Metabolismo de carboidratos

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Metabolismo Metabolismo 
de de 
carboidratoscarboidratos
INTRODUINTRODUÇÇÃOÃO
� A glicose é o principal substrato oxidável para a 
maioria dos organismos.
� É considerada a fonte energética universal: 
quase todas as células são capazes de utilizá-
la. 
� Algumas células e tecidos (hemácias e tecido 
nervoso) é o único substrato oxidável 
disponível.
CURIOSIDADES
Cerca de 20% do conteúdo calórico de uma 
dieta normal são utilizados para suprir as 
necessidades energéticas do cérebro e das 
hemácias.
O cérebro utilizada diariamente cerca de 120 gr. 
de glicose e as hemácias cerca de 30 gr/dia.
ObtenObtençção de glicose na dietaão de glicose na dieta
� Livre (pequena).
� Amido.
� Sacarose (glicose + frutose).
� Lactose (glicose + galactose). 
ETAPAS DO METABOLISMO DE ETAPAS DO METABOLISMO DE 
CARBOIDRATOSCARBOIDRATOS
� GLICÓLISE
� DESCARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO
� CICLO DE KREBS
� CADEIA RESPIRATÓRIA
COENZIMASCOENZIMAS
� Nas 3 etapas iniciais da oxidação completa da 
glicose são produzidos H+/e- por reações 
catalisadas por DESIDROGENASES.
� Esses serão captados por coenzimas, em 
reações de óxido-redução.
� Tipos de coenzimas: NICOTINAMIDA 
ADENINA DINUCLEOTÍDEO (NAD+) e 
FLAVINA ADENINA DINUCLEOTÍDEO (FAD+).
Formas oxidadasFormas oxidadas
NAD+ ⇒ recebe 2 e- e 1 H+ ⇒ NADH
FAD+ ⇒ recebe 2 e- e 2 H+ ⇒ FADH2
NAD+ / FAD+ ⇒ formas oxidadas
NADH / FADH2⇒ formas reduzidas
SINÔNIMOS:SINÔNIMOS:
Via Via GlicolGlicolííticatica de de EmbdenEmbden--
MeyerhofMeyerhof--ParnasParnas
GlicGlicóóliselise
VIA GLICOLVIA GLICOLÍÍTICATICA
OxidaOxidaçção da glicoseão da glicose
� OBJETIVO: obtenção de ATP a partir da glicose.
� Todas as células promovem a oxidação parcial da 
glicose a piruvato, que posteriormente será oxidado 
a CO2.
� Primeira fase do metabolismo de carboidratos é a 
glicólise - quebra (oxidação) de glicose, com 
produção de piruvato (2).
GLICOSE →→→→ PIRUVATO →→→→ CO2 + ENERGIA →→→→
ATP
� Oxidação total – aerobiose: 100% (10% + 90%)
� Oxidação parcial – anaerobiose: 10%
Via Via GlicolGlicolííticatica
Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações 
Clínicas de Thomas M. Devlin
LocalizaLocalizaçção do Sistema ão do Sistema 
EnzimEnzimááticotico
FraFraçção Solão Solúúvel (vel (citosolcitosol))
FunFunçções da Via ões da Via GlicolGlicolííticatica
�� Transformar glicose em Transformar glicose em piruvatopiruvato..
�� Sintetizar ATP com ou sem oxigênio.Sintetizar ATP com ou sem oxigênio.
�� Preparar a glicose para ser degradada Preparar a glicose para ser degradada 
totalmente em COtotalmente em CO22 e He H22O.O.
�� Permitir a degradaPermitir a degradaçção parcial da glicose ão parcial da glicose 
em anaerobiose.em anaerobiose.
�� Alguns intermediAlguns intermediáários são utilizados em rios são utilizados em 
diversos processos diversos processos biossintbiossintééticosticos..
FASES DA GLICÓLISE
�Preparatória: gasto de 2 ATP.
�Pagamento ou produção: formação 
de 4 ATP.
Via Via GlicolGlicolííticatica --SeqSeqüüência de reaência de reaççõesões
GlicoseGlicose GliGli--66--PP FrutFrut--66--PP FrutFrut--1,61,6--PP
P- Diidroxiacetona Gliceraldeído
3 P
NADoxNADox
NADredNADred
1,3 di P Glicerato
3 di P Glicerato
2 P Glicerato3 P enolpiruvato
Acetil CoA
Mit.
Aerobiose
C.K.
Anaerobiose
Lactato
2 Piruvato
ETAPAS DAS REAETAPAS DAS REAÇÇÕES ÕES 
DA GLICDA GLICÓÓLISELISE
Dupla Dupla fosforilafosforilaççãoão da hexoseda hexose
�� Envolve duas reaEnvolve duas reaçções ões IRREVERSIRREVERSÍÍVEISVEIS: : 
glicose glicose →→ glicoseglicose--6P; frutose6P; frutose--6P 6P →→
frutosefrutose--1,6P.1,6P.
�� Gasto de ATP (2).Gasto de ATP (2).
�� FormaFormaçção de uma hexose ão de uma hexose bisfosfatadabisfosfatada. . 
CHOCHO
CC-- OHOH
CC--HH
CC--OHOH
CC--OHOH
CH2 CH2 --OO--PP
HOHO--
HH--
HH--
H -
CHOCHO
CC-- OHOH
CC--HH
CC--OHOH
CC--OHOH
CH2 CH2 --OHOH
HOHO--
HH--
HH--
H -
HexoquinaseHexoquinase
ouou
GlicoquinaseGlicoquinase
Via Via GlicolGlicolííticatica
glicose Glic-6-P
Via Via GlicolGlicolííticatica
glicglic--66--PP
FosfohexoisomeraseFosfohexoisomerase
ouou
FosfoglicoisomeraseFosfoglicoisomerase
MgMg2+2+
CHCH22--OHOH
C=OC=O
CC--HH
CC--OHOH
CC--OHOH
CHCH2 2 --OO--PP
HOHO--
HH--
HH--
frutfrut--66--PP
CHOCHO
CC-- OHOH
CC--HH
CC--OHOH
CC--OHOH
CHCH2 2 --OO--PP
HOHO--
HH--
HH--
H -
Via Via GlicolGlicolííticatica
CHCH22--OHOH
C=OC=O
CC--HH
CC--OHOH
CC--OHOH
CHCH2 2 --OO--PP
HOHO--
HH--
HH-- FosfofrutoquinaseFosfofrutoquinase
ATP ADP
CHCH22--OO--PP
C=OC=O
CC--HH
CC--OHOH
CC--OHOH
CHCH2 2 --OO--PP
HOHO--
HH--
HH--
frutfrut--66--P P frutfrut--11--66--P P 
Clivagem da hexose em duas Clivagem da hexose em duas 
trioses trioses fosforiladasfosforiladas
� A frutose-1,6P é clivada em 
diidroxiacetona-P e gliceraldeído-P. 
� Maior parte da diidroxiacetona é
convertida em gliceraldeído.
� A diihidroxiacetona não convertida é
transformada em ácidos graxos (dieta 
rica em carboidratos = maior produção 
de lipídeos).
Via Via GlicolGlicolííticatica
CHCH22--OO--PP
C=OC=O
CC--HH
CC--OHOH
CC--OHOH
CHCH2 2 --OO--PP
HOHO--
HH--
HH--
frutfrut--11--66--PP
AldolaseAldolase
CHCH22--OO--PP
C=OC=O
CHCH22--OHOH
didi--hidroxiacetonahidroxiacetona fosfatofosfato
CHOCHO
CHCH--OHOH
CHCH22--OO--PP
aldealdeíídodo--33--PP--glicglicéérico rico 
Fosfo
triose
isome-
rase
Via Via GlicolGlicolííticatica
CHCH22--OO--PP
COCO
CHCH22--OHOH
didi--hidroxiacetonahidroxiacetona fosfatofosfato
FosfotrioseFosfotriose isomeraseisomerase
CHOCHO
CHCH--OHOH
CHCH22--OO--PP
aldealdeíídodo--33--PP--glicglicééricorico
OxidaOxidaçção e nova ão e nova fosforilafosforilaççãoão (com Pi) (com Pi) 
das trioses com formadas trioses com formaçção de composto ão de composto 
com 2Pcom 2P
� Ocorre liberação de H+ e elétrons (e-) 
que são captados pela coenzima NAD+, 
produzindo NADH (utilizada pela cadeia 
respiratória). 
� Não há gasto de ATP, a fosforilação é
feita através de Pi. 
Via Via GlicolGlicolííticatica
CHOCHO
CHCH--OHOH
CHCH22--OO--PP
aldealdeíídodo--33--PP--glicglicéérico rico 
PinPin
11--33--difosfogliceratodifosfoglicerato
CC--OO--PP
CHCH--OHOH
CHCH22--OO--PP
OO
NADoxNADox NADredNADred
aldealdeíídodo--33--PP--gliceratoglicerato desidrogenasedesidrogenase
Transferência dos grupamentos fosfatos Transferência dos grupamentos fosfatos 
para o ADP com formapara o ADP com formaçção de ATP e ão de ATP e 
PIRUVATOPIRUVATO
� São produzidos 2ATP para cada 1,3 
bisfosfoglicerato oxidado. 
� Na última reação a enzima PIRUVATO 
QUINASE converte o fosfoenolpiruvato
(PEP) em PIRUVATO. 
� Essa última reação é IRREVERSÍVEL.
Via Via GlicolGlicolííticatica
11--33--difosfogliceratodifosfoglicerato 33--fosfogliceratofosfoglicerato
CC--OO--PP
CHCH--OHOH
CHCH22--OO--PP
OO ADP ATADP ATPP
11--33--difosfogliceratodifosfoglicerato quinasequinase
COOCOO--
CHCH--OHOH
CHCH22--OO--PP
Via Via GlicolGlicolííticatica
33--fosfogliceratofosfoglicerato 22--fosfogliceratofosfoglicerato
COOCOO--
CHCH--OHOH
CHCH22--OO--PP
fosfogliceromutasefosfogliceromutase
COOCOO--
CHCH--OO--PP
CHCH22--OHOH
Via Via GlicolGlicolííticatica
22--fosfogliceratofosfoglicerato fosfoenolfosfoenol piruvatopiruvato
COOCOO--
CCHH--OO--PP
CHCH22--OHOH
--HH22OO
enolaseenolase
COOCOO--
CC--OO--PP
CHCH22
Via Via GlicolGlicolííticatica
fosfoenolfosfoenol piruvatopiruvato piruvatopiruvato ((enolenol))
COOCOO--
CC--OO--PP
CHCH22
fosfoenolfosfoenol--piruvatopiruvatoquinasequinase
ADP ATADP ATPP COOCOO--
CC--OHOH
CHCH22
Rendimento da Rendimento da glicglicóóliselise
� Fase preparatória – gasto de 2 ATP.
� Fase de pagamento – produção de 4 
ATP.
� Ganho líquido de 2 ATP para cada 
molécula de glicose oxidada em piruvato.
GLICGLICÓÓLISE ANAERLISE ANAERÓÓBIA BIA 
VERSUS AERVERSUS AERÓÓBIA BIA ––
DESTINO DO PIRUVATODESTINO DO PIRUVATO
GLICGLICÓÓLISE ANAERLISE ANAERÓÓBIABIA
� Todo processo se dá no citossol.
� Ocorre na ausência de oxigênio.
� Piruvato é o aceptor dos e- do NADH.
� Resulta em diferentes produtos finais, 
onde os principais são: etanol
(fermentação alcoólica) e lactato
(fermentação lática).
FERMENTAFERMENTAÇÇÃO LÃO LÁÁTICATICA
� Enzima responsável: lactato
desidrogenase.
� Piruvato é convertido em lactato.
� Ocorre em algumas espécies de 
bactérias, hemácias, fibras musculares de 
contração rápida e fibras musculares em 
esforço intenso.
FERMENTAFERMENTAÇÇÃO ALCOÃO ALCOÓÓLICALICA
� Enzima responsável: álcool 
desidrogenase.
� Piruvato é convertido em etanol.
� Ocorre em leveduras e algumas bactérias.
GLICGLICÓÓLISE AERLISE AERÓÓBIABIA
� Começa no citossol e termina na mitocôndria.
� O aceptor dos e- do NADH é o O2.
� Piruvato é convertido em ACETIL CoA
(conectando a Glicólise com o ciclo de Krebs).
� Ocorre produção de 1 NADH para cada 
acetilCoA formada.
� Essa reação ocorre em etapas seqüenciais, 
catalisadas por um sistema multienzimático –
COMPLEXO PIRUVATO DESIDROGENASE.
COMPLEXO PIRUVATO COMPLEXO PIRUVATO 
DESIDROGENASEDESIDROGENASE
� Enzimas: Piruvato desidrogenase, 
diidrolipoil transacetilase e diidrolipoil
desidrogenase.
� Coenzimas: tiamina pirofosfato – TPP, 
coenzima A, NAD+, FAD+ e ácido lipóico
(todas derivadas de vitaminas).
REGULAREGULAÇÇÃO DA GLICÃO DA GLICÓÓLISELISE
� Reação 1 – Glicose →→→→ Glicose-6P: enzima-
alvo é a HEXOQUINASE (GLICOQUINASE no 
fígado);
� Reação 3 – Frutose-6P →→→→ Frutose-1,6P:
enzima-alvo é a FOSFOFRUTOQUINASE
(principal);
� Reação 10 – PEP →→→→ Piruvato: enzima-alvo é
a PIRUVATO QUINASE.
Obs.: todas essas reações são irreversíveis.
Controle da Via Controle da Via GlicolGlicolííticatica
EfetoresEfetores NegativosNegativos
EfetoresEfetores Negativos EnzimaNegativos Enzima
ATP, CitratoATP, Citrato
AMPAMP
ATP, NADH,ATP, NADH,
AcetilaAcetila--SCoASCoA,,
ÁÁcidos graxos,cidos graxos,
LL--fenilalaninafenilalanina,,
LL--alaninaalanina..
FosfofrutoquinaseFosfofrutoquinase
Fosfatase de frutoseFosfatase de frutose
11--66--difosfatodifosfato
FosfoenolFosfoenol piruvatopiruvato
quinasequinase
Controle da Via Controle da Via GlicolGlicolííticatica
EfetoresEfetores Positivos Enzima Positivos Enzima 
AMP,AMP,
FrutFrut--2,62,6--PP
ATPATP
GlicGlic--66--P,P,
FrutFrut--1,61,6--P,P,
AldeAldeíídodo--33--
fosfoglicfosfoglicééricorico
FosfofrutoquinaseFosfofrutoquinase
FosfataseFosfatase de frutosede frutose
11--66--difosfatodifosfato
FosfoenolFosfoenol piruvatopiruvato
quinasequinase
Capturado do 
CD-Rom do 
Manual de 
Bioquímica 
com 
Correlações 
Clínicas de 
Thomas M. 
Devlin
Inibidores da Via Inibidores da Via GlicolGlicolííticatica
Inibidor:Inibidor: ÁÁcido cido monoiodomonoiodo acacéético tico 
(ICH(ICH22--COOH)COOH)
Enzima inibida:Enzima inibida: AldeAldeíído 3do 3--PP--glicglicéérico rico 
desidrogenasedesidrogenase
Obs.:Obs.: O O áácido cido monoiodomonoiodo acacéético reage com o tico reage com o 
grupo grupo --SH do centro ativo da enzima.SH do centro ativo da enzima.
Inibidores da Via Inibidores da Via GlicolGlicolííticatica
Inibidor:Inibidor: Fluoreto de SFluoreto de Sóódio (dio (NaFNaF).).
Enzima inibida:Enzima inibida: EnolaseEnolase..
Obs.:Obs.: O fluoreto de sO fluoreto de sóódio forma um dio forma um 
complexo (fluoro fosfato de magncomplexo (fluoro fosfato de magnéésio) sio) 
que inibe a enzima. A que inibe a enzima. A enolaseenolase tem como tem como 
cofatorescofatores o Mgo Mg++++ ou Mn ou Mn ++++..
Erros metabErros metabóólicos hereditlicos hereditááriosrios
da Via da Via GlicolGlicolííticatica
DoenDoençça a 
EsferocitoseEsferocitose
(1 em 20.000)(1 em 20.000)
Anemia hemolAnemia hemolííticatica
heredithereditááriaria
Enzima deficienteEnzima deficiente
EnolaseEnolase
PiruvatoPiruvato quinasequinase
VIAS DE ENTRADA DA VIAS DE ENTRADA DA 
GLICGLICÓÓLISELISE
� A via glicolítica só funciona com 
monossacarídeos.
� Qualquer hexose pode alimentar a via.
� Cada CHO entra em uma etapa diferente 
da via.
Alguns exemplos:Alguns exemplos:
� Glicogênio: Glicose-6P → reação 2;
� Amido: Glicose → reação 1;
� Sacarose: frutose → reação 3.
Balancete EnergBalancete Energéético:Anaerobiosetico:Anaerobiose
2 alde2 aldeíídodo--33--fosfoglicfosfoglicééricorico
1,31,3--difosfogliceratodifosfoglicerato
33--fosfogliceratofosfoglicerato
fosfoenolpiruvatofosfoenolpiruvato
piruvatopiruvato
lactatolactato
glicoseglicose
GliGli--66--PP
FrutFrut--66--PP
FrutFrut--1,61,6--PP
--1 ATP1 ATP
--1ATP1ATP
NADoxNADox
NADredNADred
+1 ATP+1 ATP
+1ATP+1ATPTotal:Total: 2ATP2ATP(x2)(x2)
--2ATP2ATP
2ATP2ATP
Balancete EnergBalancete Energéético:Aerobiosetico:Aerobiose
glicoseglicose
GliGli--66--PP
FrutFrut--66--PP
FrutFrut--1,61,6--PP
--1 ATP1 ATP
--1ATP1ATP
aldealdeíídodo--33--fosfoglicfosfoglicééricorico
1,31,3--difosfogliceratodifosfoglicerato
33--fosfogliceratofosfoglicerato
fosfoenolpiruvatofosfoenolpiruvato
piruvatopiruvato
acetilacetil--SCoASCoA
NADoxNADox
NADredNADred
+1 ATP+1 ATP
+1ATP+1ATPTotal:Total: ((2 x2)+(3x 2)ATP2 x2)+(3x 2)ATP
--2ATP2ATP
8ATP8ATP
C.R.C.R.
NADNAD
+3ATP+3ATP
BibliografiaBibliografia
� MARZZOCO, A. & TORRES, B.B. 
Bioquímica básica. 3ª. Edição. Rio de 
Janeiro: Editora Guanabara & Koogan. 
2007.
� CHAMPE, P.C.; HARVEY, R.A. & 
FERRIER, D.R. Bioquímica ilustrada. 
Porto Alegre: Artmed, 2006. 3ª. ed.