Gliconeogênese e pentoses

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METABOLISMO 
METABOLISMO - conjunto de reações 
químicas coordenadas que ocorrem com 
propósitos determinados 
METABOLISMO - é um conjunto de vias 
metabólicas onde cooperam inúmeros SME 
Metabolismo global envolve digestão, 
 absorção e metabolismo intermediário 
(metabolismo celular) 
INTRODUÇÃO 
FUNÇÕES DO METABOLISMO 
ü  Obter energia pela degradação dos 
nutrientes ricos em energia 
(endógenos e exógenos) 
ü  Converter nutrientes em unidades 
monômeras precursoras de 
macromoléculas celulares 
ü  Sintetizar macromoléculas e outras 
substâncias necessárias às funções 
especializadas das células 
VIAS METABÓLICAS 
1- VIAS CATABÓLICAS 
2- VIAS ANABÓLICAS 
3- VIAS ANFIBÓLICAS 
1-VIAS CATABÓLICAS 
É a fase degradativa do metabolismo 
Moléculas orgânicas (endógena ou exógena) são 
 degradadas enzimaticamente a produtos finais 
 mais simples (CO2, H2O e NH3) 
Ø  Convergem para poucos produtos finais 
1-VIAS CATABÓLICAS - CATABOLISMO 
Ø  Produção de ATP 
Ø  Ocorrem processos oxidativos 
Ø  Transferência de H+ e elétrons 
para o NAD+ e FAD+ produzindo 
NADH e FADH2 
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1-VIAS CATABÓLICAS - CATABOLISMO 
Ø  NADH e FADH2 na CR produzem 
H2O e energia (ATP) 
Ø  Produção de NADPH - transportador 
de energia para os processos de 
biossíntese 
2 - VIAS ANABÓLICAS 
Constituem as vias de biossíntese 
Ø  Moléculas menores são transformadas 
em macromoléculas 
Monossacarídios Polissacarídios 
Aminoácidos Proteínas 
AG + glicerol Lipídios 
(BN + ribose + fosfato)n Ácidos Nucleicos 
Ø  Requer fornecimento de energia - 
 Gasto de ATP 
Ø  Ocorrem processos redutivos - 
NADPH é o doador de H+ e elétrons 
Ø  Poucas moléculas precursoras produzem 
uma variedade de macromoléculas 
2 - VIAS ANABÓLICAS 3 - VIAS ANFIBÓLICAS 
Ø  Vias que participam do catabolismo 
e do anabolismo 
Ø  Ex: ciclo do ácido cítrico - ciclo de Krebs 
Ø  Utilizada para completar a degradação 
Ø  Fornecer moléculas precursoras para 
 biossíntese de aa, AG e carboidratos 
REVERSIBILIDADE DAS VIAS 
METABÓLICAS 
ü  Vias catabólicas e anabólicas 
correspondentes não são idênticas 
ü  Para permitir que as duas vias 
sejam reguladas de forma 
independente 
Quanto a reversibilidade as vias 
anabólicas e catabólicas podem: 
Ø  Seguir rotas independentes (rotas diferentes) 
 Ex: degradação e biossíntese de AG e prots 
Ø  Seguir passos enzimáticos comuns - devem 
 apresentar pelo um passo enzimático diferente 
 para permitir a regulação das vias 
Ex: degradação e biossíntese da glicose 
REVERSIBILIDADE DAS VIAS 
METABÓLICAS 
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VIAS CENTRAIS E SECUNDÁRIAS 
DO METABOLISMO 
VIAS METABÓLICAS CENTRAIS: 
Vias onde o fluxo de metabólitos é grande 
 
Vias de degradação de COH, lip, prot e AN 
Pequeno número e idênticas na maioria 
dos organismos animais 
Vias onde o fluxo de metabólitos é pequeno 
São vias bastante diversificadas 
Envolvidas na biossíntese de CoE, 
Hormônios,neurotransmissores e outras 
VIAS CENTRAIS E SECUNDÁRIAS 
DO METABOLISMO 
VIAS METABÓLICAS SECUNDÁRIAS: 
VIAS GERAIS DO METABOLISMO DA GLICOSE 
CARBOIDRATOS 
 EXÓGENOS 
 TGI 
DIGESTÃO E 
ABSORÇÃO 
 GLICOSE 
 SANGUÍNEA 
 1 
GLICOGÊNIO 
G1P 
G6P G 
GAL FRUTOSE 
MAN 
HEPATÓCITOS 
CITOPLASMA 
PIRUVATO LACTATO 
R5P 
ÁC.GLICURÔNICO 
ÁC ASCÓRBICO 
GLICEROL P LIPÍDIO 
PIRUVATO 
ACETIL CoA 
CK 
2CO2 
NADH, FADH2 
CR 
O2 
ENERGIA 
ADP + Pi 
ATP 
FO 
MITOCÔNDRIA H2O 
 2 
2a 
5 
6 
7 
3 
9 10 
8 
8 8 
aa 11 
3a 
 3b 
3c 3d 
4 
X 
PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS DA GLICOSE 
DEGRADAÇÃO 
 DA GLICOSE 
G Pyr Glicólise ou via Glicolítica 
G CO2 + H2O 
Degradação total 
da G - Met aeróbico 
G Lac 
Fermentação anaeróbica 
Fermentação láctica 
G R5P 
Via das Pentoses 
Shunt das Pentoses 
DEGRADAÇÃO 
 DO GG Gn Gn-1 + G Glicogenólise 
BIOSSÍNTESE 
 DO GG 
Gn + G Gn+1 Glicogênese 
BIOSSÍNTESE 
 DE GLICOSE 
Compostos 
não glicídicos Gliconeogênese G 
PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS DA GLICOSE 
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GLICONEOGÊNESE 
I-DEFINIÇÃO 
 
Via anabólica onde a G é sintetizada a partir de 
precursores não glicídicos 
Tecidos que necessitam de suprimento contínuo de 
Glicose: 
Cerébro, hemácias, renal, cristalino, córnea e 
músculo em exercício 
Necessidade	
  diária	
  de	
  um	
  adulto	
  humano	
  –	
  
cérebro:	
  120g	
  glicose	
  	
  	
  
GLICONEOGÊNESE 
Glicogênio hepático atende as necessidades de G 
 por 8-10h de jejum. 
Jejum prolongado o gg é exaurido e a G é sintetizada 
pela GLICONEOGÊNESE 
• Lactato, piruvato, glicerol, aminoácidos 
gliconeogênicos (ex: alanina), intermediários do CK. 
III-COMPOSTOS GLICONEOGÊNICOS 
II- LOCALIZAÇÃO CELULAR 
• Ocorre no citossol e na mitocôndria das células 
GLICONEOGÊNESE Lactato 
LACTATO convertido em PIRUVATO 
PIRUVATO convertido em GLICOSE 
(Gliconeogênese) 
Alanina 
Proteína Alanina PIRUVATO 
NH3 
Glicerol 
Triacilglicerol (TAG) glicerol DHAP 
 2PG 
PGM 
ADP 
 
ATP 
 3PG 
PGK 
ENO 
PEP 
 H2O 
ADP 
 
 ATP 
PK 
PYR 
NAD+ NADH+H+ 
Pi 
GAPDH 1,3DPG 
TIM 
DHAP 
3GAP 
ALD 
1,6FDP 
ATP ADP 
PFK PGI 
F6P G 
ATP ADP 
HK 
G6P 
LAC 
NAD+ NADH+H+ 
LDH 
oxaloacetato 
 malato 
 fumarato 
 succinato 
succinil CoA 
α cetoglutarato 
 isocitrato 
 citrato 
Glicose 
PEP 
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V- OCORRÊNCIA 
Obs: álcool inibe a gliconeogênese- alcóolatras são 
 hipoglicêmicos 
•  Recuperação do exercício muscular 
•  Jejum prolongado 
• 90% da gliconeogênese ocorre no fígado e 10% 
 nos rins. 
IV-CONSUMO DE ATP 
•  Bastante ativa nos diabéticos 
•  Gliconeogênese consome energia (ATP) 
 Diabéticos 
•  Degradam lipídios como fonte de energia (ATP) 
•  Degradam proteínas e utilizam os aminoácidos 
 gliconeogênicos para síntese de Glicose 
Jejum prolongado 
•  Degradam proteínas e utilizam os aminoácidos 
 gliconeogênicos para síntese de Glicose 
•  Degradam lipídios como fonte de energia (ATP) 
• Recuperação da atividade física 
Músculo esquelético 
GLICOSE 
Fermentação 
anaeróbica 
Fígado 
LACTATO 
LACTATO 
GLICOSE 
Gliconeogênese 
6ATP 
2ATP 
ATIVIDADE 
MUSCULAR 
RECUPERAÇÃO DA 
ATIVIDADE MUSCULAR 
 V- REAÇÕES ESPECÍFICAS DA GLICONEOGÊNESE 
• Gliconeogênese não é simples reversão da glicólise 
• Compartilham 7 passos enzimáticos e diferem em 
 3 outros passos (reações irreversíveis da glicólise) 
• Glicólise e gliconeogênese são reguladas de forma 
 independentes e opostas 
• Gliconeogênese apresenta 3 desvios da glicólise 
 (Desvios I, II e III) 
ADP 
 
ATP 
 3PG 
PGK 
 2PG 
PGM 
ENO 
PEP 
 H2O 
ADP 
 
 ATP 
PK 
PYR 
NAD+ NADH+H+ 
Pi 
GAPDH 1,3DPG 
TIM 
DHAP 
3GAP 
ALD 
1,6FDP 
ATP ADP 
PFK PGI 
F6P G 
ATP ADP 
HK 
G6P 
LAC 
NAD+ NADH+H+ 
LDH 
piruvato 
oxaloacetato 
CO2 
NADH + H+ 
NAD+ 
malato malato 
piruvato 
carboxilase 
 malato 
desidrogenase 
 
MITOCÔNDRIA 
ATP 
ADP + Pi 
oxaloacetato 
NADH + H+ NAD+ 
fosfoenolpiruvato 
GTP GDP 
CO2 malato 
desidrogenase 
 
fosfoenolpiruvato 
carboxiquinase 
1,3- DIFOSFOGLICERATO 
3 -FOSFOGLICERATO2-FOSFOGLICERATO 
ATP 
ADP + Pi 
enolase 
fosfoglicerato 
mutase 
fosfoglicerato 
quinase 
 GLICERALDEIDO 
 3-POSFATO 
DIHIDROXIACETONA 
FOSFATO 
NAD+ 
NADH + H+ GAP 
desidrogenase 
aldolase 
GLICONEOGÊNESE 
 frutose 1,6-difosfato 
II 
Frutose 6-fosfato+ Pi 
 
H2O 
frutose 
1,6-difosfatase 
Glicose 6-fosfato 
glicose + Pi 
III 
glicose 
6-fosfatase 
I 
GLICOSE 
GLICOSE 6- FOSFATO 
FRUTOSE 6 -FOSFATO 
FRUTOSE 1,6-DIFOSFATO 
II 
III 
fosfoglicoisomerase 
H2O 
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6 
 
C
C
CH2
O O−
OPO3
2−
C
C
CH3
O O−
O
ATP ADP + Pi C
CH2
C
C
O
O O−
O−O
HCO3−
GTP GDP
CO2
piruvato oxaloacetato PEP 
Piruvato Carboxilase PEP Carboxiquinase 
CO2 
DESVIO I 
 
frutose-1,6-bisfosfate frutose-6-fosfate 
Frutose-1,6-bisfosfatase 
CH2OPO3
2−
OH
CH2OH
H
OH H
H HO
O
CH2OPO3
2−
OH
CH2OPO3
2−
H
OH H
H HO
O
H2O
6
5
4 3
2
1
+ Pi
DESVIO II 
Frutose 1,6-difosfato Frutose 6-fosfato 
Frutose 1,6-difosfatase 
 
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
OH
HH O
OH
H
OHH
OH
CH2OPO3
2−
H
OH
H
H2O1
6
5
4
3 2
+ Pi
glucose-6-phosphate glucose 
Glucose-6-phosphatase 
DESVIO III 
Glicose 6-fosfato Glicose 
Glicose 6-fosfatase 
GLICONEOGÊNESE e 
GLICÓLISE 
GLICOSE 
GLICOSE 6- FOSFATO 
FRUTOSE 6 -FOSFATO 
FRUTOSE 1,6-DIFOSFATO 
 GLICERALDEIDO 
 3-POSFATO 
1,3- DIFOSFOGLICERATO 
3 -FOSFOGLICERATO 
2-FOSFOGLICERATO 
FOSFOENOLPIRUVATO 
PIRUVATO 
DIHIDROXIACETONA 
FOSFATO 
I piruvato 
oxaloacetato 
CO2 
ATP 
ADP + Pi 
NADH + H+ 
NAD+ 
malato 
malato oxaloacetato 
NADH + H+ NAD+ 
fosfoenolpiruvato 
GTP 
GDP 
CO2 
I 
piruvato 
carboxilase 
 malato 
desidrogenase 
 
 malato 
desidrogenase 
 fosfoenolpiruvato carboxiquinase 
II 
 frutose 6-fosfato + Pi 
II 
frutose 1,6 difosfato 
H2O 
frutose 
1,6-bifosfatase 
III 
glicose + Pi 
glicose 6-fosfato 
III 
H2O 
glicose 
6-fosfatase 
mitocôndria 
ATP 
ADP + Pi 
NAD+ 
NADH + H+ 
GASTO ENERGÉTICO DA GLICONEOGÊNESE 
• Gliconeogênese é muito despendiosa 
• Transformação de Pyr a G 
Piruvato oxaloacetato -2ATP 
Oxaloacetato PEP -2ATP 
3 fosfoglicerato 1,3 difosfoglicerato -2ATP 
1,3 difosfoglicerato Gliceraldeído 
 3-fosfato 
-5ATP 
TOTAL -11ATP 
GASTO ENERGÉTICO DA GLICONEOGÊNESE 
• Transformação de Lac a G 
Piruvato oxaloacetato -2ATP 
Oxaloacetato PEP -2ATP 
3 fosfoglicerato 1,3 difosfoglicerato -2ATP 
1,3 difosfoglicerato Gliceraldeído 
 3-fosfato 
-5ATP 
TOTAL -6ATP 
Lactato piruvato +5ATP 
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 VI-REGULAÇÃO HORMONAL 
• Glucagon - Ativa a gliconeogênese 
Inibe a glicólise 
• Insulina - Ativa a glicólise 
Inibe a gliconeogênese 
 VII-EQUAÇÃO GERAL DA GLICONEOGÊNESE 
2Pyr + 4ATP +2GTP + 2NADH + 2H+ + 4H2O G + 4ADP +2GDP +2NAD++6Pi 
2Pyr G GASTO DE 11 ATP 
2Lac + 4ATP + 2GTP + 4H2O G + 4ADP + 2GDP + 6Pi 
2Lac G GASTO DE 6 ATP 
SHUNT DAS PENTOSES 
(VIA DAS PENTOSES) 
SHUNT DAS PENTOSES 
VIA DAS PENTOSES 
• Via alternativa da degradação da G 
• A G é transformada em Ribose 5-fosfato (R5P) com 
 produção de NADPH 
• Ocorre no citoplasma das células 
• Via muito ativa nos eritrócitos, tecido adiposo, 
 fígado, glândulas mamárias, córtex adrenal 
• Ausente no músculo esquelético 
R5P é empregada na síntese de: 
FUNÇÃO DA RIBOSE 5-FOSFATO 
• Nucleotídeos 
• Ácidos nucleicos 
 
• Coenzimas- NAD, FAD, 
CoA, etc. 
 O 
H	
  
OH	
  
H	
  
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  CH2	
  
H	
   H	
  
OH	
  
1
’	
  2’	
   3’	
  
4’	
  
5’	
  
	
  	
  O	
   P	
  	
  	
  	
  	
  	
  O	
  
OH	
  
OH	
  
OH	
  
FUNÇÃO DO NADPH 
• NADPH – é CoE das enzimas redutivas que 
 participa na biossíntese de lipídios, 
 colesterol, hormônios, etc 
•  NADPH: 
- Mantém o átomo de Fe da Hb no estado 
 reduzido (Fe+2) - evita a metahemoglobinemia 
PROTEÇÃO DOS ERITRÓCITOS 
- Degrada o H2O2 e impede a lipoperoxidação da 
 membrana das hemácias - evita a hemólise 
VIA DAS PENTOSES 
GLICOSE 6 P 
 NADP+ NADPH+H+ 
 -O-C=O 
 
 C- 
 
 -C 
 
 C- 
 
 C- 
 
 H2C-O-P 
 
 
 H2C-OH 
 
 C=O 
 
 C- 
 
 C- 
 
 H2C-O-P 
 
 H-C=O 
 
 H C-OH 
 
 C- 
 
 C- 
 
 H2C-O-P 
H- C=O 
 
 C- 
 
 - C 
 
 C- 
 
 C- 
 
H2C-O-P 
H2O 
6 FOSFOGLICONATO RIBULOSE 5 P RIBOSE 5 P 
glicose 6 P 
desidrogenase 
6 fosfogliconato 
desidrogenase 
ribulose fosfato 
 isomerase 
NADP+ NADPH+H+ 
CO2 
• VIA OXIDATIVA- Produz 1 molécula de R5P 
 2 moléculas de NADPH 
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VIA DAS PENTOSES 
• Em alguns tecidos só ocorre a via oxidativa e a 
 equação final é: 
Glicose 6-fosfato + 2NADP+ + H2O 
Ribose 5-fosfato + CO2 + 2NADPH + 2H+ 
• Função da VIA NÃO OXIDATIVA 
• Células que utilizam mais NADPH do que R5P 
• O acúmulo de R5P é reconvertido em G6P através 
 de enzimas (transcetolases e transaldolases) 
• Nessa via 6 C5 são convertidas em 5 C6 
6 Pentoses 5 Hexoses 
Glicose 6-fosfato Ribulose 5-fosfato 
• Via não oxidativa 
epimerase 
(6) 
(6) 
(6) 
(2) 
(2) 
(2) 
(2) 
(2) 
(2) 
(2) 
(2) 
(2) 
(2) XU5P (2) R5P 
(6 ) G6P (6) 6PGlc (6) RU5P 
6 NADPH 6 NADPH 
6CO2 
 6 PENTOSES 5 GLICOSES 6 P 
6 C5 5 C6 
(2) F6P (2) E4P 
transaldolase 2 
(2) F6P 
transcetolase 
(2) 3GAP 
 G6P (2) G6P 
 3 
(2) XU5P 
epimerase 
(2) S7P (2) 3 GAP 
1 transcetolase 
• Via não oxidativa 
isomerase 
(2) G6P 
epimerase