Glicólise: Quebra de Glicose

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Glicólise
Prof.: Flávia – UFRJ 2011/02
Glicólise ou via de Embden-Meyerhoff
É a quebra parcial de uma molécula de glicose
Principal via metabólica dos processos fermentativos
Fermentação alcoólica ou fermentação láctica
Leveduras, bactérias, músculo, eritrócitos
“A fermentação é um movimento intestino de partículas ou princípios de cada
corpo, tendendo para a perfeição ou para a transformação em outro. As
partículas elementares postas em movimento, devido à sua própria natureza
ou ocasionalmente vibrando maravilhosamente, são aprisionadas e
transformam-se em outras: as sutis e mais ativas esforçam-se na tentativa de
escapar suavemente, mas estando entrelaçadas com outras mais espessas
são impedidas de fazê-lo. Também as mais espessas são mantidas unidas
pelo intento e expansão das mais sutis e são enfraquecidas até que cada
uma alcance sua própria grandeza e exaltação. Elas fixam em si a devida
perfeição ou completam as alterações e mutações designadas pela natureza.”
Willis, 1684
Pasteur
A fermentação é uma conseqüência da vida sem oxigênio 
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Os irmãos 
Büchner
Eduard Buchner. 1o prêmio Nobel de Química
em 1907 [Der Einfluss des Sauerstoffs auf
Gärungen (A influência do oxigênio na
fermentação) publicado em 1885.
Suco de levedura
*1860, † 1917 
Otto Meyerhoff 
“É uma fração termossensível, porque o aquecimento a 50o C por somente um minuto
resulta um considerável grau de inativação. (...) O ativador tem as propriedades de uma
enzima. Eu proponho, portanto, designá-la “hexoquinase”, pois ela atua especificamente
em hexoses fermentáveis. (...) Com certas variações, a velocidade inicial de formação de
ácido lático é proporcional à quantidade de hexoquinase. Levedura é o único material do
qual foi possível isolar o ativador. (...) A procura da “hexoquinase” em leveduras lisadas foi
baseada na idéia de que extratos de levedura apresentam uma esterificação rápida das
hexoses fermentáveis, com subseqüente fermentação. Extrato de músculos, ao contrário,
não apresenta qualquer acumulação de ésteres. Esta diferença deve ser devido ao fato de
o fator essencial para a esterificação da glicose ser mais concentrada em leveduras. A
validade desta hipótese é ilustrada por observações simultâneas da formação de ácido
lático e esterificação de hexoses em extratos de músculo ativados.”
Otto Meyerhoff (1930) Conversion of fermentable hexoses with a yeast catalyst
(hexokinase)
Glicólise
Visão geral 
Primeira fase, fase de investimento 
Segunda fase, fase de síntese de ATP
Energética da glicólise Energética da glicólise 
Regulação da glicólise 
Destinos metabólicos do NADH e Piruvato 
Rotas anaeróbicas 
Extremófilos
Outros substratos
Glicólise ou Via Glicolítica –Visão Geral I
Quebra parcial de uma molécula de glicose
uma via catabólica
glicose, manose, galactose, frutose 
é uma via universal !!!
é a via dos processos fermentativos 
regula a glicemia
é passagem obrigatória para outras vias 
É uma etapa da respiração aeróbica
Dez reações - as mesmas em todas as células - mas a velocidade
difere
Convergência adaptativa
Visão geral II
Duas fases:
Primeira fase converte uma molécula de glicose em
duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (G3P)duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (G3P)
Segunda Fase produz duas moléculas de piruvato,
duas moléculas de ATP e 2 moléculas de NADH
Primeira fase da Glicólise
Fase de investimento de energiaFase de investimento de energia
C6 (2x) C3
Fase 
preparatória ou 
de investimento
Fosforilação da 
glicose e sua 
conversão a 
gliceraldeído 3-
fosfato
A primeira reação é a 
fosforilação da glicose
A primeira reação é a fosforilação da glicose
É uma reação ” preparatória” - ATP é consumido aqui para
mais tarde ser recuperadomais tarde ser recuperado
Acoplamento de reações - ATP produz a fosforilação
espontânea da glicose
Hexoquinase (ou glicoquinase) age para fosforilar a glicose e
mantê-la dentro da célula
R1. Hexoquinase
Glicose glicose 6-fosfato
Ação da insulina no transporte de 
glicose
Glicose 6-fosfato é um ponto de 
convergência de várias vias metabólicas
Hexoquinase
Primeiro passo da glicólise; ∆G negativo
Hexoquinase é regulada - alostericamente inibida pela glicose-6-P
(produto)
Duas enzimas: hexoquinase e glicoquinaseDuas enzimas: hexoquinase e glicoquinase
Km para glicose é 0.1 mM; célula tem 4 mM glucose
Portanto a hexoquinase normalmente está ativa!
Glicoquinase (Kmglucose = 10 mM) somente é ativada quando a célula
está rica em glicose
R 2: Fosfoglicoisomerase
Glicose-6-P Frutose-6-P 
R 3: Fosfofrutoquinase (PFK)
PFK é o passo limitante da glicólise!
A segunda reação preparatória 
Etapa limitante e ∆G muito negativo significa que a PFK é altamente 
regulada 
ATP inibe, AMP reverte a inibição
Citrato é também um inibidor alostérico
Frutose-2,6-bifosfato é um ativador alostérico 
atividade da PFK aumenta quando o status energético (ou a carga 
energética) está baixo
atividade da PFK diminui quando o status energético está alto
R 4: Aldolase
C6 quebrada em 2 C3s (DHAP, Gli-3-P)
Aldolases animais são aldolases da classe I 
Aldolases da classe I formam ligações covalentes (base de Schiff) 
intermediárias entre o substrato e uma lisina do sítio ativo da enzima
Aldolase
6C 3C 3C
R 5: Triose Fosfato Isomerase
DiHidroxicetona-P é convertida a Gli-3-P
Fase 
preparatória ou 
de investimento
Fosforilação da 
glicose e sua 
conversão a 
gliceraldeído 3-
fosfato
2x 
GLICERALDEIDO3P
Glicólise - Segunda fase
ATPATP
Fase de pagamento ou síntese de ATPFase de pagamento ou de síntese de ATP
2x 3C 2x 3C
ATPATP
Fase de 
pagamento ou de 
síntese de ATP
Conversão oxidativa do 
gliceraldeído 3P a piruvato e 
a formação acoplada de 
ATP e NADH
Glicólise - Segunda fase
A energia metabólica produz 4 ATPs
O saldo de ATP na glicólise é de dois ATP
A segunda fase envolve dois intermediários de alta energia
1,3 BPG
Fosfoenolpiruvato
R 6: Gli-3-Desidrogenase
Gli-3P é oxidado a 1,3-BPG
� A energia formada da conversão de um aldeído em um ácido 
carboxílico é usada para produzir 1,3-BPG e NADH
� 1,3-bisfosfoglicerato – primeiro composto de alta energia
R 7: Fosfoglicerato Quinase
Síntese de ATP a partir de um fosfato de 
alta energia
� Reação conhecida como “ fosforilação no nível do 
substrato”substrato”
R 8: Fosfoglicerato Mutase
Grupo fosforil do C-3 para C-2
• Racional desta enzima - reposicionar o fosfato para 
produzir PEP
• Formação de um intermediário fosfo-histidina!
• Zelda Rose mostrou que uma pitada de 2,3-BPG é 
requerida para fosforilar His
R 9: Enolase
2-P-Gli a PEP
Enolasecatalisa o rearranjo da molécula = mais energia pode ser 
liberada por hidrólise
PEP segundo composto de alta energia
R 10: Piruvato Quinase
PEP a Piruvato produzindo ATP
Estes dois ATPs (de uma molécula de glicose) podem ser 
vistos como o “pagamento” da glicólise vistos como o “pagamento” da glicólise 
∆G - negativo - regulação! 
Alostericamente ativado por AMP, F-1,6-biP
Alostericamente inibido por ATP e acetil-CoA
Energética da Glicólise
• ∆G nas células: 
A maior parte dos valores são próximos de 
zerozero
3 das 10 reações têm ∆ G negativos
∆ G muito negativos são os sítios de regulação 
Regulação da glicólise
A velocidade da via glicolítica pode ser regulada de várias
maneiras:
1. Disponibilidade de substratos
2. Concentração de enzimas responsáveis pelos passos 
limitantes da via
3. Regulaçao alostérica das enzimas 
4. Modificação covalente das enzimas (fosforilação)
Regulação da glicólise 
3 pontos de regulação, 3 enzimas
Hexoquinase 
Fosfofrutokinase (PFK1)
Piruvato kinase (PK)
Regulação da glicólise
Hexoquinase – regulada pelo produto G6P
Fosfofrutokinase (PFK1) – carga energética
Piruvato kinase (PK) – carga energética
Regulação da glicólise - resumo
Fosfofrutokinase (PFK1) – inibida por ATP e citrato; 
ativada por ADP e frutose2,6bisfosfato(F2,6bisP)ativada por ADP e frutose2,6bisfosfato(F2,6bisP)
Piruvato kinase (PK) – inibida por acetil-CoA, ATP, 
alanina e acidos graxos; ativada por frutose 1,6P
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A fosfofrutoquinase 2 - (PFK2)
A frutose 2,6 bisfosfato ativa a PFK1 e consequentemente a glicólise
A frutose 2,6 bisfosfato é convertida a frutose 6P em resposta a altos 
niveis de glucagon (baixo niveis de glicose sanguinea)
A glicemia
Usos da glicose no corpo
Glicogênio, amido e 
sacarose
Estoque: 
anabolismo
Via das 
pentoses 
fostato Oxidação: 
catabolismo
Ribose 5-fosfato piruvato
GLICOSE
glicólise
Destino do piruvato e NADH 
da glicólise
Aeróbico ou anaeróbico?
O destino do NADH 
Aeróbico ou anaeróbico??
NADH é energia - dois possíveis destinos metabólicos:
Em condições anaeróbicas, NADH é re-oxidadoEm condições anaeróbicas, NADH é re-oxidado
fornecendo NAD+ para mais glicólise
Em condições aeróbicas, NADH é re-oxidado na cadeia
transportadora de elétrons, produzindo ATP por
fosforilação oxidativa
O destino do Piruvato
Aeróbico ou anaeróbico??
Piruvato também é energia - dois destinos metabólicos 
possíveis:
Em condições anaeróbicas: transformação em um dos 
produtos finais da fermentação (lactato ou etanol e CO2 )
Em condições aeróbicas: transformação em CO2 e H2O
Fermentação alcoólica
Fermentação láctica
O processo de 
fermentação pode 
ser usado para 
produção de vários 
insumos humanos 
e animais
Outros Substratos 
Frutose, manose e galactose
Frutose e manose entram na glicólise diretamente 
Galactose - a via de Leloir "converte" galactose em 
glicose
A glicólise é uma das mais 
importantes vias metabólicas
A glicólise constitui a maior parte das reações que compõem os processos 
fermentativos
A glicólise é essencial para obtenção de energia em organismos anaeróbicos
A glicólise sustenta boa parte do aporte de energia muscular em atividade intensa 
(anaerobicamente)
A glicólise é a primeira das 3 etapas que compõem a respiração celular
Alguns intermediários da via glicolítica são comuns a várias outras vias metabólicas
O piruvato é um dos principais pontos de convergência das vias catabólicas
Glicose, frutose, manose ou galactose