Catabolismo das hexoses e regulação cap14 e cap15

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Glicólise e Fermentações
Cap. 14( as vias) Cap 15(regulação das enzimas)
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Ciclo de matéria: envolve enorme fluxo de energia	
FLUXO DE ENERGIA NOS SERES VIVOS
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Catabolismo dos nutrientes: Estágios II e III constituem as vias oxidativas dos nutrientes para 
formar energia celular(ATP) e intermediários para vias biossintéticas.
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Classificação das enzimas
Classe 1 – Oxidurredutases
Classe 2- Transferases
Classe 3- Hidrolases
Classe 4 – Liases
Classe 5 – Isomerases
Classe 6 - Ligases
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As principais vias de utilização da glicose nas células dos vegetais superiores e dos animais 
Oxidação pela via 
das pentoses fosfato
Via glicolitica: oxidação da glicose(hexose) a 2 Piruvato, 2 NADH e 2ATP
Localização celular: citosol; 10 reações; 3 irreversiveis catalisadas por enzimas reguladoras,sendo a PFK-1 a principal. Ocorre em condições aerobicas ou anaeróbicas.
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Via Glicolítica – Fase preparatória: 5 reações
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Fosforilação da glicose catalisada pela hexoquinase
 Glc + ATP Mg2+ Glc-6P + ADP DG’0 = -16,7 kJ/mol
Glicoquinase ou Hexoquinase IV, no figado (isozimas)
Outros substratos: manose e frutose
A enzima é da classe 2, Transferase;subclasse quinase. 
Os ions Mg 2+ estão complexados com ATP formando o substrato MgATP2-.
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Comparação das propriedades cinéticas das isozimas da hexoquinases I e IV
Concentração da glicose no sangue 4 a 5 mM
Apenas no fígado 
Músculo e outros tecidos
Apenas a glicoquinase (hexouinase IV) 
 aumenta a v da reação com 
o aumento da [glicose] no
 sangue, para manter a glicemia.
 Glc + ATP Mg2+ Glc-6P + ADP 
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2) Conversão da glicose-6-P em frutose-6-P, catalisada pela fosfohexose isomeras
 Glc-6P Fru-6P
A enzima é da classe 5, Isomerase. O íon Mg 2+ é um cofator da fosfohexose isomerase. 
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Mecanismo da conversão da glicose-6-P em frutose-6-P, mudança na posição da carbonila 
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3) Fosforilação da frutose-6-P em frutose-1,6-BiP, catalisada pela fosfofrutoquinase-1 (PFK-1).
 Fru-6P + ATP Mg2+ Fru-1,6-bifosfato + ADP DG’0 = -14,2 kJ/mol
 
Algumas bactérias, protistas e vegetais  PFK-1 utiliza PPi
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Regulação alostérica da PFK-1
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4) Clivagem da frutose-1,6-BiP, catalisada pela aldolase
 
 Fru-1,6-bifosfato DHAP + Gliceraldeído-3-fosfato
 (6C) (3C) (3C)
A enzima é da classe 4 – Liases. 
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5) Interconverção das trioses fosfatos, catalisada pela triose fosfato isomerase
 DHAP Gliceraldeído-3-fosfato
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Reações 4 e 5:
Reação geral da fase preparatória: hexose transformada em 2 triosesfosfato com gasto de 2 ATP.
Glicose + 2 ATP 2 gliceraldeido 3-P + 2 ADP 
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Via Glicolítica – Fase de pagamento: 5 reações
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 Sequencia da retirada de elétrons na forma de átomos de hidrogênios durante o catabolismo dos nutrientes: Hidrocarboneto oxida a álcool; que oxida a aldeído ou cetona; que oxida a ácido carboxílico que é clivado e liberado na forma de dióxido de carbono (CO2) As enzimas são da classe oxidorredutases e subclasse desidrogenases e são dependentes das coenzimas receptoras de íons hidreto (NAD+ ou NADP+) ou de 2H (FAD ou FMN) Forma oxidada e reduzida das coenzimas: NAD+/ NADH NADP+/ NADPH FAD/ FADH2
FMN/ FMNH2
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RELEMBRANDO Coenzimas NAD+ e FAD
N
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6) Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3- bifosfoglicerato, catalisada pela glicrealdeido 3-fosfato desidrogenase
Gliceraldeído-3-fosfato + Pi + NAD+ 1,3-bifosfoglicerato + NADH +H+
A enzima é da classe 1- Oxidorredutases: oxidação do grupo aldeído a ácido carboxílico e fosforilação formando um anidrido misto.
A gliceraldeido 3-P desidrogenase é depende do NAD+ como transportador de elétrons
Anidrido: composto de alta energia
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Mecanismo da conversão do gliceraldeido-3P em 1,3 bifosfoglicerato
O grupo aldeído se liga ao grupo sulfidrila de um resíduo de cisteína presente no sítio catalitico da enzima e o intemediário é oxidado pelo NAD, em seguida o produto, um tioéster, reage com Pi deslocando o grupo sulfidrila, que fica livre para nova reação.
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7) Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP, catalisada pela fosfoglicerato quinase
1,3-bifosfoglicerato + ADP Mg2+ 3-fosfoglicerato + ATP DG’0 = -18,5 kJ/mol
Reação de fosforilação a nível de substrato: formação de ATP, utilizando a energia da catálise de um substrato de alta energia.
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8) Converção do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato, catalisada pela fosfoglicerato mutase 
3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato 
Mutase é subclasse das Isomerases(classe 5)
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9) Desidratação 2-fosfoglicerato para fosfoenolpiruvato (PEP)
catalisada pela enolase:
2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato + H2O
Enolase é subclasse das Liases(classe 4), o produto com a 
nova dupla ligação é um enol.
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10) Transferência do grupo fosforil do PEP para o ADP catalisada pela piruvato quinase:
Fosfoenolpiruvato + ADP Mg2+ (enolpiruvato) piruvato + ATP DG’0 = - 31,4 kJ/mol
 
Segunda reação de fosforilação a nível de substrato
enolfosfato: composto de alta energia
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Regulação alostérica da Piruvato quinase:
Acetil-CoA
Glc
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G1´0= -146 kJ/mol
G2´0= 2 x 30,5 = 61 kJ/mol
Gs´0= G1´0 + G2´0= -85 kJ/mol
Equação Geral da glicólise
A variação de energia livre é grande e negativa, nas células é um processo irreversível
ΔG °’ == -85 kJ/mol 
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Os destinos catabólicos do piruvato e do NADH produzidos na glicólise 
 Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 	 2 Piruvato + 2 NADH+ 2H+ + 2ATP + 2 H2O
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Reação catalisada pela Lactato Desidrogenase na fermentação lática
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Glicose + 2 ADP + 2 Pi  2 lactato + 2 ATP + 2 H2O 
 2ATP
2X
PRODUZIDO NA REAÇÃO 6
SERÁ CONSUMIDO
 NA REAÇÃO 6
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Reações catalisadas pela piruvato carboxilase e álcool desidrogenase na fermentação alcoólica
Glicose + 2 ADP + 2 Pi 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O
 2ATP
PRODUZIDO NA
 REAÇÃO 6
SERÁ CONSUMIDO
 NA REAÇÃO 6
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RELEMBRANDO Cofatores Enzimáticos
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Papel da coenzima tiamina pirofosfato: 
cliva ligações próxima a carbonila através da ligação covalente do substrato ao seu anel tioazol, que facilita a saida do grupo abandonador, no caso abaixo o CO2. 
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Glicose +2 NAD + + 2 ADP + 2 Pi 2PIR +2 NADH + 2 H+ + 2ATP + 2 H2O
ATP: será utilizado nas células para transformar os processos endergônicos em exergônicos.
PIRUVATO :em condições aeróbica vai para mitocôndria e é oxidado a acetil-CoA; e pela reação anaplerótica da Piruvato carboxilase forma oxaloacetato. 
Em condições anaeróbica em certos tipos de células , será um intermediário das fermentações para oxidar o NADH formado na glicólise.
NADH: será oxidado pelo oxigênio na cadeia transportadora de elétrons em condições aeróbicas. Em condições anaeróbicas será oxidado pelo piruvato ou outro metabólito dele derivado no processo das fermentações no citosol. 
Resumo dos destinos do piruvato e NADH formados na glicólise em condições aeróbicas e anaeróbicas.
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Vias de entrada de outras hexoses (frutose e galactose, manose),
do glicogenio e amido endógenos
 na via glicolítica
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 Dextrinas-limite + H2O n- D- glicose (oligossacaridios de amilopectina contendo ligações alfa1-6)
 Maltose + H2O 	 	2 D-Glicos
Lactose + H2O 		 D-Galactose + D-glicose
Deficiencia: intolerancia a lactose
Sacarose + H2O 	sacarase D-frutose + D-glicose
maltase
lactase
Hidrólise
extracelular dos dissacarídeos ingeridos na alimentação
dextrinase
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Vias afluentes da Glicólise
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Interconversão da galactose
 em glicose-1-fosfato.
Galactose
Galactose1-P
UDP-galactose
UDP-glicose
Glicose1-P
Enzimas: deficiencia: galactosemia
galactoquinase
UP-glc:gal-1P Uridiltransferase
UDP-glicose epimerase
NADH +H+
NAD+DH +H+
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Reação catalisada pela fosforilase do glicogenio ou amido: interconversão do glicogenio e amido endógenos em 
glicose -1fosfato 
Glicose 1-P fosfoglicomutase Glicose- 6P
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Ação da enzima de desramificação ou oligo (α 1-6) para (α 1-4) glicanotransferase
Produtos: cadeia alfa1-4 de glicopiranose e glicose 
Função do glicogênio muscular: 
Fermentação láctica durante os períodos de exercício intenso.
Função do glicogênio do fígado:
Obtenção de glicose para para manter a glicemia sanguinia
Glicose- 6P + H2O Glicose(sanguinia) + Pi 
 glicose6-fosfatase 
A enzima glicose-6 fosfatase esta presente apenas no fígado e rins.
Moléculas de glicose-1P
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Galactose Amido endógeno Glicose Frutose
 ou glicogenio
- ATP Pi - ATP - ATP
Galactose-1P
 3 reações
 Glicose-1P Glicose-6P 
 Frutose -6P
 - ATP
 
 Frutose-1-6 bifosfato
 DHAP + Gliceraldeido 3-P (2)
 + 2 NADH
 5 reações + 4 ATP
 2 Piruvato 
Resumo: vias de entrada da gal, fru e amido ou glicogenio na fase preparatória da glicólise
Exercicio:
Dê o saldo de ATP na glicólise
a partir de cada carboidrato
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