bioquimica dos carboidratos e glicolise

Prévia do material em texto

Bioquímica dos 
carboidratos e glicólise Sara Vasconcelos 
• Principais carboidratos que compõem a nossa dieta: 
Os principais carboidratos que compõem a nossa dieta podem ser divididos em três grupos principais: 
monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. 
1. Monossacarídeos (carboidratos simples): 
—> Glicose – principal fonte de energia para as células, encontrada em frutas, mel e vegetais.
—> Frutose – encontrada principalmente em frutas, mel e alguns vegetais.
—> Galactose – presente no leite e derivados, combinada com a glicose para formar a lactose.
2. Dissacarídeos (formados por dois monossacarídeos): 
—> Sacarose (glicose + frutose) – açúcar de mesa, encontrado na cana-de-açúcar e beterraba.
—> Lactose (glicose + galactose) – presente no leite e derivados.
—> Maltose (glicose + glicose) – encontrada em cereais e no processo de digestão do amido.
3. Polissacarídeos (carboidratos complexos): 
—> Amido – principal fonte de energia da dieta, encontrado em arroz, batata, trigo, milho, feijão e 
outros grãos.
—> Glicogênio – reserva energética encontrada no fígado e nos músculos, consumida pelo corpo quando 
necessário.
—> Fibras (celulose, pectina, hemicelulose) – presentes em vegetais, frutas, cereais integrais e 
leguminosas, não são digeridas, mas são essenciais para o funcionamento do intestino. 
• doenças relacionadas com metabolismo de carboidratos: 
As doenças relacionadas ao metabolismo dos carboidratos podem ser causadas por deficiências 
enzimáticas, alterações hormonais ou problemas genéticos. 
1. Diabetes Mellitus: Doença crônica caracterizada por níveis elevados de glicose no sangue devido à 
produção insuficiente de insulina (diabetes tipo 1) ou resistência à insulina (diabetes tipo 2).
2. Hipoglicemia: Queda anormal da glicose no sangue, geralmente causada por uso excessivo de insulina, 
jejum prolongado ou distúrbios metabólicos.
3. Intolerância à Lactose: Deficiência da enzima lactase, dificultando a digestão da lactose (açúcar do 
leite), resultando em sintomas como diarreia, gases e dor abdominal.
4. Galactosemia: Doença genética causada pela deficiência de enzimas responsáveis pelo metabolismo da 
galactose, levando ao acúmulo tóxico dessa substância no organismo.
5. Doença de Armazenamento de Glicogênio (Glicogenoses): Grupo de doenças genéticas que afetam o 
armazenamento e a degradação do glicogênio, podendo causar fraqueza muscular, problemas hepáticos e 
hipoglicemia. Exemplos incluem a Doença de Von Gierke e a Doença de Pompe.
6. Síndrome Metabólica: Conjunto de condições que incluem resistência à insulina, obesidade abdominal, 
hipertensão e dislipidemia, aumentando o risco de diabetes tipo 2 e doenças cardiovasculares. 
• A importância do me'tabolismo dos carboidratos para manutenção energética do organismo : 
O metabolismo dos carboidratos é fundamental para a manutenção energética do organismo, pois esses 
nutrientes são a principal fonte de energia para as células. O corpo humano depende da glicose, um 
monossacarídeo derivado da digestão dos carboidratos, para realizar diversas funções vitais.
1. Produção de Energia (Glicólise e Ciclo de Krebs): 
—> Os carboidratos consumidos na dieta são convertidos em glicose, que entra na corrente sanguínea 
e é absorvida pelas células.
—> A glicólise, que ocorre no citoplasma das células, quebra a glicose em moléculas menores, gerando 
ATP (adenosina trifosfato), a principal molécula energética do corpo.
—> Se houver oxigênio disponível, os produtos da glicólise entram no Ciclo de Krebs e na cadeia 
respiratória mitocondrial, onde ocorre a produção da maior parte do ATP.
2. Armazenamento e Liberação de Energia (Glicogênio e Glicogenólise): 
—> Quando a glicose não é imediatamente necessária, o corpo a armazena na forma de glicogênio, 
principalmente no fígado e nos músculos.
—> Durante períodos de jejum ou atividade física intensa, esse glicogênio pode ser degradado em 
glicose (glicogenólise) para manter o suprimento energético.
3. Controle da Glicemia (Homeostase Energética): 
—> O corpo regula os níveis de glicose no sangue por meio dos hormônios insulina (que reduz a 
glicemia) e glucagon (que aumenta a glicemia).
—> Esse equilíbrio é essencial para evitar condições como hipoglicemia (baixa glicose no sangue) ou 
hiperglicemia (excesso de glicose no sangue, como ocorre no diabetes).
4. Alternativas Energéticas em Situações de Deficiência de Carboidratos: 
—> Se os estoques de glicose estiverem baixos, o corpo pode produzir glicose a partir de aminoácidos e 
lipídios pelo processo de gliconeogênese.
—> Na ausência prolongada de carboidratos, o organismo passa a utilizar gorduras como principal 
fonte de energia, produzindo corpos cetônicos, que podem ser usados pelo cérebro e outros tecidos.
• Principais etapas da glicólise: 
A glicólise é a via metabólica responsável pela quebra da glicose para a produção de energia. Ela 
ocorre no citoplasma da célula e pode acontecer na presença (via aeróbica) ou ausência de oxigênio (via 
anaeróbica).
A glicólise pode ser dividida em duas fases principais: fase de investimento de energia e fase de geração 
de energia.
1. Fase de Investimento de Energia (Gasto de ATP): 
Nesta fase, a glicose (C₆H₁₂O₆) é fosforilada e convertida em compostos mais reativos.
—> Passo 1: Fosforilação da glicose → A enzima hexocinase adiciona um grupo fosfato à glicose, 
formando glicose-6-fosfato (G6P). Essa reação consome 1 ATP.
—> Passo 2: Isomerização → A glicose-6-fosfato é convertida em frutose-6-fosfato (F6P) pela enzima 
fosfoglucose isomerase.
—> Passo 3: Segunda fosforilação → A enzima fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) adiciona mais um fosfato, 
formando frutose-1,6-bifosfato (F1,6BP). Essa etapa consome outro ATP.
—> Passo 4: Quebra da frutose-1,6-bifosfato → A enzima aldolase divide a molécula em duas moléculas 
de 3 carbonos: gliceraldeído-3-fosfato (G3P) e dihidroxiacetona fosfato (DHAP).
—> Passo 5: Conversão da DHAP em G3P → A enzima triose-fosfato isomerase converte a DHAP em G3P, 
para que ambas as moléculas sigam pelo mesmo caminho.
➡
 Saldo até aqui: 2 ATPs foram consumidos.
⬅
2. Fase de Geração de Energia (Produção de ATP): 
Nesta fase, cada molécula de G3P passa por uma série de reações que geram ATP e NADH.
—> Passo 6: Oxidação do G3P → A enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase oxida o G3P, 
adicionando um fosfato inorgânico (Pi) e formando 1,3-bifosfoglicerato (1,3BPG). O NAD⁺ é reduzido a 
NADH.
—> Passo 7: Primeira geração de ATP → A enzima fosfoglicerato quinase transfere um fosfato do 
1,3BPG para o ADP, formando ATP e 3-fosfoglicerato (3PG).
—> Passo 8: Isomerização → A enzima fosfoglicerato mutase converte 3PG em 2-fosfoglicerato (2PG).
—> Passo 9: Formação do fosfoenolpiruvato (PEP) → A enzima enolase remove uma molécula de água do 
2PG, formando fosfoenolpiruvato (PEP), um composto altamente energético.
—> Passo 10: Segunda geração de ATP → A enzima piruvato quinase transfere o grupo fosfato do PEP 
para o ADP, formando ATP e piruvato.
➡
 Saldo final 
⬅📍
ATP: Foram gerados 4 ATPs, mas como 2 foram consumidos no início, o saldo líquido é 2 ATPs por 
molécula de glicose.
📍
NADH: São produzidas 2 moléculas de NADH, que podem ser usadas na cadeia respiratória para gerar 
mais ATP.
📍
Piruvato: São formadas 2 moléculas de piruvato, que seguirão para o Ciclo de Krebs (se houver 
oxigênio) ou serão convertidas em ácido lático (em anaerobiose).
-
• Correlacionar a glicólise com ações fisiológicas: 
A glicólise está diretamente relacionada a diversas ações fisiológicas do organismo, pois fornece 
energia para diferentes processos biológicos essenciais. Essa via metabólica ocorre em praticamente 
todas as células e se adapta às demandas energéticas do corpo em diferentes situações.
1. Glicólise e Contração Muscular: 
—> Durante a atividade física intensa, os músculos demandam energia rapidamente.
—> A glicólise fornece ATP de forma rápida para a contração muscular, especialmente quando o 
suprimentode oxigênio é limitado.
—> Se houver oxigênio suficiente, o piruvato gerado na glicólise segue para o Ciclo de Krebs e a cadeia 
respiratória para produzir mais ATP.
—> Em atividades anaeróbicas (corrida de velocidade), o piruvato é convertido em ácido lático, causando 
fadiga muscular.
2. Glicólise e Função Cerebral: 
—> O cérebro depende quase exclusivamente da glicose como fonte de energia.
—> A glicólise fornece ATP para a manutenção da atividade neuronal, transmissão de impulsos 
nervosos e síntese de neurotransmissores.
—> Em situações de jejum prolongado, quando há escassez de glicose, o cérebro passa a usar corpos 
cetônicos, derivados da quebra de gorduras, para obter energia.
3. Glicólise e Regulação da Glicemia: 
—> A glicólise ajuda a manter os níveis adequados de glicose no sangue.
—> quando a glicose está elevada (pós-refeição), o hormônio insulina estimula a entrada de glicose nas 
células e ativa a glicólise para produção de energia.
—> Quando os níveis de glicose caem (jejum, exercício prolongado), o hormônio glucagon inibe a 
glicólise e ativa a gliconeogênese (produção de glicose a partir de outras fontes).
4. Glicólise e Crescimento Celular: 
—> Células em crescimento acelerado, como as do sistema imunológico ou células tumorais, utilizam a 
glicólise de forma intensa para obter energia e gerar precursores metabólicos para biossíntese de 
proteínas, lipídios e ácidos nucleicos.
—> O efeito Warburg, por exemplo, é um fenômeno observado em células cancerígenas, onde a glicólise 
ocorre de maneira aumentada mesmo na presença de oxigênio.
5. Glicólise e Hipóxia (Falta de Oxigênio): 
—> Em condições de baixa oferta de oxigênio (hipóxia), como ocorre em altitudes elevadas ou doenças 
pulmonares, a glicólise se torna a principal via para produção de energia.
—> Nesses casos, o piruvato é convertido em ácido lático para regenerar NAD⁺ e manter a glicólise 
funcionando.
6. Resistência à Insulina e Artrite: 
—> A resistência à insulina, induzida pelo consumo excessivo de carboidratos refinados, aumenta a 
inflamação crônica e pode agravar doenças autoimunes, como a artrite reumatoide.
—> Estudos indicam que pacientes com resistência à insulina têm maior risco de inflamação articular e 
dor crônica.
• Correlações entre o funcionamento energético do organismo e a rota metabólica dos carboidratos: 
—> Esforços rápidos e intensos (ex.: musculação, corrida) usam glicólise anaeróbica, gerando energia 
rapidamente, mas com acúmulo de ácido lático.
—> Atividades moderadas e prolongadas (ex.: corrida de longa distância, ciclismo) dependem do 
metabolismo aeróbico, que fornece energia de forma eficiente e sustentável.
—> Jejum ou baixa ingestão de carboidratos faz com que o corpo utilize outras fontes energéticas, 
como lipídios e proteínas, para a produção de ATP.