ED-Glicolise-Gliconeog

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Título da aula: GLICÓLISE – VIA UNIVERSAL DE PRODUÇÃO DE ENERGIA 
 
 
 A energia necessária para realização de trabalho deriva principalmente de glicose livre, diretamente obtida dos 
alimentos ou degradada a partir do glicogênio, que representa um polímero constituído por várias moléculas de 
glicose, unidas umas às outras através de ligações químicas específicas. A glicólise foi a primeira via metabólica a 
ser elucidada e é provável que, atualmente, seja a melhor entendida. Na glicólise uma molécula de glicose é 
degradada em uma série de reações catalisadas por enzimas para liberar duas moléculas com três átomos de 
carbono. Durante as reações seqüenciais da glicólise, parte da energia livre liberada é conservada na forma de 
ATP. 
 
 1 
 
 2 
ROTEIRO DE ESTUDO OBRIGATÓRIO 
 
01. Baseado no esquema da via glicolítica, responda as questões abaixo: 
a) Qual a finalidade biológica dos processos descritos no esquema? 
b) Qual o destino dos elementos químicos (esqueleto carbônico, oxigênio e hidrogênio) da molécula de glicose? 
c) Qual(is) o(s) composto(s) que aceita (m) os átomos de hidrogênio? 
02. Quais os passos irreversíveis observados no esquema? 
03. Quais as reações onde há fosforilação da molécula de glicose? Sugira alguma explicação para que isso ocorra. 
04. Quantos carbonos têm a molécula de glicose, frutose 1,6-difosfato e piruvato? 
05. Que hexose dá origem a trioses? Quais são elas? 
06. Quantas moléculas de piruvato se formam a partir de uma molécula de glicose? 
07. Indicar as reações onde há transferência de átomos de hidrogênio e quais os reagentes e produtos da reação. 
08. Sabendo-se que a quantidade de NAD
+
 celular é limitada (da ordem de 10 
-5
 M), estimar a quantidade de glicose que 
pode ser convertida a piruvato? 
09. Verificar no esquema os compostos que apresentam ligações do tipo: anidrido fosfórico, fosfoenol e éster fosfórico e 
indicar os compostos ricos em energia. 
 
 A classificação de uma da ligação química deve ser feita analisando os tipos de compostos: álcool, tio-álcool, 
acetona e ácido que seriam produzidos se esta ligação fosse hidrolisada. Verificar quadro 4.3, pg 55 do livro texto. 
 
10. Identificar no esquema as reações catalisadas pelas seguintes enzimas: 
a) quinase b) mutase c) isomerase d) aldolase e) desidrogenase 
11. Considerando o número de moléculas de ATP consumidas e formadas na via glicolítica, estabelecer o saldo final de 
ATPs para a célula. 
12. Qual a localização celular da via glicolítica? 
13. Citar os compostos que devem ser fornecidos à via glicolítica para iniciá-la e mantê-la em funcionamento. 
14. Qual a conseqüência para o funcionamento da via glicolítica quando: 
a) Há excesso de frutose 1,6-difosfato; 
b) Há excesso de glicose 6-fosfato? 
 
 
 
 
 
 
OBSERVAÇÕES 
a. A glicemia é mantida exclusivamente pelo glicogênio hepático até 8 horas após a última refeição. 
b. Os tecidos e células independentes de insulina são: cérebro, hemácias, rim e fígado. 
c. A insulina aumenta a permeabilidade celular a aminoácidos e estimula a síntese de proteínas. 
 
 
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Título da aula: DESTINOS DO PIRUVATO EM CONDIÇÕES AERÓBIA E ANAEROBIA 
Código da aula: Estudo Dirigido 05 Data de realização: / /2011 
 
 
EM CONDIÇÕES ANAERÓBIAS 
 
 
 Fermentação é o nome dado ao consumo de glicose em meio anaeróbico. Todas as fermentações têm em comum 
a regeneração de NAD
+
 para a via glicolítica e a excreção dos produtos finais como o lactato, etanol, ácido 
fórmico, ác. butírico, ác. Propriônico. 
 
DE PIRUVATO A LACTATO 
 
 O catabolismo anaeróbio da glicose, fermentação a ácido láctico, ocorre na maioria dos organismos, abrangendo 
dos microorganismos aos seres mais evoluídos. Os Dinossauros e outros animais pré-históricos de grande porte 
provavelmente dependiam da glicólise anaeróbica para obter a energia muscular necessária às suas atividades, as 
quais deveriam ser seguidas por longos períodos de recuperação durante os quais ficavam vulneráveis ao ataque 
de pequenos animais predadores, mais hábeis no emprego do oxigênio e mais adaptados à atividade muscular 
contínua e prolongada. 
 
 Crocodilos & Jacarés: modelos biológicos interessantes, pois apresentam porte relativamente grande e o sistema 
circulatório não consegue sustentar completamente o metabolismo aeróbio de seus músculos durante um período 
de atividade intensa. Estes animais, em geral, movem-se lentamente sob circunstâncias normais, e desenvolvem 
atividade muscular intensa apenas diante de emergências muito graves, isto porque tal tipo de atividade requer um 
período de recuperação muito longo para a reposição do débito de oxigênio. Desta forma, os jacarés que são 
normalmente lentos e sonolentos, em situações de caça e perigo são capazes de atacar com a rapidez de um raio 
e desferir perigosos golpes com suas caudas poderosas. 
 
 Baleias & Focas: mamíferos aquáticos que mergulham a grandes profundidades, também utilizam a glicólise 
anaeróbica para conseguir energia na forma de ATP. 
 
 Peixe Celacanto: peixe primitivo que explicita a importância da glicólise anaeróbica no mundo animal. Este é 
encontrado à profundidade superiores a 4.000 metros, apresentando metabolismo essencialmente anaeróbico em 
praticamente todos os seus tecidos. 
 
 Na Espécie Humana, durante períodos curtos de atividade muscular intensa (corrida de 100 metros em poucos 
segundos), nos quais o oxigênio não pode ser levado aos músculos de forma suficientemente rápida para oxidar o 
piruvato e produzir ATP, utiliza-se o glicogênio armazenado para produzir ATP através da glicólise anaeróbica, 
com a produção de lactato como produto final, que será metabolizado no fígado (veremos em gliconeogênese, 
Síntese de Glicose). 
 
DE PIRUVATO A ETANOL 
 
 Fermentação Alcoólica: o nome dado ao consumo de glicose a etanol. Muitas bactérias, fungos e leveduras 
podem fazer além da fermentação lática, a fermentação alcoólica, propiônica, fórmica, butírica, mista, etc. As 
fermentações são as bases da produção de queijos e iogurtes (fermentação láctica), cerveja, vinho e pão levedado 
(fermentação alcoólica). Curiosamente, alguns vertebrados marinhos não fermentam a glicose até lactato, quando 
precisam obter energia na forma de ATP, mas até etanol e CO2. 
 
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ROTEIRO DE ESTUDO OBRIGATÓRIO: 
 
01. Observar a formação de lactato a partir de piruvato e indicar: 
a) Número de carbonos das moléculas de piruvato e lactato. 
b) As coenzimas necessárias. 
c) As vitaminas envolvidas. 
d) A sua localização celular. 
 
02. A um tubo de ensaio foi adicionado um mol de glicose e quantidade suficiente de: hexoquinase, aldolase, 
fosfoglicerato quinase, enolase, fosfoglicoisomerase, piruvato quinase, fosfoglicerato mutase, fosfofrutoquinase, 
gliceraldeido 3-fosfato desidrogenase, NADH + H
+
, ATP, ADP e Pi. De posse com o esquema da via glicolítica responda: 
a) O lactato será formado? 
b) Qual a quantidade máxima de mols desse composto (o último intermediário formado)? 
c) Qual o saldo de ATPs nesse ponto da via glicolítica? 
d) O que garante que as reações aconteçam em seqüência? 
e) Qual o produto e em que concentração será formada se adicionarmos 1mol de NAD
+
? 
f) Qual o produto e em que concentração será formada se adicionarmos lactato desidrogenase? 
g) Explique por que a adição de NAD
+
 faria o saldo de ATP positivo, no final da via glicolítica. 
 
 
EM CONDIÇÕES AERÓBIAS 
 
Em seres humanos a via de formação de etanol não está presente. 
 
 Os Vertebrados são organismos essencialmente aeróbios, que primeiro convertem a glicose em piruvato pela glicólise e 
então, utilizando o O2 molecular, oxidam completamente o piruvato até CO2 e H2O. Como resultado, os vertebrados são 
considerados esbanjadores, permitindo a estes animais nadar, voar e correr, entre outras funções. Com tudo, breves 
perseguições da presa pelo predador, defesa de território, lutas nupciais entre machos são eventos que requerem ATP 
sintetizado o maisrápido possível, sendo ativado então o catabolismo anaeróbio da glicose a lactato. 
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Tipo de Músculo 
Presença de 
Mioglobina 
Vascularização Metabolismo 
Estriado Esquelético - 
Vermelho 
+++ +++ Aeróbio 
Estriado Esquelético - 
Branco 
- - Anaeróbio 
 
 Pássaros migradores apresentam sistema circulatório capaz de transportar o oxigênio aos músculos de maneira 
suficientemente rápida, evitando o consumo anaeróbio do glicogênio muscular e permitindo a estes voarem grandes 
distâncias em alta velocidade, sem descanso e sem entrarem em débito de oxigênio. 
 
 A musculatura nos vertebrados apresenta adaptações surpreendentes para o metabolismo aeróbio e anaeróbio. Assim, a 
distribuição de músculos vermelhos e brancos é correlacionada com o tipo de atividade que a musculatura suporta. Em 
galinhas domésticas, as pernas são compostas por músculos vermelhos (a carne escura) com alta capacidade aeróbia, 
permitindo a estas andarem o dia todo. Entretanto, quando assustadas, conseguem voar por segundos, devido ao fato 
de os músculos de vôo (peito) serem brancos e anaeróbios. Um outro exemplo de especialização é o Atum, onde os 
músculos natatórios são vermelhos (carne escura) e os músculos do tronco são brancos (carne clara). 
 
 No Homem também se observa uma especialização da musculatura, sendo a glicólise anaeróbia um mecanismo para 
gerar ATP nos músculos esqueléticos brancos, na execução de movimentos rápidos durante uma emergência. Em 
adição, alguns tecidos só utilizam glicose como fonte de energia: cérebro (120g/dia) e eritrócitos (36g/dia). No cérebro a 
glicólise é aeróbia, enquanto nos eritrócitos ela é anaeróbia. 
 
 
ACETIL-Coenzima A 
 
 O Acetil-CoA representa um composto de alta energia, com G 
O’
 de hidrólise da ligação tioéster igual a -31,5 
kJ/mol sendo, portanto, mais exorgônico do que a hidrólise do ATP. Por esta característica, o Acetil-CoA parece ter 
sido uma molécula selecionada pela evolução como elo entre o Catabolismo Anaeróbio de um mundo remoto ao 
Catabolismo Aeróbio nos organismos superiores, estando presente nas vias metabólicas centrais de todos os 
organismos. 
 
ESTRUTURA DA COENZIMA A 
N
N N
N
P
O
NH2
H
HHH
--O3PO OH
OH
CH2O
OO
O-O-
O
OP
O-
OCH2
CH3
CCC
H
H
N
CH2
C=O
NH
CH2
CH2
CH2
S
CH3
mercapto etilamina
Ácido pantotênico
Adenosina-3'-fosfato-5'-pirofosfato
H
 
ROTEIRO DE ESTUDO OBRIGATÓRIO: 
 
01. Escrever a reação de formação de oxaloacetato (OAA) a partir de piruvato (PIR) e indicar: 
a) o número de carbonos das moléculas de piruvato e oxaloacetato. 
b) todos os produtos da reação. 
c) a enzima que catalisa esta reação. 
d) a vitamina envolvida. 
e) sua localização celular. 
 
02. Na estrutura da Coenzima A, identifique: a vitamina, o nucleotídeo e o grupamento responsável pela ligação das 
unidades de dois carbonos (grupo acetil). 
03. Observar a reação de formação de acetil-CoA a partir de piruvato e indicar: 
a) o número de carbonos das moléculas de piruvato e acetil-CoA. 
b) todos os produtos da reação. 
c) as cinco coenzimas necessárias. 
d) se há perda de carbono, de que forma ele sai. 
e) sua localização celular. 
04. Descrever os inibidores do complexo piruvato desidrogenase. 
05. Explicar o papel desempenhado pelo acetil-CoA na atividade das enzimas piruvato desidrogenase e piruvato 
carboxilase, discutindo o mecanismo fisiológico desta regulação. 
06. Identificar o papel do oxaloacetato na atividade da piruvato carboxilase. 
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Título da aula: GLICONEOGENESE E CETOGÊNESE 
 
 
GLICONEOGÊNESE 
 
 Foi visto anteriormente como as macromoléculas: carboidratos e ácidos graxos são degradados, através das vias 
catabólicas convergentes, para entrar no Ciclo de Krebs e produzir elétrons ricos em energia para a cadeia respiratória. 
Assim, à medida que os elétrons fluem descendentemente até o oxigênio, eles fornecem energia para sintetizar ATP. 
Iniciaremos o Anabolismo, que usa energia química na forma de ATP e coenzima reduzida NADPH para sintetizar 
componentes celulares importantes a partir de moléculas precursoras simples. Diferentes vias metabólicas (glicogenólise, 
glicólise, catabolismo de triacilgliceróis e ácidos graxos) são intimamente reguladas, principalmente, por hormônios que 
apresentam mecanismo de regulação via AMPc, como segundo mensageiro. Contudo, duas vias em especial, 
Gliconeogênese e Cetogênese, consideradas vias de síntese, também são ativadas pelo mecanismo via segundo 
mensageiro AMPc, especialmente por ação do glucagon. 
 
 A Gliconeogênese e a Cetogênese são vias relacionadas com a manutenção da glicemia (jejum curto, 8 horas de sono) e 
fornecimento de energia para órgãos extra hepático (situações de jejum prolongado, mais de 24 horas) respectivamente. 
Assim, a Gliconeogênese realiza a regeneração do lactato no fígado, formado durante exercícios musculares anaeróbios 
(Ciclo de Cori), bem como, lança mão dos aminoácidos derivados da proteólise de proteínas musculares, de forma a obter 
glicose de novo, uma vez que, o conteúdo da reserva de glicogênio hepático é limitado. Essa glicose formada tem dois 
principais destinos: 
 Manter glicemia para muitos tecidos (cérebro, hemácias, cristalino dos olhos) que usam preferencialmente glicose 
como combustível. 
 Repor os intermediários do Ciclo de Krebs, de forma a permitir a oxidação de Acetil-CoA derivado da cetogênese, 
em tecidos extra hepático, para se obter energia em situações de jejum prolongado. 
 
 
ROTEIRO DE ESTUDO OBRIGATÓRIO: 
 
01. A síntese de glicose só é possível devido à presença de enzimas específicas que contornam as etapas irreversíveis da via 
glicolítica. Compare estas reações de contornos com as três reações irreversíveis da via glicolítica quanto: 
a) enzimas envolvidas 
b) localização celular das enzimas 
c) reagentes e produtos 
d) coenzimas 
02. Quanto ao gasto energético da Via Gliconeogenese: 
a) citar o doador de fosfato de alta energia na reação: OAA  fosfoenolpiruvato; 
b) discutir o saldo energético para sintetizar 1 mol de glicose; 
c) explicar o deslocamento da reação OAA  fosfoenolpiruvato no sentido de formação de fosfoenolpiruvato. 
03. Se removermos o fígado de um animal em jejum sua glicemia cai abaixo dos níveis normais, podendo provocar convulsões e 
óbito. Explique. 
 
 
04. Qual dos compostos abaixo não podem produzir glicose e por quê? 
a) lactato b) -cetoglutarato c) oxaloacetato d) acetil-CoA e) glicerol 
 
 
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GLICOSE A PARTIR DE LACTATO 
 
 O lactato formado na glicólise anaeróbia nos músculos esqueléticos, durante exercícios intensos de curta duração, será 
destinado a gliconeogênese durante o repouso, formando Glicose “de novo” através das reações reversíveis da glicólise e 
substituição das reações irreversíveis por outras. 
 
GLICOSE A PARTIR DE AMINOÁCIDOS - CATABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS 
 
 A quebra de proteínas (proteólise) acontece normalmente em nosso organismo. Assim, os aminoácidos são derivados da 
hidrólise das proteínas celulares, das proteínas ingeridas ou das proteínas musculares (corporais) no caso de falta de 
outras fontes de combustíveis (jejum ou em diabete melito não-tratado). Os aminoácidos resultantes da proteólise podem 
ser reutilizados na síntese de proteínas (Síntese de Novo) ou serão deaminados (retirada do grupamento amina). 
 
 Os aminoácidos passam por uma reação enzimática de transaminação e seus esqueletos carbônicos (-cetoácido) são 
convertidos na síntese de intermediários metabólicos (Piruvato, Acetil-CoA e outros compostos do Ciclo de Krebs), 
enquanto os nitrogênios do grupamento amino podem ser reaproveitados na síntese de outros compostos nitrogenados 
(bases nitrogenadas, hormônios) ou serem excretados distintamente nos diversos organismos. 
 
Alguns exemplos de moléculas provenientes do metabolismo de aminoácidos 
 
 A degradação dos aminoácidos está mais relacionada com a manutenção da glicemia no jejum prolongado através da 
gliconeogênese, do que com a produçãodireta de energia. Somente uma pequena parcela da energia oxidativa nos seres 
vivos provém do catabolismo dos aminoácidos. 
 
 Diferentemente dos outros combustíveis energéticos, as proteínas não têm função de armazenamento, 
independentemente da função que desempenham (enzimas, proteínas estruturais e hormônios). O uso de proteínas como 
combustível envolve danos ao organismo, por isso, as proteínas são consideradas um combustível de “reposição”. 
 
 Nosso organismo pode, durante o jejum, usar proteínas musculares, componentes estruturais essenciais e converte-las 
em glicose para o uso como combustível. Ou seja, mesmo não tendo forma de armazenamento, como carboidratos e 
ácidos graxos, as proteínas são uma grande reserva de energia, pois fazem parte da composição corporal (massa magra) 
de uma pessoa. 
 
05. De onde o fígado obtém a glicose para manter a glicemia num estado de jejum prolongado, quando as reservas de glicogênio 
já se esgotaram? Descreva o processo mostrando os órgãos envolvidos. 
 
AMINOÁCIDOS GLICOGÊNICOS E CETOGÊNICOS 
 
Os aminoácidos podem ser classificados como: 
 Cetogênicos ou Glicogênicos, de acordo com a natureza de seus produtos metabólicos finais. 
 Essenciais ou Não Essenciais, dependendo da possibilidade de serem sintetizados pelo homem. 
 
 
 O catabolismo dos esqueletos carbônicos dos 20 aminoácidos diverge em 7 produtos: piruvato, Acetil-CoA, 
Acetoacetil-CoA, -cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato e oxaloacetato. Precisamos ingerir aminoácidos 
essenciais. Daí a importância de uma alimentação rica em proteínas de alto valor nutritivo, i.e., que contenham 
aminoácidos variados e os essenciais. 
 
 
06. Usando o esquema abaixo: 
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DESTINO METABÓLICO DOS AMINOÁCIDOS 
 
 
a) listar os destinos dos esqueletos de carbono dos 20 aminoácidos. 
b) identificar aqueles que são cetogênicos (síntese de Acetil-CoA) 
c) explicar por que os aminoácidos cetogênicos não podem se converter em glicose. 
d) indicar os aminoácidos capazes de produzir glicose. 
 
 
APROVEITAMENTO DO GLICEROL E DA PROPRIONIL-CoA NA GLICONEOGÊNESE: 
 
07. Em uma dieta pobre em carboidratos e proteínas será mais conveniente se alimentar de ácidos graxos de número par ou 
ímpar de carbonos? Por quê? 
 
 
08. É possível para um mamífero produzir glicose a partir de ácido graxo? Localizar as reações de enzimas quinase e isomerase 
no esquema abaixo: 
 
 
09. A via glicolítica e a gliconeogênse são reguladas por processos alostéricos e modificações covalentes (fosforilações) 
induzidos pelo hormônio glucagon. Qual a conseqüência para o funcionamento da via glicolítica e da gliconeogênese quando 
tem-se: 
a) Ação do hormônio glucagon? 
b) Baixas concentrações de frutose 2,6-difosfato? 
c) Baixas concentrações de frutose 1,6-difosfato? 
d) Altas concentrações de fosfoenolpiruvato? 
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CETOGÊNESE 
 
 
 
10. Há relação entre a glicemia e a presença plasmática de acetona? Qual? 
11. Esquematizar as reações que levam a produção de corpos cetônicos e citar o órgão e as condições metabólicas em que isso 
ocorre. Como é denominada esta via de síntese? 
12. Nos tecidos não hepáticos de um indivíduo em jejum prolongado, indicar: 
a) O destino do Acetil-CoA hepático nestas condições. 
b) A via em predominância nos tecidos não hepáticos. 
c) O composto necessário para usar os corpos cetônicos na produção de energia 
d) O(s) precursor(es) para o composto acima. 
13. Que compostos são excretados pelo fígado nestas condições?