conteúdo terá reflexos nas taxas de síntese e 
degradação
→ O Controle a Curto Prazo é feito por alteração alostérica reversível 
das enzimas e também pela sua fosforilação.
→As enzimas mais propensas a serem locais de controle são as que 
catalisam as reações irreversíveis:
-Hexocinase
-Fosfofrutocinase
-Cinase do Piruvato
Regulação da Glicólise
Hexocinase 
→Regulada pela expressão gênica
→ Inibida por altas concentrações de glicose-6-fosfato
Regulação da Glicólise
Fosfofrutocinase-1 (PFK-1)
→ A principal enzima regulatória do fluxo glicolítico. 
→ Regulação alostérica por altas concentrações dos 
metabólitos. 
→Moduladores positivos: AMP (+) e D-frutose-2,6 bifosfato 
(+)
→Moduladores negativos: ATP (-) e Citrato (-)
→A insulina ativa a captação de glicose pela célula e também 
ativa a PFK-1.
Regulação da Glicólise
Regulação da Glicólise
Piruvato cinase (PK)
→Regulação por altas concentrações dos metabólitos. 
•Moduladores positivos: AMP (+) e D-frutose-1,6 bifosfato (+)
•Moduladores negativos: ATP (-) e acetil-CoA (-) e alanina (-), AG (-)
→Regulação alostérica:
•Modificação covalente: fosforilação pelo glucagon via AMPc (inativa a 
enzima )
 defosforilaçãopela insulina via fosfatase (ativa a 
enzima )
→Piruvato cinase L (inativa)
→Piruvato cinase M (ativa)
Regulação da Glicólise
Frutose-1,6 
bifosfato 
Insulina
Diabetes mellitus 
•Diabetes mellitus é uma disfunção decorrente 
da falta de insulina, diminuição na produção ou 
incapacidade da insulina produzida exercer suas 
ações, ocasionado o aumento da glicemia.
•230 milhões de diabéticos no mundo
•Brasil – quase 11 milhões de diabéticos em 2007
35
Diabetes mellitus insulino-dependente (Tipo 1)
▪Destruição auto-imune das células β 
do pâncreas que secretam insulina; 
é uma resposta auto-imune. 
▪ Representa 5 a 10% dos diabéticos 
sendo mais comum em crianças, 
adolescentes e adultos jovens;
▪ Início súbito dos sintomas: 
polidipsia (muita sede), polifagia, 
poliúria e perda de peso com 
evolução rápida. Se não tratado leva 
ao coma.
Diabetes mellitus insulino-independente 
(Tipo 2)
▪Pâncreas diminui a produção de insulina ou há 
resistência à insulina;
▪ Representa 90% dos diabéticos sendo mais 
comum em adultos após 40 anos;
▪ 60 a 90% são obesos;
▪ Início lento dos sintomas: desânimo, cansaço 
físico, alterações visuais, infecções freqüentes 
de pele, urina e genitais, difícil cicatrização de 
lesões nas pernas e pés.
Diabetes mellitus insulino-independente 
(Tipo 2)
▪Resistência à insulina
▪Falha no reconhecimento do hormônio por parte dos 
receptores de insulina. 
▪Causa genética ou por supersaturação de moléculas 
energéticas no organismo (ácidos graxos, glicerol, glicose 
e principalmente Acetil CoA) que leva a uma desativação 
das proteínas receptoras de insulina. 
▪A causa pode também ser, como na maioria dos casos é, 
uma combinação dos dois fatores (herança 
multifatorial)..
Gliconeogênese
Gliconeogênese
Alguns tecidos : cérebro, 
hemácias, medula 
renal,cristalino e córnea 
ocular
testículos e
músculo em exercício 
Suprimento 
contínuo 
de glicose
Gliconeogênese
•O glicogênio hepático pode preencher essas 
necessidades somente por 10 a 18 horas
•Portanto, durante um jejum prolongado, os 
depósitos de glicogênio hepático são exauridos e 
a glicose é formada a partir de precursores não-
glicídicos, como lactato, piruvato, intermediários 
do ciclo do ácido cítrico e glicerol
O oxaloacetato é o material de partida para a 
gliconeogênese
PRECURSORES 
DA NEOGLICOGENESE
1ª Reação
1ª Reação: Do piruvato ao fosfoenol piruvato
•O primeiro desvio para a síntese de glicose a partir 
do piruvato é a conversão irreversível de piruvato em 
fosfoenolpiruvato (PEP)
•Duas reações: o piruvato é carboxilado pela piruvato 
carboxilase (enzima presente nas mitocôndrias), 
formando oxaloacetato, o qual é então convertido a 
PEP pela ação da PEP carboxiquinase (PEPCK)
1ª Reação: Do piruvato ao fosfoenol piruvato
• A piruvato carboxilase catalisa a formação de oxaloacetato a 
partir de piruvato e CO2 às custas de ATP. Necessita de um 
grupo prostético, a biotina. O CO2 carboxila a biotina na 
presença do ATP, que por sua vez carboxila o piruvato 
formando oxaloacetato.
• A PEP carboxiquinase (PEPCK) converte oxaloacetato em 
PEP, em uma reação de descarboxilação que usa GTP como 
um doador de grupo fosforil.
A biotina é um nutriente essencial
• A deficiência de biotina é rara, porque ela é abundante nos 
alimentos e bactérias no intestino grosso também a 
sintetizam.
• Contudo, deficiências têm sido observadas e são quase 
sempre resultantes do consumo de grandes quantidades de 
clara de ovo.
• A clara do ovo contém avidina, uma proteína que se liga à 
biotina com uma reação de ligação forte. 
• Acredita-se que a avidina protege a clara contra invasão 
bacteriana, ligando-se à biotina e matando as bactérias.
2ª Reação
2ª Reação: Desfosforilação da frutose 1,6-
bifosfato
• A frutose 1,6-bifosfatase realiza a reação inversa da 
fosfofrutoquinase 1: a hidrólise da frutose 1,6-bifosfato para 
a formação de frutose 6-fosfato.
• Principal ponto de regulação da gliconeogênese
3ª Reação
3ª Reação: Desfosforilação da glicose 6-
fosfato
• A hidrólise da glicose 6-fosfato é realizada pela glicose 6-
fosfatase enzima com atividade oposta à reação irreversível 
da hexoquinase, e fornece uma via energeticamente favorável 
para a formação de glicose livre
Saldo final da neoglicogênese
Regulação da neoglicogênese
Glicogênese
Glicogênese
•É o processo bioquímico que transforma a glicose 
em glicogênio.
•Ocorre virtualmente em todos os tecidos animais, 
mas é proeminente no fígado e músculos (os 
músculos apresentam cerca de 4 vezes mais 
glicogênio do que o fígado em razão de sua grande 
massa).
•O músculo armazena apenas para o consumo 
próprio, e só utiliza durante o exercício quando há 
necessidade de energia rápida.
Glicogênese
•O glicogênio é uma fonte imediata de glicose para 
os músculos quando há a diminuição da glicose 
sanguínea (hipoglicemia).
•O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, 
sendo consumido totalmente cerca de 24 horas 
após a última refeição. 
Glicogênese
Glucose-6-phosphate
Fosfoglicomutase
Glucose-1-phosphate
Uridine diphosphate 
glucose
Glicogênio sintase
Glycogen
Insulina
+
Glicogênese
•O substrato para a síntese de glicogênio é a UDP-
glicose;
•A enzima Glicogênio sintase necessita de um “primer”, 
ou seja, um resíduo, por onde começar, o qual deve ser 
formado por pelo menos quatro moléculas de glicose;
•A proteína Glicogenina é a responsável pela formação 
desta pequena cadeia. A ela se liga o pimeiro resíduo de 
glicose.
•A Glicogênio sintase se liga à cadeia de glicogenina (que 
permanece unida àquele primeiro resíduo de glicose), 
estendendo a cadeia.
•Quando o glicogênio estiver grande o bastante, a 
enzima Glicogênio sintase é deslocada.
Glicogênese
Peso Relativo Massa Total
Glicogênio Hepático 4,0 % 72 g (1)
Glicogênio Muscular 0,7 % 245 g (2)
Glicose extracelular 0,1 % 10 g (3)
TOTAL - 327 g
▪ Quantidade de glicose disponível para o ser humano, 
levando em considerações as reservas hepáticas e 
musculares de glicogênio 
Percurso da glicogênese e glicogenólise no fígado 
 
Glicogenólise
Glicogenólise
•O glicogênio pode ser degradado enzimaticamente 
para a obtenção de glicose para entrar nas rotas 
oxidativas visando a obtenção de energia.
•A glicogenólise possui controle endócrino.
•O glicogênio é degradado pela ação conjunta de três 
enzimas: Glicogênio fosforilase, Enzima α 1,6 
glicosidase ou desramificadora de glicogênio e 
fosfoglicomutase.
•Os estímulos possuem como segundo mensageiro o 
AMP cíclico (AMPc), que é formado a partir do ATP 
sob ação da enzima adenilato-ciclase (inativa até 
que haja o estímulo hormonal).
Glicogenólise
• O AMPc ativa a enzima 
fosforilase-quinase-b em 
fosforilase-quinase-a, que 
por sua vez retira uma 
molécula de glicose do 
glicogênio, na forma de 
glicose-1-fosfato, 
liberando-a para a glicólise 
em uma reação que utiliza 
a mesma enzima que 
inicia a glicogênese 
(fosfoglicomutase). 
 
Glicogenólise
• Enzima α 1,6 glicosidase ou desramificadora de glicogênio:
• Transfere três resíduos de glicose de um ramo limite para 
outro ramo que é hidrolisado, dando como resultado 
glicose livre e glicogênio desramificado.
• A hidrólise é catalisada pela mesma enzima 
desramificadora
• A glicogênio fosforilase é mais rápida do que a enzima 
desramificadora
• Ramos exteriores do glicogênio são degradados muito 
rapidamente no músculo em poucos segundos quando é 
necessária muita energia.
• A degradação do glicogênio após este ponto exige a enzima 
desramificadora e é portanto mais lenta, o que explica em 
parte o fato do músculo só poder exercer a sua máxima força 
durante poucos segundos.
Glicogenólise
• Fosfoglicomutase: cataliza a isomerização de glicose 1-P 
a glicose 6-P e vice-versa
•A Glicose 6-fosfato pode ser então utilizada na glicólise.
•Ao contrário do músculo, o fígado (e, em menor extensão 
o rim) possui glicose-6-fosfatase, uma enzima hidrolítica 
que catalisaa desfosforilação da glicose-6-fosfato, o que 
lhe permite fornecer glicose ao resto do organismo
glicose 1-P 
glicose 6-P 
E é só
	Slide 1: Metabolismo dos carboidratos Glicólise, Gliconeogênese, Glicogenólise e Glicogênese 
	Slide 2: Metabolismo dos carboidratos
	Slide 3: Metabolismo dos carboidratos
	Slide 4: Metabolismo dos carboidratos
	Slide 5: Metabolismo dos carboidratos
	Slide 6: Glicólise
	Slide 7: Glicólise anaeróbica e aeróbica
	Slide 8: Esquema Geral
	Slide 9: Reações durante a glicólise
	Slide 10: Reações durante a glicólise
	Slide 11: Esquema Geral da Glicólise
	Slide 12: Importância Biomédica da Glicólise
	Slide 13
	Slide 14: Primeira Fase da Glicólise (Fase preparatória)
	Slide 15: Glicólise
	Slide 16: Glicólise
	Slide 17: Glicólise
	Slide 18: Glicólise
	Slide 19: Glicólise
	Slide 20: Glicólise
	Slide 21: Glicólise
	Slide 22: Segunda Fase da Glicólise (Fase de Pagamento)
	Slide 23: Glicólise
	Slide 24: Glicólise
	Slide 25: Glicólise
	Slide 26: Glicólise
	Slide 27: Glicólise
	Slide 28: Regulação da Glicólise
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33
	Slide 34
	Slide 35: Diabetes mellitus 
	Slide 36: Diabetes mellitus insulino-dependente (Tipo 1) 
	Slide 37
	Slide 38: Diabetes mellitus insulino-independente (Tipo 2)
	Slide 39: Diabetes mellitus insulino-independente (Tipo 2)
	Slide 40: Gliconeogênese
	Slide 41: Gliconeogênese
	Slide 42: Gliconeogênese
	Slide 43: O oxaloacetato é o material de partida para a gliconeogênese
	Slide 44
	Slide 45
	Slide 46: 1ª Reação: Do piruvato ao fosfoenol piruvato
	Slide 47: 1ª Reação: Do piruvato ao fosfoenol piruvato
	Slide 48: A biotina é um nutriente essencial
	Slide 49
	Slide 50: 2ª Reação: Desfosforilação da frutose 1,6-bifosfato
	Slide 51
	Slide 52: 3ª Reação: Desfosforilação da glicose 6-fosfato
	Slide 53: Saldo final da neoglicogênese
	Slide 54: Regulação da neoglicogênese
	Slide 55: Glicogênese
	Slide 56: Glicogênese
	Slide 57: Glicogênese
	Slide 58: Glicogênese
	Slide 59: Glicogênese
	Slide 60: Glicogênese
	Slide 61: Percurso da glicogênese e glicogenólise no fígado 
	Slide 62: Glicogenólise
	Slide 63: Glicogenólise
	Slide 64: Glicogenólise
	Slide 65: Glicogenólise
	Slide 66: Glicogenólise
	Slide 67: E é só