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Bioquímica - Glicose e Glicogênese

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Arlindo Ugulino Netto – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
1 
 
FAMENE 
NETTO, Arlindo Ugulino. 
BIOQUÍMICA 
 
GLICÓLISE E GLICONEOGÊNESE 
(Profª. Maria Auxiliadora) 
 
 Glicólise é o metabolismo da glicose para obtenção de 
energia. Quando os níveis desse açúcar se elevam no sangue, 
a insulina é liberada, para que as células captem esse 
carboidrato ao acionar os transportadores de glicose (GLUT). 
• GLUT 1: Hemácias, rins e cérebro. 
• GLUT 2: Fígado e pâncreas, não depende de insulina, 
mas o seu transporte aumenta com a presença desse 
hormônio. 
• GLUT 3: Neurônios e placenta. 
• GLUT 4: células musculares e adiposas, dependente de 
insulina. 
• GLUT 5: parede do intestino delgado. 
 
O metabolismo da glicose inicia pela captação celular. Neste momento, ela é transformada em glicose-6-
fosfato, a qual já participa da glicogênese, da glicólise e na via das pentose fosfato. Logo, ela tem como principais 
destinos: 
� Armazenada: glicogênio, amido, sacarose. 
� Oxidada através da glicólise: piruvato. 
� Oxidada através da via das pentoses fosfatos. 
 
OBS1: Tipos de degradação da glicose. 
• Glicólise anaeróbica: Ocorre na ausência de oxigênio, produzindo dois moles de ATP por molécula de glicose. 
• Glicólise aeróbica: Presença de oxigênio com produção de 2 moles de ATP e 2 de NADH. 
 
 
VIA GLICOLÍTICA 
 É a via metabólica, que ocorre no citosol, responsável por quebrar a molécula de glicose nos tecidos é uma série 
de 10 reações que prepara a glicose para o fornecimento de energia, convertendo-a em piruvato. 
A via glicolítica pode acontecer 
aerobicamente ou anaerobicamente. 
Nesta, o rendimento é de apenas 2 
moléculas de ATP, enquanto a via 
aeróbica, o rendimento e de cerca de 38 
ATP, sendo muito mais vantajosa. Note 
que a formação de piruvato a partir da 
glicose pode ocorrer de forma anaeróbica, 
sendo transformada em lactato (como nos 
músculos lisos). 
 
 
OBS²: Principais fontes de carbono e energia para a glicólise: 
• Carboidrato: 
� Amido: nutriente derivado dos vegetais (maltose e isomaltose) 
� Lactose: componente do leite (glicose e galactose) 
� Sacarose: presente nas frutas (glicose e frutose) 
• Glicose: produto da digestão do amido, sendo a forma de carboidrato mais abundante nas células do corpo. 
• Glicogênio: forma de armazenamento da glicose nos animais, sendo classificado como um polímero de glicose. 
 
 
 
 
 
 
 
Arlindo Ugulino Netto – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
2 
 
 A via glicolítica está dividida em duas fases distintas: fase de investimento (a glicose transformada em 
gliceraldeído-3-P por meio de uma via em que não há ganho de ATP, mas sim, uso de energia) e fase de ganho de 
energia (gliceraldeido-3-P transformado em piruvato, produzindo quatro moléculas de ATP), tendo um rendimento geral 
de 2 ATP. 
 
1. Fase de Investimento: - 2ATP 
A glicose, para entrar e ser armazenada 
dentro das células, deve ser fosforilada. 
Para isso, a enzima glicoquinase (no tecido 
hepático) ou a hexocinase (nos demais 
tecidos) retira uma partícula de fósforo de 
um ATP e o introduz na molécula deste 
carboidrato, formando a glicose-6-fosfato. 
Esta constitui um substrato da enzima 
fosfoglico-isomerase, responsável por 
convertê-la em frutose-6-fosfato. A 
fosfofruto-cinase-1 é a enzima responsável 
pelo uso de mais uma molécula de ATP 
nesta via de investimento, formando 
frutose-1,6-bifosfato, uma molécula de 6 
carbonos que pode ser degradada em 2 
moléculas menores (diidroxiacetona-
fosfato e gliceraldeído-3-fosfato, cada 
uma com 3 átomos de carbono) através da 
ação da aldolase. Destas duas moléculas 
menores, apenas o gliceraldeído-3-P é 
capaz de participar da 2ª fase da via 
glicolítica. 
 
 
 
2. Fase de ganho energético: -2ATP + 2ATP + 2ATP = 2ATP + 2 moléculas de NADH+H+. 
 
Para cada molécula de glicose, entram na fase de ganho energético da 
via glicolítica duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato (portanto, todo 
saldo de ATP a cada reação será multiplicado por 2). Cada molécula de 
gliceraldeído-3-fosfato ganha um átomo de fósforo inorgânico (Pi) na 
reação catalisada pela enzima gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase. 
Nesta reação, ocorre a formação de 2 moléculas de NAD+H+ (cada uma 
destas moléculas será convertida em 3 moléculas de ATP na última 
etapa do metabolismo energético aeróbio do corpo: a cadeia 
respiratória; portanto, estas moléculas de ATP não entram na contagem 
do saldo da via glicolítica). Esta reação forma, então, duas molécula de 
1,3-bifosfoglicerato, convertidas pela fosfogliceratocinase em duas 
moléculas de 3-fosfoglicerato, reação que rende as 2 primeiras 
moléculas de ATP da via glicolítica. As moléculas de 3-fosfoglicerato 
são convertidas em duas moléculas de 2-fosfoglicerato pela enzima 
fosfoglicerato-mutase, a qual não produz ATP, mas apenas muda a 
localização do fosfato na cadeia de carbono. A conversão das 
moléculas de 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato ocorre graças a 
ação da enzima enolase, a qual promove uma reação de desidratação. 
As duas moléculas de fosfoenolpiruvato são então convertidas em 
piruvato, através da reação catalisada pela piruvato-cinase, formando 
mais 2 moléculas de ATP. 
 
OBS3: A via glicolítica ocorre tanto na presença quanto na ausência de 
O2. 
OBS4: Note que há três reações irreversíveis na via glicolítica (a 1ª, a 3ª 
e a 10ª reação), sendo elas as reguladoras da via glicolítica. Porém, 
a principal reguladora é a enzima fosfofrutocinase (3ª reação), que não 
permite a continuação da via se houver algum erro. 
 
Arlindo Ugulino Netto – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
3 
 
ENZIMAS REGULADORAS DA GLICÓLISE 
1. Fosfofrutoquinase: 
� Principal enzima de controle da via glicolítica. 
� Catalisa a etapa comprometedora da via glicolítica que é a fosforilação da frutose -6-fosfato a frutose 
1,6-bifosfato. 
� Regulada por efetores alostéricos negativos: ATP, citrato e íons hidrogênio. 
� Regulada por efetores alostéricos positivos: AMP e frutose-2,6-difosfato. 
 
2. Hexocinase 
� Catalisa a primeira reação da glicólise 
� É inibida pela elevação da concentração de glicose 6-fosfato 
� A inibição da fosfofrutoquinase leva a inibição da hexoquinase. 
 
 2. Glicoquinase: isoenzima da hexoquinase presente no fígado. 
� Não é inativada pela glicose 6-fosfato 
� Fornece glicose 6-fosfato para a síntese do glicogênio 
� Proporciona ao cérebro e aos músculos a primeira opção à glicose quando o seu suprimento é limitado. 
 
 3. Piruvato quinase 
� Quando o nível de glicose é baixo, o glucagon dispara uma série de reações de AMP cíclico fosforilando a 
piruvato quinase diminuindo a sua atividade. 
� Atividade reduzida pela alta concentração de ATP. 
 
OBS5: Defeitos nessas enzimas da via glicolítica são muito raras, pois, é incompatível à vida um indivíduo ser incapaz de 
realizar a glicólise. Defeito na enzima piruvato quinase, por exemplo, gera um quadro de anemia hemolítica, pois ela 
está relacionada com a ATPase que dá o aspecto bicôncavo da hemácia. 
 
INIBIDORES DA GLICÓLISE 
1. A 2-desoxiglicose: 
� É um outro substrato da hexoquinase, que pode dar preferência a ela, formando 2-desoxiglicose 6-
fosfato. 
� A 2-desoxiglicose 6-fosfato não é um substrato da reação catalisada pela fosfoglico isomerase. 
� A 2-desoxiglicose 6-fosfato acumula-se na célula e compete com a enzima. 
2. Reagentes sulfidrílicos: Inibem a glicerol 3-fosfato desidrogenase. 
3. Fluoreto: o anticoagulante fluoreto impede que as hemácias consumam a glicose do soro para análise, inibindo 
a enzima enolase (impedindo que ocorra a via glicolítica), evitanto a coleta de resultados errôneos, 
diferentemente do anticoagulante EDTA. 
 
REGENERAÇÃO DO NAD+ 
 O NAD oxidado (NAD+) tem uma concentração limitada no citosol, porém, ele é de suma importância para 
realizara 6ª reação da via glicolítica, quando se converte em NAD reduzido (NADH+H+). Por isso, é necessário uma 
regeneração (reoxidação) do NAD para que essa molécula mantenha suas concentrações citosólicas constantes e 
participe da via glicolítica. 
 Essa regeneração ocorre em duas condições: 
 
1. Condição anaeróbica: Quando o piruvato é convertido 
em lactato, ele utiliza o NAD reduzido, recuperando-o 
como NAD oxidado. A enzima que catalisa essa reação é 
a lactato desidrogenase. 
 
OBS6: Quando o lactato é produzido demasiadamente pelos músculos em exercícios rigorosos, esse lactato causa 
acidez nas fibras musculares, gerando câimbras. 
 
 
2. Condição aeróbica: se dá por meio de duas lançadeiras: a malato-aspartato (rende 3 ATPs por meio da 
NADH+H+) e a glicerol-fosfato (rende 2 ATPs, por meio do FADH2). Esse rendimento energético se dá 
justamente por meio desses equivalentes redutores (NAD e FAD) que, quando reduzidos, participam da cadeia 
respiratória na mitocôndria. Porém, é interessante manter a concentração de NAD oxidado no citoplasma, daí a 
importância dessas lançadeiras. 
 
 
 
Arlindo Ugulino Netto – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
4 
 
 
a) Lançadeira malato-aspartato: neste conjunto de reações, o α-cetoglutarato (α-KG) e o aspartato são 
convertidos em aspartato e oxalacetato a partir da ação da aspartato-amino transferase (TGO), isto é, uma 
reação de transaminação (OBS14). O oxalacetato é convertido em malato graças à reação catalisada pela 
enzima malato desidrogenase citosólica – reação responsável por restaurar a molécula de NAD, a qual torna-se 
novamente oxidada para participar da via glicolítica. Para que estas reações continuem acontecendo, é 
necessário que o malato forme aspartato novamente. Para isso, o malato deve entrar na mitocôndria por meio de 
um sistema anti-porte (isto é: o malato entra na organela em troca de uma molécula de α-KG). Uma vez na 
mitocôndria, o malato é convertido em oxalacetato, o qual é convertido, junto ao glutamato, em aspartato. O 
aspartato, então, sai da mitocôndria (em troca de uma molécula de glutamato que entra na organela) e inicia o 
ciclo novamente. 
 
 
 
 
b) Lançadeira Glicerol-fosfato: o diidroxiacetona-fosfato formado a partir da degradação da glicose-6-fosfato na 
última reação da 1ª fase da via glicolítica, pode ser convertida em gliceraldeído-3-fosfato (pela enzima triose-
fosfato-isomerase, para então participar da 2ª fase da via glicolítica) ou em glicerol-3-fosfato (por meio da ação 
da enzima glicerol-3-desidrogenase). Nesta reação, ocorre a regeneração do NAD para restabelecer seus níveis 
citosólicos. 
 
 
 
 
 
 
OBS7: FADH2: 2 ATPs; e NADH+H
+: 3 ATPs 
• O NADH mitosólico formado pela lançadeira malato-aspartato pode ser utilizado pela cadeia respiratória, para 
a produção de três moléculas de ATP pela fosforilação oxidativa. 
 
 
 
 
• O FADH2 obtido pela lançadeira glicerol fosfato gera apenas duas moléculas de ATP: 
 
 
 
 
 
 
Arlindo Ugulino Netto – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
5 
 
GLICONEOGÊNESE 
Após uma refeição rica em 
carboidratos, os níveis de glicose se elevam. 
Nesse momento, a insulina é liberada 
facilitando a captação de glicose pelas 
células, sendo fosforilada para seguir três 
caminhos. Um desses caminhos é o 
armazenamento e forma de glicogênio, que 
durante os intervalos das refeições, será 
degradado para fornecimento de energia com 
o auxílio da liberação de glucagon. Porém, 
esse glicogênio se esgota em um prazo de 18 
a 24 horas. Em um jejum prolongado, o 
organismo lança mão de outro meio para 
buscar energia, como a gliconeogênese ou a 
lipólise (β-oxidação). 
A gliconeogênese é a formação de 
glicose a partir de substâncias que não são 
carboidratos: piruvato, lactato, alanina e 
glicerol. É uma via universal encontrada em 
todos os animais, vegetais, fungos e 
microorganismos. 
 
OBS8: A alanina utilizada na gliconeogênese é garantida pela dieta (resultado da degradação protéica), pois o organismo 
dificilmente utiliza proteínas armazenadas no corpo (massa magra), uma vez que elas são essenciais para inúmeras 
outras funções. 
 
 A gliconeogênese, assim como na glicólise, ocorre por meio de 10 reações (que resultam em piruvato). A 
diferença, é que a primeira se dá no percurso inverso da segunda, em que teremos piruvato dando origem a glicose. 
Sete, das 10 enzimas da glicólise, são as mesmas. Mudam apenas as enzimas das reações irreversíveis (hexocinase – 
1ª; frutocinase-1 – 3ª; e piruvato quinase-10ª). 
 
FORMAÇÃO DE GLICOSE A PARTIR DO LACTATO 
 O lactato é formado a partir de piruvato quando a 
via glicolítica segue na ausência de oxigênio, como em um 
músculo em atividade intensa. Vale lembrar também que, 
nessa condição anaeróbica, até o NAD é reoxidado. Na 
presença de O2, o piruvato segue o ciclo de Krebs, 
resultando em CO2 e H2O. 
O glicogênio é quebrado pela via glicolítica até 
formar piruvato (muscular), que será transformado em 
lactato pela enzima lactato desidrogenase. Este cairá na 
corrente sanguínea para ser novamente transformado em 
piruvato no fígado pela mesma enzima (reação reversível), 
para seguir a via da gliconeogênese, transformando-se em 
glicose-6-fosfato para ser disponibilizada para os diversos 
tecidos para obtenção de energia. 
Ao chegar aos hepatócitos, o piruvato entra nas 
mitocôndrias, pois só esta organela possui enzimas 
capazes de transformar o piruvato em uma substância 
gliconeogênica. 
 
OBS9: Indivíduos que tem deficiência na enzima biotinase, 
vão sofrer de hipoglicemia por não acontecer a 
gliconeogênese, que tende a manter constante os níveis 
glicêmicos (homeostase). O exame desta enzima é parte 
do “teste do pezinho”. 
OBS10: A gliconeogênese ocorre no citoplasma, apenas 
essa perquena parte das reações (ao lado) ocorre nas 
mitocôndrias para que o lactato seja convertido em uma 
substância gliconeogênica (oxaloacetato). 
 
Arlindo Ugulino Netto – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
6 
 
 
 
a) Lactato é formado a partir do Piruvato 
(formado pela via glicolítica). 
Nos músculos o Piruvato é convertido em 
lactato pela lactato desidrogenase. 
b)Lactato através da corrente sangüínea vai 
para o fígado. 
c)No fígado, o lactato é convertido em 
piruvato pela ação da lactato desidrogenase. 
O piruvato não forma o fosfoenolpiruvato 
(reação irreversível). 
d) O piruvato penetra na mitocôndria e sofre 
uma carboxilação pela ação da piruvato 
carboxilase, formando oxaloacetato. Essa 
enzima requer biotina como cofator. 
e) O oxaloacetato não é transportado para o 
citosol e é transformado em malato pela 
malato desidrogenase, a qual através de 
transportadores de membrana é transportado 
para o citosol. 
f) No citosol, o malato é transformado em 
oxaloacetato pela malato desidrogenase 
citosólica. 
g) O oxaloacetato é descarboxilado pela 
fosfoenolpiruvato carboxicinase, formando o 
fosfoenolpiruvato. 
h) O fosfoenolpiruvato, através das reações 
da gliconeogênese, forma a glicose-6-P, a 
qual pela ação de glicose-6-fosfatase, forma 
a glicose. 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBS11: A glicose formada pela via gliconeogênica segue pela corrente sangüínea e é usado como fonte de energia pelos 
músculos e outros tecidos. 
OBS12: Reações da via glicolítica que não são utilizadas pela gliconeogênese. 
 1ª reação: 
 3ª reação: 
 
10ª reação: 
 
Na gliconeogênense, essas reações, por serem irreversíveis, serão catalisadas por novas enzimas: 
 
 10ª reação: 
 
3ª reação: 
 
1ª reação: 
 
 
 
OBS13: A via da gliconeogênese requer gasto de ATP, sem ter nenhum rendimento. Essa energia é proveniente da β-
oxidação, que nos dá uma boa produção de ATP. 
 
 
Arlindo Ugulino Netto – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
7 
 
VIA DA GLICONEOGÊNESE A PARTIR DO GLICEROL 
O glicerol é produzidopela lipólise dos triglicerídeos no fígado. Ele é fosforilado pela glicerol cinase, formando o 
glicerol-3-P. Este se transforma em diidroxiacetona-P, através da enzima glicerol-3-P-desidrogenase. 
São necessários 2 moléculas de glicerol (3 C), uma forma diidroxiacetona-P e a outra gliceraldeído-3-P. Juntas 
formam a frutose-1,6-bifosfato, a partir daí segue as reações da gliconeogênese para a formação da glicose. 
 
 
VIA DA GLICONEOGÊNESE A PARTIR DA ALANINA 
No músculo, o piruvato resultante da glicólise, pode ser convertido em alanina 
pela reação de transaminação. A alanina vai para a corrente sangüínea e segue 
para o fígado. 
No fígado, a alanina é convertida novamente em piruvato, e este é usado 
para produzir glicose pela via gliconeogênese em um processo semelhante ao do 
lactato. 
 
 
 
 
 
OBS14: Reação de transaminação: um aminoácido se 
liga a um α-cetoácido e seu grupo amino é transferido, 
tornando-se em outro aminoácido. 
 
AMINOÁCIDOS GLICONEOGÊNICOS 
 
Arlindo Ugulino Netto – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
8 
 
VIAS OPOSTAS DA GLICÓLISE E DA GLICONEOGÊNESE 
 
 
 
INIBIÇÃO DA GLICONEOGÊNESE