Aula Metabolismo de Carboidratos

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Metabolismo do Carboidrato
(Glicogênese, Glicogenólise e Gliconeogênese)
Prof.Dr. André S. Costa
BASES DE BIOFÍSICA E BIOQUÍMICA 
APLICADAS À EDUCAÇÃO FÍSICA
- Boca Amilase salivar (5%)
- Estômago ph (2,0)
- Intestino Delgado
Duodeno Bicarbonato de sódio
Amilase pancreática
DIGESTÃO DE CARBOIDRATOS
DIGESTÃO
DE
CARBOIDRATOS
- Boca Amilase salivar (5%)
- Estômago ph (2,0)
- Intestino Delgado
Duodeno Bicarbonato de sódio
Amilase pancreática
DISSACARIDASES
DIGESTÃO DE CARBOIDRATOS
AÇÃO DAS
DISSACARIDASES
DIGESTÃO
DE
CARBOIDRATOS
Intestino Delgado Duodeno
DISSACARIDASES (hidrolases)
MALTASE (ENZIMA): MALTOSE = GLICOSE + GLICOSE
LACTASE (ENZIMA): LACTOSE = GALACTOSE + GLICOSE
SACARASE (ENZIMA): SACAROSE = FRUTOSE + GLICOSE
DIGESTÃO DE CARBOIDRATOS
- ENTERÓCITO (MICROVILOSIDADES)
DIFUSÃO FACILITADA
TRANSPORTE PASSIVO
TRANSPORTADOR DE MEMBRANA PERMEASE
NÃO REQUER ENERGIA
ABSORÇÃO DE CARBOIDRATOS
ABSORÇÃO DE CARBOIDRATOS
DIFUSÃO FACILITADA 
GLUT 5 ( FRUTOSE)
- ENTERÓCITO (MICROVILOSIDADES)
TRANSPORTE ACOPLADO
TRANSPORTE ATIVO
DEPENDENTE ENERGIA
TRANSPORTE SIMULTÂNEO SÓDIO-GLICOSE
PROTEÍNA DE TRANSPORTE (SYMPORT)
ABSORÇÃO DE CARBOIDRATOS
TRANSPORTE ACOPLADO (SGLT)
Sódio
Glicose
Enterócito
VISÃO GERAL
GLICOGÊNIOGLICOGÊNIOGLICOGÊNIOGLICOGÊNIO
(Fígado)(Fígado)(Fígado)(Fígado)
CarboidratosCarboidratosCarboidratosCarboidratos
(Dieta)(Dieta)(Dieta)(Dieta)
GlicoseGlicoseGlicoseGlicose
CirculaçãoCirculaçãoCirculaçãoCirculação
(veias, artérias, capilares)(veias, artérias, capilares)(veias, artérias, capilares)(veias, artérias, capilares)
GlicogênioGlicogênioGlicogênioGlicogênio
Metabolismo dos Carboidratos
Carboidratos 
Alimentares
Glicose Glicose 6 Fosfato
Glicose 1 FosfatoGlicogênio
Glicólise (via Embdeneyerhof)
Ácido Pirúvico
Ciclo de Krebs 
Cadeia respiratória
ENERGIA (ATP)
CO2 e H2O
Glicose ���� Glicogênio (Glicogênese)
Glicogênio ���� Glicose (Glicogenólise)
Metabolismo dos Carboidratos
GLICOGÊNESE - processo bioquímico que transforma moléculas
de glicose em glicogênio.
� MAIOR ocorrência: Fígado e Músculos;
� Fígado: armazena e utiliza-o para manutenção da glicemia;
� Músculo: armazena apenas para o consumo próprio;
� Glicogênio é uma fonte imediata de glicose para os músculos quando
há a diminuição da glicose sangüínea;
� Glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo consumido
totalmente cerca de 24 horas após a última refeição.
Metabolismo dos Carboidratos
Glicogênese
Glucose-6-phosphate
Fosfoglicomutase
Glucose-1-phosphate
Uridine diphosphate glucose
Glicogênio
sintase
Glycogen
Metabolismo dos Carboidratos
GLICOGÊNESE - processo bioquímico que ocorre no citossol e
utiliza de ATP (Fosforilação da Glicose) e UTP (Trifosfato de Uridina).
� 1ª. Reação: formação de glicose-6-fosfato (G6P) a partir da
fosforilação da glicose – Hexoquinase/Glicoquinase (via Glicolítica).
� 2ª. Reação: formação da glicose-1-fosfato (G1P) pela ação da
enzima fosfoglicomutase que isomerisa a G6P (estimulda pelo hormonio
insulina);
� 3ª Reação: incorporação da uridina-trifosfato (UTP) pela ação da
enzima UDP-glicose pirofosforilase e formação da UDP-glicose;
� 4ª Reação: a enzima glicogênio sintase permite a ligação entre os C1
e C4 das unidades de glicose (ligações 1- 4).;
� Ramificação da cadeia: ação da enzima ramificadora (amido-1-4,1-6-
transglucosidase), permite ligações com C6, formando ligações a(1- 6).
Metabolismo dos Carboidratos
GLICOGÊNESE - processo bioquímico que ocorre no citossol e
utiliza de ATP (Fosforilação da Glicose) e UTP (Trifosfato de Uridina).
� Substrato para a síntese de glicogênio - UDP-glicose;
� Glicogênio sintase - necessita de um “primer” (Glicogenina), ou seja,
um resíduo, por onde começar, o qual deve ser formado por pelo menos
quatro moléculas de glicose;
� Glicogênio sintase se liga à cadeia de glicogenina (unida ao primeiro
resíduo de glicose), estendendo a cadeia;
Metabolismo dos Carboidratos
Metabolismo dos Carboidratos
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
Glicogênio
Metabolismo dos Carboidratos
• Fígado - hexoquinase com pouca afinidade para a glicose (não é
inibida por glicose-6-P). A glicose só é fosforilada quando existe
no sangue em concentrações muito elevadas (depois das
refeições).
• Glicogênio fosforilase - enzima alostérica (forma ativa – alfa - e
inativa - beta).
• A enzima fosforilase quinase fosforila (ativa) a glicogênio
fosforilase fosfatase (inativa), regulada por adrenalina e
glucagon.
• A insulina estimula a ação da enzima inativadora ao mesmo
tempo que inibe a enzima ativadora.
Regulação do Metabolismo do Glicogênio
Metabolismo dos Carboidratos
Glicogênese e Glicogenólise hepática
Metabolismo dos Carboidratos
Glicogenólise
� Glicogênio – degradação enzimática para a obtenção
de glicose (rotas metabólicas para produção de ATP).
� Glicogenólise - controle endócrino (hormonal);
� Glicogênio - degradado pela ação conjunta de três
enzimas: Glicogênio fosforilase, Enzima α 1,6
glicosidase ou desramificadora de glicogênio e
fosfoglicomutase;
� Ativação hormonal do 2º. mensageiro, AMP cíclico
(AMPc), formado a partir do ATP sob ação da enzima
adenilato-ciclase (inativa até que haja o estímulo
hormonal).
Metabolismo dos Carboidratos
� 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).
� O aumento do metabolismo energético, faz com que
cesse os estímulos hormonais, inibindo a
glicogenólise. O AMPc é degradado pela enzima
fosfodiesterase, sendo que hormônios, como a
insulina, aumentam a atividade desta enzima,
induzindo o bloqueio da glicogenólise.
Glicogenólise
Metabolismo dos Carboidratos
Metabolismo dos Carboidratos
• Glicogênio Fosforilase:
– Cliva uma ligação α (1,4) com fosfato inorgânico (Pi).
Esta enzima só cliva resíduos de glicose que estejam
a mais de 4 resíduos de distância de uma
ramificação.
– Utiliza um piridoxal, um derivado de vitamina B como
cofator.
– Ocorre quebra de uma ligação glicosídica com
introdução de uma molécula de fosfato com
intervenção de ATP
– Atua no glicogênio sobre os extremos não redutores
das unidades de glicose α (1,4).
Glicogenólise
Metabolismo dos Carboidratos
• Glicogênio Fosforilase:
– (glicose)n + Pi�(glicose)n-1 + glicose1P
– Os produtos finais são unidades de glicose1P e
frações de dextrinas-limite(4-glicoses)- não podem
ser degradadas pela fosforilase.
Glicogenólise
Metabolismo dos Carboidratos
• Enzima α 1,6 glicosidase ou desramificadora de glicogênio:
– Transfere três resíduos de glicose de um ramo limite para outro
ramo (com uma ligação α (1,6)) é eliminado por hidrólise, 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
Metabolismo dos Carboidratos
• Fosfoglicomutase: cataliza a isomerização de glicose 1-P a
glicose 6-P e vice-versa
• A Glicose 6-fosfatopode 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
catalisa a desfosforilação da glicose-6-fosfato, o que lhe
permite fornecer glicose ao resto do organismo
Glicogenólise
Metabolismo dos Carboidratos
Glicogenólise
Metabolismo dos Carboidratos
Metabolismo dos Carboidratos
VISÃO GERAL
GLICOGÊNIOGLICOGÊNIOGLICOGÊNIOGLICOGÊNIO
GliconeogêneseGliconeogêneseGliconeogêneseGliconeogênese
(Fígado)(Fígado)(Fígado)(Fígado)
CarboidratosCarboidratosCarboidratosCarboidratos
(Dieta)(Dieta)(Dieta)(Dieta)
GlicoseGlicoseGlicoseGlicose CirculaçãoCirculaçãoCirculaçãoCirculação
(veias, artérias, capilares)(veias, artérias, capilares)(veias, artérias, capilares)(veias, artérias, capilares)
ProcessoProcessoProcessoProcesso
LentoLentoLentoLento
GlicogênioGlicogênioGlicogênioGlicogênio
Metabolismo dos Carboidratos
GLICONEOGÊNESE
Processo de formação de glicose por outras fontes que 
não os carboidratos, como lactato (ciclo de Cori), piruvato, 
glicerol e alfa-cetoácidos e o hormônio pancreático glucagon. 
Aproximadamente 90% ocorre no fígado e apenas 
10% nos rins.
Das 10 reações da glicólise, 7 são reversíveis e 3 
irreversíveis, estas são contornadas por 4 reações 
alternativas para a síntese de glicose.
Metabolismo dos Carboidratos
REAÇÕES
DA
GLICONEOGÊNESE
1ª REAÇÃO 
(Irreversível)
Metabolismo dos Carboidratos
DESTINOS DO PIRUVATO
PIRUVATOPIRUVATOPIRUVATOPIRUVATO LACTATOLACTATOLACTATOLACTATOETANOLETANOLETANOLETANOL
(Fungos/bactérias)
OXALOACETATOOXALOACETATOOXALOACETATOOXALOACETATO ACETIL CoAACETIL CoAACETIL CoAACETIL CoA
COCOCOCO2222
PIRUVATOPIRUVATOPIRUVATOPIRUVATO
CARBOXILASECARBOXILASECARBOXILASECARBOXILASE
(PC)(PC)(PC)(PC)
LACTATOLACTATOLACTATOLACTATO
DESIDROGENASEDESIDROGENASEDESIDROGENASEDESIDROGENASE
(LDH)(LDH)(LDH)(LDH)
PIRUVATOPIRUVATOPIRUVATOPIRUVATO
DESIDROGENASEDESIDROGENASEDESIDROGENASEDESIDROGENASE
(PDH)(PDH)(PDH)(PDH)
NADNADNADNAD++++
NADH + HNADH + HNADH + HNADH + H++++
NADH + HNADH + HNADH + HNADH + H++++ NADNADNADNAD++++
COCOCOCO2222
1ª Reação
Metabolismo dos Carboidratos
PIRUVATOPIRUVATOPIRUVATOPIRUVATO
FOSFOENOLPIRUVATOFOSFOENOLPIRUVATOFOSFOENOLPIRUVATOFOSFOENOLPIRUVATO
OXALOACETATOOXALOACETATOOXALOACETATOOXALOACETATO
FosfoenolpiruvatoFosfoenolpiruvatoFosfoenolpiruvatoFosfoenolpiruvato
carboxiquinasecarboxiquinasecarboxiquinasecarboxiquinase
2ª Reação
DESTINOS DO PIRUVATO
Metabolismo dos Carboidratos
REAÇÕESREAÇÕESREAÇÕESREAÇÕES
DADADADA
GLICONEOGÊNESEGLICONEOGÊNESEGLICONEOGÊNESEGLICONEOGÊNESE
3ª REAÇÃO 3ª REAÇÃO 3ª REAÇÃO 3ª REAÇÃO 
(Irreversível)(Irreversível)(Irreversível)(Irreversível)
EnzimaEnzimaEnzimaEnzima
Frutose 1,6 DifosfataseFrutose 1,6 DifosfataseFrutose 1,6 DifosfataseFrutose 1,6 Difosfatase
Metabolismo dos Carboidratos
REAÇÕESREAÇÕESREAÇÕESREAÇÕES
DADADADA
GLICONEOGÊNESEGLICONEOGÊNESEGLICONEOGÊNESEGLICONEOGÊNESE
4ª REAÇÃO 4ª REAÇÃO 4ª REAÇÃO 4ª REAÇÃO 
(Irreversível)(Irreversível)(Irreversível)(Irreversível)
EnzimaEnzimaEnzimaEnzima
GlicoseGlicoseGlicoseGlicose----6666----fosfatasefosfatasefosfatasefosfatase
(*apenas rins e fígado)(*apenas rins e fígado)(*apenas rins e fígado)(*apenas rins e fígado)
Metabolismo dos Carboidratos
GlicogênioGlicogênioGlicogênioGlicogênio
GlicoseGlicoseGlicoseGlicose----6666----fosfatofosfatofosfatofosfatoGlicoseGlicoseGlicoseGlicose
PiruvatoPiruvatoPiruvatoPiruvato
AcetilAcetilAcetilAcetil----CoACoACoACoA
Ciclo de KrebsCiclo de KrebsCiclo de KrebsCiclo de Krebs
LactatoLactatoLactatoLactatoAminoácidosAminoácidosAminoácidosAminoácidos
DegradaçãoDegradaçãoDegradaçãoDegradação
dodododo
GlicogênioGlicogênioGlicogênioGlicogênio
SínteseSínteseSínteseSíntese
dodododo
GlicogênioGlicogênioGlicogênioGlicogênio
GlicóliseGlicóliseGlicóliseGlicólise GliconeogêneseGliconeogêneseGliconeogêneseGliconeogênese
VISÃO GERAL DO METABOLISMO DA GLICOSE
Metabolismo dos Carboidratos
Papel da Glicose na formação de 
Triacilglicerol
SÍNTESE DE TRIACILGLICERÓIS (TAG)
Estrutura: três ácidos graxos que esterificam uma molécula de glicerol.
Síntese de glicerol-fosfato
O glicerol-P é o aceptor inicial dos ácidos graxos durante a síntese de TAG.
Existem duas vias no fígado e uma via no tecido adiposo:
Fígado: Glicose (Glicólise) → diidroxiacetona-P (DHAP) Enzima glicerol-P-
desidrogenase → glicerol-P
Enzima Glicerol Glicerol-cinase→glicerol-P
Tecido adiposo: Glicose (Glicólise) → diidroxiacetona-P (DHAP) Enzima
glicerol-P-desidrogenase → glicerol-P
Papel da Glicose na formação de 
Triacilglicerol
Papel da Glicose na formação de 
Triacilglicerol