Aula 6 (21.08.13) Destinos do piruvato e ciclo de Cori

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Glicólise: Os destinos do 
piruvato e ciclo de Cori 
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
 
 
 Disciplina Bioquímica II 
 
 
Profa. Dra. Taísa M. Dinamarco 
Glicose + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2 piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ 
Contém a maior parte da energia potencial 
química existente na glicose 
Destinos do piruvato 
Destinos do piruvato 
Condições aeróbias 
Destinos do piruvato 
Piruvato 
Acetil-CoA 
Complexo da piruvato 
desidrogenase 
Destinos do piruvato 
Acetil CoA: forma em que os 
grupos acetila entram no ciclo 
do TCA – funciona como um 
carreador de acetila e de 
outros grupos acila; 
- É um composto de alta 
energia; 
Estrutura química da acetil-CoA 
Outros precursores da acetil-CoA 
Reação Geral: Descarboxilação oxidativa 
- matriz mitocondrial das células 
- reação irreversível 
Complexo da piruvato 
desidrogenase 
(E1 + E2 + E3 ) 
Complexo da piruvato desidrogenase 
E1 piruvato desidrogenase 
E2 diidrolipoil transacetilase 
E3 diidrolipoil desidrogenase 
 
* Ligação do lipoil 
 
Complexo multienzimático apresenta um passo adiante na evolução da 
eficiência catalítica: 
 
- Aumento da velocidade de reação: diminuição da distância entre enzimas 
e substratos; 
- Meios para canalização de metabólitos intermediários entre enzimas 
sucessivas – minimiza reações colaterais; 
- Reações podem ser controladas de forma coordenada; 
 
 
Reação Geral: Descarboxilação oxidativa 
 
- 5 reações 
Descarboxilação 
Oxidação 
Transesterificação 
Complexo da piruvato desidrogenase 
- Localizado na matriz mitocondrial de células eucarióticas e no citosol 
de bactérias; 
 
 
Reação Geral: Descarboxilação oxidativa 
- 1º Reação: Piruvato-desidrogenase (E1) descarboxila o piruvato 
Tiamina pirofosfato 
- Cofator essencial da piruvato-descarboxilase – a descarboxilação de um 
α-cetoácido (piruvato) requer o aumento da carga negativa do átomo de 
carbono da carbonila no estado de transição, uma situação instável, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- O anel tiazólico constitui o grupo funcional ativo cataliticamente:adiciona 
grupos carbonila e atuar como um dispersor de elétrons; 
Tiamina – pirofosfato: coenzima derivada da vit.B1 
- Ingerida na dieta: Doença causa distúrbios neurológicos – dor, paralisia e 
atrofia de membros e falência cardíaca; 
 
- Função do anel tiazólico: coenzima bastante utilizada em 
descarboxilações de α –cetoácidos (de outras vias metabólicas); 
 
 
Beribéri: doença causada por deficiência de tiamina 
Reação Geral: Descarboxilação oxidativa 
 
- 2º Reação 
- O grupo hidroxietila é transferido para a 
enzima E2 (di-hidrolipoil-transacetilase); 
- Ocorre ataque do carbânion no grupo 
hidroximetil sobre o sulfeto de lipoamida 
– eliminação do TPP e regeneração da 
E1; 
- Carbânion hidroxietila é oxidado pelo 
grupo acetila, pela redução concomitante 
da ligação dissulfeto da lipoamida; 
Lipoato 
2 grupos tiol 
Transportador de 
elétrons e de acilas 
Reação Geral: Descarboxilação oxidativa 
 
- 3º Reação: A E2 catalisa a transferência do grupo acetila para a CoA 
 
Transesterificação 
- Grupo sulfidrila da CoA 
ataca o grupo acetila da 
acetil-di-hidrolipoamida-E2- 
intermediário que se 
decompõe, dando acetil-CoA 
e di-hidrolipoamida-E2; 
Reação Geral: Descarboxilação oxidativa 
 
- 4º Reação: A E3 reoxida a di-hidrolipoamida, completando o ciclo da 
E2; 
- Reação de oxidação - troca 
de dissulfeto: ligação de 
dissulfeto da lipoamida 
forma-se com a concomitante 
redução do dissulfeto reativo 
da E3 para dois grupos 
sulfidrila; 
Reação Geral: Descarboxilação oxidativa 
 
- 5º Reação: A E3 reduzida é reoxidada pelo NAD+; 
- Grupos sulfidrila ativos da enzima são reoxidados pelo FAD ligado à 
enzima, que é reduzido a FADH2 ; 
- FADH2 é reoxidado a FAD pelo NAD+, produzindo NADH; 
Acetil-CoA no ciclo da ácido cítrico 
Destinos do piruvato 
Condições anaeróbias 
Destinos do piruvato 
Para que a glicólise continue, o NAD+ (limitado nas células) deve 
ser reciclado após sua redução a NADH pela GAPDH. 
 
- Presença de O2 : NADH reoxidado na mitocôndria; 
- Ausência de O2: NAD
+ reposto pela fermentação; 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fermentação 
- Definição: É um conjunto de reações químicas controladas 
enzimaticamente, em que uma molécula orgânica (geralmente a 
glicose) é degradada em compostos mais simples, liberando 
energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fermentação lática 
Músculo 
 
 
 
 
atividades físicas intensas 
(alta demanda de ATP e O2 limitado); 
 
ATP: regenerado nas mitocôndrias 
(fibras vermelhas –contração lenta); 
e pela glicólise (fibras brancas -
contração rápida); 
 
- Fermentação Lática: eritrócitos, 
músculo esquelético; 
Fermentação lática 
- Lactato desidrogenase: catalisa a oxidação da NADH pelo 
piruvato para gerar NAD+ e lactato; 
 
- Enzima estereoespecífica; 
 
- Reação regenera o NAD+ para participar da reação 6 da via 
glicolítica: 
Fermentação lática 
- Mecanismo de reação da lactato desidrogenase: 
- Transferência direta de um hidreto do 
NADH para o átomo de carbono 
carbonílico do piruvato – acompanhado 
pela doação de um próton do grupo 
imidazólico da His 195 para o átomo de 
oxigênio carbonílico do piruvato; 
 
- O último processo é facilitado pela carga 
positiva da cadeia lateral da Arg 109 das 
proximidades; 
 
Fermentação lática 
- O ciclo de Cori 
- Após exercícios vigorosos, são necessários pelo menos 30 minutos para 
que todo o lactato produzido seja convertido em glicogênio e a velocidade de 
consumo de O2 retorne ao nível de repouso – Débito de oxigênio 
Fermentação alcoólica 
- Leveduras (condições anaeróbias): regeneração de NAD+ e produção de 
etanol 
Fermentação Alcoólica: leveduras outros microrganismos 
- Descarboxilação do piruvato, seguido por redução do acetaldeído a etanol. 
Fermentação alcoólica 
Protonação do 
carbânion 
Eliminação do TPP 
e liberação do 
produto 
Ataque nucleofílico 
Saída do CO2 
Mecanismo de reação da piruvato-descarboxilase 
Fermentação alcoólica 
Redução do Acetaldeído e regeneração do NAD+ 
Fermentação alcoólica 
Álcool 
desidrogenase 
- A ADH hepática de mamíferos funciona 
para metabolizar tanto os alcoóis 
produzidos anaerobiamente pela flora 
intestinal, como aqueles de fonte externa; 
 
- Mecanismo envolve a transferência direta 
de hidreto do hidrogênio do NADH para o 
acetaldeído; 
Energética da fermentação 
- A termodinâmica nos permite contabilizar as variações de energia livre 
que ocorrem nas reações; 
 
- Reação geral para fermentação homolática: 
 
Glicose 2 Lactato + 2 H+ G0’ = -196 KJ/mol de glicose 
 
 
 
- Reação geral para fermentação alcoólica: 
 
Glicose 2 CO2 + 2 Etanol
 G0’ = - 235 KJ/mol de glicose 
Cada reação está acoplada à síntese de 2 ATP pela glicólise. Que requer 
um G0’ = 61 KJ/mol de glicose 
Eficiência termodinâmica 31% (31% energia livre liberada por este processo) 
Eficiência termodinâmica 26% (26% energia livre liberada por este processo) 
Vias de fermentação 
Açúcares 
Glicólise 
Etanol 
Lactato 
Succinato 
CO2 
 
Etanol 
2,3-Butanodiol 
 Lactato 
Acetoína 
CO2 
 
Lactato 
 
 
 
 
 
Etanol 
CO2 
 
 
 
 
PropionatoCO2 
Acetato 
Hidrogênio 
 
 
Butirato 
Butanol 
Isopropanol 
Acetona 
CO2 
 
Escherichia 
Salmonella 
Enterobacter Propionibacterium Saccharomyces Lactobacillus 
Streptococcus 
Bacillus 
Clostridium 
Fermentação 
mista 
Fermentação 
Lática 
Fermentação 
Alcoólica 
Fermentação 
Propiônica 
Fermentação 
Butírica 
Fermentação 
mista 
Aplicações.... 
• Processo com grande importância econômica, utilizado na obtenção de 
bebidas alcoólicas, vinagres, pão, queijos entre outros alimentos. 
 
• Estudos realizados por Louis Pasteur (1822-1895), permitiram verificar 
que a fermentação alcoólica estava sempre associada ao crescimento de 
leveduras, mas que se estas fossem expostas ao oxigênio produziriam 
(em vez de álcool e dióxido de carbono) água e dióxido de carbono; 
 
 
 C6H12O6 + 6O2 ----> 6CO2 + 6H2O + 36ATP 
 
• Louis Pasteur as leveduras consomem mais açúcar quando crescem na 
ausência de O2; 
• A velocidade de produção de ATP pela fermentação pode ser 100 vezes 
maior que a produzida pela fosforilação oxidativa; 
 
 
Fermentação 
 
Aplicações.... 
Dependendo do tipo de microrganismo presente, a fermentação pode 
ser: 
 
• Alcoólica – produz etanol e dióxido de carbono, produtos utilizados 
pelo Homem na produção de vinho, cerveja e outras bebidas alcoólicas e 
do pão; 
 
• Acética – produz o ácido acético, que causa o azedar do vinho ou dos 
sumos de fruta e sua consequente transformação em vinagre; 
 
• Láctica – produz o ácido láctico, geralmente a partir da lactose do leite. 
O baixar do pH causado pela acumulação do ácido láctico causa a 
coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho usado no 
fabrico de iogurtes e queijos 
 
 
Fermentação 
 
Aplicações.... 
 
• Bactérias láticas: alta tolerância à acidez. 
 
• O crescimento de todas as bactérias láticas continua através da 
fermentação, até que o pH tenha reduzindo-se a um valor menor ou igual 
a pH =5. 
 
• cerveja e vinho: bactérias láticas são agentes deterioradores potenciais, 
que as vezes crescem e produzem uma acidez indesejável. 
 
Fermentação lática 
 
Aplicações.... 
 
 
IMPORTÂNCIA DAS BACTÉRIAS LÁTICAS NA INDÚSTRIA DE 
ALIMENTOS 
 
 
Obtenção de vegetais fermentados 
 
Lacticínios: iogurtes, leites acidificados, queijos, manteiga; 
Leuconostoc, S. lactis, S. diacetilactis e L. cremoris: são usados como 
fontes de flavorizantes na indústria de laticínios e são responsáveis 
pelas diferentes características conferidas à manteiga, queijos e 
iogurtes. 
 
Iogurte: L. bulgaricus (45 - 50°C), produção de elevada acidez - 2,7% de 
ácido lático 
 S. thermophilus (40 - 45°C), produção de 1% de ácido lático. 
 
Carnes curadas: salames e outros embutidos; 
 
 
Aplicações.... 
 
• Na indústria de alimentos é largamente utilizada na produção de 
vinagre, 
 
• PRINCÍPIO - oxidação do álcool por bactérias acéticas, as 
Acinobacter e Gluconobacter. 
 
• Outras espécies acéticas podem oxidar o álcool a ácido acético, mas 
muitas delas também podem oxidar o ácido acético a gás carbônico 
e água, o que é indesejável 
 
 
Fermentação acética 
 
Aplicações.... 
BIOSÍNTESE: 
 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 
 glicose (180g) etanol (46g) dióxido de carbono 
 
 2C2H5OH + 2O2 2CH3COOH + 2H2O 
 etanol oxigênio(32g) ácido acético (60g) 
 1 mol de etanol  1 mol ácido acético 
 
Cepas altamente produtoras produzem de 13 a 14% de ácido acético. 
 Para uma ótima produção é necessária uma quantidade suficiente de 
oxigênio 
 
Fermentação acética 
 
Aplicações.... 
 
OBTENÇÃO: 
 Vinagres de sucos de fruta: 
Vinagres de tubérculos amiláceos: batata, bata-doce, mandioca, etc. 
 Vinagres de cereais: cevada, centeio, trigo, milho, arroz, etc. 
 Vinagres de outras matérias-primas açucaradas: mel, melaço, 
 Vinagres de álcool: álcool diluído, efluente da fabricação de levedura, 
filtrado, aguardentes em geral, etc. 
 
Fermentação acética 
 
Aplicações....