Glicólise

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Prof. Gilvan Caetano Duarte
Curso de Ciências Biológicas - CPN
Metabolismo de carboidratos: 
Glicólise
Disciplina: Bioquímica
Nos vegetais superiores e nos animais, a glicose tem três destinos
principais: pode ser armazenada (polissacarídeo ou sacarose), ser
oxidada a compostos de três átomos de carbono (piruvato), através da
glicólise, ou ser oxidada a pentoses, através da via das pentoses fosfato
(via do fosfogliconato)
Glicólise
Via Glicolítica
Via Glicolítica
Via Glicolítica
 Glicólise (do grego glykys, “doce” e lysis, “quebra”)
 Via catabólica central
• Como a energia armazenada em moléculas como a glicose é
usada para realizar trabalho biológico?
• Única fonte em algumas células e tecidos:
• Mamíferos (eritrócitos, medula renal, cérebro e
espermatozóides);
• Plantas que estocam amido e algumas aquáticas;
• Microrganismos anaeróbicos.
• Precursores para síntese
 A via
• De glicose a piruvato
• 2 fases, 10 etapas
• Todos açúcares são isômeros D
Funções da Via Glicolítica
Transformar glicose em piruvato.
Sintetizar ATP com ou sem oxigênio.
Preparar a glicose para ser degradada totalmente em
CO2 e H2O.
Permitir a degradação parcial da glicose em
anaerobiose.
Alguns intermediários são utilizados em diversos
processos biossintéticos.
Visão Geral
 Fase Preparatória
• 2 fosforilações
• Quebra de 1 hexose em 2 trioses
• ATP é investido para formar compostos com maior energia livre
de hidrólise
 Fase do Pagamento
• Armazenamento da energia livre na forma de ATP
• Eficiência >60% na recuperação de energia
• Apenas 5.2% da energia de oxidação da glicose foram
liberados. O restante permanece nas moléculas de piruvato.
 Intermediários Fosforilados
• Ionizados em pH 7,0 com carga negativa não atravessam a
membrana contra gradiente de concentração sem gasto de
energia
• Transferência para ADP
• Ligação a Mg2+ e ao sítio catalítico das enzimas
Visão Geral: 
Fase 
Preparatória
Visão Geral: 
Fase de 
pagamento
1. Fosforilação de glicose.
 A glicose-6-fosfato é o produto ativado que não se difunde para fora da célula.
 A hexoquinase não é uma enzima específica, ela fosforila outras hexoses
comuns como a D-frutose e D-manose. A enzima requer Mg2+ porque o
verdadeiro substrato dela não é o ATP mas sim o complexo MgATP.
 Sob condições intracelulares esta reação é irreversível, pois ela forma um
composto de baixa energia (glicose-6-fosfato) a partir da hidrólise de um
composto de alta energia (ATP)
2. Conversão da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato pela fosfoexoisomerase
 Esta enzima catalisa a isomerização reversível de uma aldose (glicose-6-
fosfato) em uma cetose (frutose -6-fosfato).
 Pela variação relativamente pequena da energia livre, esta reação processa-se
rapidamente em qualquer das duas direções.
 A enzima também requer Mg2+ e é específica para as duas hexoses (glicose-6-
fosfato e frutose-6-fosfato)
3. Fosforilação da frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato
 Reação é irreversível nas condições celulares.
 A fosfofrutoquinase é uma enzima alostérica (regulátória) sendo uma das mais
complexas.
 Ativadores da fosfofrutoquinase – baixos níveis de ATP e altos níveis de ADP e
AMP.
 Inibidores da fosfofrutoquinase – altos níveis de ATP e ácido cítrico e quando a
célula está bem suprida de outros combustíveis como os ácidos graxos.
 A enzima requer Mg2+ e é especifíca para frutose-6-fosfato.
4. Clivagem da frutose 1,6-bifosfato
 Reação que envolve a ruptura da frutose 1,6-bifosfato para formar duas trioses
fosfato diferentes, o gliceraldeído-3-fosfato (aldose) e a diidroxiacetona fosfato
(cetose).
 Pode ocorrer nas duas direções.
 Durante a glicólise os produtos da reação (2 trioses fosfato) são removidas
rapidamente, deslocando a reação na direção das trioses.
4ª Etapa 
(Cont.)
5. Interconversão das trioses fosfato
 Apenas uma das trioses fosfato formada (gliceraldeído-3-fosfato) pode ser
diretamente degradada nos passos subseqüente da glicólise.
 Com evolução dos organismos e para não haver acúmulo de diidroxiacetona na
célula, surgiu a enzima triose-fosfato-isomerase que é extremamente ativa e
converte rapidamente a diidroxiacetona fosfato em gliceraldeído-3-fosfato pela
reação:
6. Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-bifosfoflicerato
 É a primeira reação da via glicolítica a envolver reação de oxi-redução formando
um composto de alta energia (ácido 1-3 difosfoglicérico); este composto é
chamado de acil fosfato.
 O agente oxidante envolvido é a coenzima NAD+.
 A reação é facilmente reversível devido ao baixo Gº’ da hidrólise.
 A enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase é um tetrâmero e cada
subunidade liga-se a uma molécula de NAD+.
 A enzima possui grupos sulfidrilas (S-H) que devem estar livres (reduzidos) para
a atividade catalítica.
 O NADH formado nessa reação precisa ser re-oxidado, até NAD+ pois as células
contém quantidades limitadas de NAD+.
6ª Etapa 
(Cont.)
7.Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP
A enzima fosfoglicerato quinase transfere o grupo fosfato de alta energia do grupo
carboxila do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP, formando ATP e 3-fosfoglicerato.
Esta reação e a reação anterior, são reações acopladas cujo intermediário comum
é o ácido 1,3-difosglicérico que transfere seu grupo fosfato para o ADP.
A soma das reações é:
Resultado do acoplamento, ambas reversíveis nas condições celulares, é a
formação de ATP pela liberação de energia na oxidação.
A formação de ATP pela transferência de grupo fosfato de um substrato rico em
energia é conhecida como fosforilação ao nível de substrato.
8. Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato
 Esta enzima pertence a um grupo de catalisadores, chamados fosfomutases,
que transferem grupo fosfato de uma posição para outra na mesma molécula de
substrato.
 A reação ocorre em dois passos como a seguir:
3PGA + P-Enz. (2,3 diPGA – Enz.) P – Enz. + 2PGA
Enzima + 2,3 diPGA
O íon Mg2+ é essencial para esta reação
9. Desidratação do 2-fosfoglicerato para fosfoenolpiruvato
 Segunda reação glicolítica com formação de um composto de alta e
energia (fosfato enólico), mediado pelo processo de desidratação.
 A saída da molécula de água do ácido-2-fosfoglicérico, provoca
rearranjo dos elétrons no ácido fosfoenolpirúvico de modo que uma
quantidade maior de energia do composto é libertada na hidrólise.
 A enzima enolase requer Mg2+ como cofator.
10. Transferência do grupo fosforil do fosfoenolpiuvato para o ADP
 O último passo da via glicolítica é a transferência do grupo fosfato do ácido
fosfoenolpirúvico para o ADP para formar o ATP (fosforilação ao nível de
substrato).
 A reação da piruvato quinase é irreversível sob condições intracelulares.
 A enzima requer K+ e Mg2+ ou Mn2+ para sua atividade. Ela é um importante
sítio de regulação.
Destinos do Piruvato
• Respiração aeróbica
• Fermentação
• Láctica
• Alcoólica
• Reposição do 
NAD+
• TPP; Vitamina B1
(tiamina)
 Fermentação Láctica
 Reação catalisada pela lactato desidrogenase
que requer NADH + H+;
 O NADH produzido na reação 6 é reoxidado, não
havendo acúmulo de NADH nos tecidos.
 Lactato formado por músculos ativos de animais
vertebrados é reciclado. Transportado pelo
sangue até o figado  convertido em glicose 
durante a recuperação da atividade muscular.
 Quando o ácido láctico é produzido em grande
quantidade durante contrações musculares
vigorosas  provoca dores, limitando o tempo
de constrações musculares podem ocorrer.
 Fermentação Alcoólica
 Primeiros organismos vivos provavelmente
surgiram em uma atmosfera semoxigênio.
 Portanto a fermentação constituiu a maneira
mais simples e primitiva de obter energia de
moléculas nutritivas, e armazená-la sob a forma
de ATP.
 A fermentação alcoólica é utilizada pelas
leveduras e microrganismos que transformam a
glicose em etanol e CO2.
 O piruvato é convertido em etanol e CO2 em um
processo de dois passos:
 A enzima requer Mg2+ e tiamina pirofosfato
(TPP) como cofatores. A reação é exergônica e
irreversível.
 A redução ocorre em presença de NADH + H+
derivado da atividade da gliceraldeído-3-fosfato
desidrogenase, produzindo etanol.
Rendimento Energético
2ATP / Glicose
Equação final da glicólise, após 
cancelamento dos termos comuns dos 
dois lados da equação
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi
2piruvato + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
Vias Afluentes da Glicólise
 Além da glicose, muitos outros carboidratos encontram
seu destino metabólico na via glicólitica após sofre
transformação enzimática e tornar-se um dos
intermédiários da glicólise.
 Os mais significativos são o glicogênio e o amido,
ambos polissacarídeos de armazenamento.
 E os dissacarídeos maltose, lactose, trealose e
sacarose, e os monossarídeos frutose, manose e
galactose.
Vias de entrada
 Um organismo submetido a alterações metabólicas circunstanciais, como
aumento de atividade muscular, redução na disponibilidade de O2, ou
redução nas quantidades de carboidratos na dieta, deve ajustar a velocidade
de fluxo pelas vias catabólicas, de forma a garantir que reservas energéticas
sejam mobilizadas apenas quando necessária.
 Regulação em enzimas chaves na via glicolítica.
Regulação da Glicólise
Enzimas chaves do processo:
Hexoquinase
Inibição alostérica pelo produto
Km baixo - em condições de glicemia normal, trabalha em VMAX.
Glicoquinase
Km mais alto que a glicemia - responde a aumento de concentração
inibida por F6P, inibição anulada por F1P
Piruvato quinase
Inibição alostérica por ATP, acetil-CoA e ácidos graxos
Fosfofrutoquinase-1
ATP  afinidade por F6P
Citrato  efeito do ATP
F2,6bP, ADP, AMP estimulam
 Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1)
 PFK-1 de E. coli, mostrando duas de suas quatro subunidades idênticas;
 Regulação alostérica da PFK-1 de músculo esquelético pelo ATP.