GLICÓLISE

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METABOLISMO
GLICÓLISE
Prof. Cabene França Lopes
Departamento de Química
 
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		REAÇÕES BIOQUÍMICAS DAS CÉLULAS
 
 METABOLISMO
		
CATABOLISMO 	 ANABOLISMO
			
AERÓBICO ANAERÓBICO
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ESTADO ABSORTIVO/ALIMENTADO
	Perído: 24 horas após ingesta de alimentos
 Hormônio Regulador: INSULINA
	Ocorrem aumentos transitórios de:
				Glicose no plasma
				Aminoácidos no plasma
				Triglicerídeos no plasma
	Período anabólico (síntese de TG, Glicogênio e Proteínas). 
	Tecidos usam Glicose.
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	 ESTADO DE JEJUM
		(ingestão inadequada de nutrientes)
	• Jejum inicial: até 14 horas
	• Jejum prolongado: acima de 14 horas
	• Hormônio Regulador: GLUCAGON
 • Baixo nível plasmático de Aminoácidos, Glicose e Triglicerídeos.
	Ocorre: Aumento de Glucagon sérico
			 Diminuição de Insulina sérica
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METABOLISMO DE CARBOIDRATOS - Visão Geral
				 GLICOGÊNIO
 
	
				
		 
 GLICOSE
 GLICOGENÓLISE			 GLICOGÊNESE
 GLICÓLISE				 GLICONEOGÊNESE
ÁCIDO LÁTICO 	
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	 GLICOSE 
  É o único combustível utilizado por algumas células especializadas:
  É o principal combustível do cérebro
  O metabolismo é defeituoso em duas doenças metabólicas muito comuns:
 OBESIDADE				 e
			 DIABETES
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Hiperglicemia
			 Efeitos
	Glicosilação	 Corpos Cetônicos Produção de Sorbitol
 de Proteínas
	
	
	
	
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Via do Sorbitol
				 GLICOSE
			 SORBITOL
				 FRUTOSE
NADPH + H+	 Aldose Redutase
			(Km para glicose)
 NADP+		
 NAD+
NADH + H+ 	 Poliol Desidrogenase
 OH H OH OH
 | | | |
HOCH2 — C — C – C — C — CH2OH
 | | | |
 H OH H H
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Os Carboidratos usados diretamente pelas células são: GLICOSE, FRUTOSE, GALACTOSE E MANOSE	
	 
  A glicose presente no sangue é resultado da quebra de polissacarídeos, como o glicogênio do fígado, ou o amido e o glicogênio da dieta.
 
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  Ou ainda de sua síntese a partir de precursores não glicídicos 
gliconeogênese 
 
  A glicose entra na célula por meio de transportador Específico
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1. GLICÓLISE
	  Via usada por todas células do corpo para extrair parte da energia química da glicose. 
Converte Glicose a Piruvato e prepara para a oxidação completa a CO2 e H2O
Fermentação anaeróbica converte a glicose em LACTATO na ausência de O2.
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		O CÉREBRO tem necessidade absoluta de glicose 
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 é oxidada a CO2 e H2O e produz ATP.
				
		 adulto usa ± 120 gramas/dia 
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GLICOSE  LACTATO

 Principal mecanismo de produção de ATP em vários tecidos

Glóbulos Vermelhos, Córnea, Cristalino, Retina, Medula Renal, Testículos, Leucócitos, Fibras musculares brancas 

 Juntos consomem ± 40 g/dia de glicose
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 
Todas as enzimas da Glicólise estão localizadas no citosol da célula.
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Etapas da Glicólise
	
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Funções da Via Glicolítica
	
	  Transformar glicose em piruvato.
	  Sintetizar ATP com ou sem oxigênio.
	  Preparar a glicose para ser degradada totalmente em CO2 e H2O.
	
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	 Permitir a degradação parcial da glicose em anaerobiose.
	  Fornecer intermediários para serem utilizados em diversos processos biossintéticos. 
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	  Todos os intermediários são fosforilados e os grupos de fosfato tem três funções:
  Impedir a passagem dos intermediários pela membrana celular.
  Servir como grupo ligante ou de reconhecimento na formação de ES.
	 Conservação de energia.
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  A glicólise pode ser dividida em dois estágios:
	1. Investimento de energia
	A glicose é fosforilada e clivada para gerar duas moléculas de gliceraldeido-3-fosfato (GAP).
					
 Processo que consome 2ATP.
	2. Recuperação de Energia
 As duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são convertidas em 2 moléculas de piruvato com a produção de 4 ATP  saldo líquido 2 ATP.
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  A reação total:
 Glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi  2 piruvato + 2 NADH + 2 ATP + 2 H2O + 4 H+
  O NADH formado nesse processo deve ser reoxidado continuamente para manter a via abastecida com seu principal agente oxidante, o NAD+
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REAÇÃO 1 – Transferência de um grupo de Fosfato do ATP para a Glicose, formando Glicose-6-fosfato
 
Glicoquinase
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 	 Hexoquinase e Glicoquinase – a primeira utilização do ATP
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GLICOSE-6-FOSTAT0
	Composto Chave, está envolvido:
 
  Na síntese e degradação do Glicogênio
  Na produção de Lactato e ATP
  Na Gliconeogênese
  Na via das Pentose-Fosfato
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Rotas Metabólicas da Glicose
Glicogênio
Glicose
Lactato
Glicogenólise
Glicogênese
Glicólise
Gliconeogênese
Gli 6 P
Gli 1 P
Piruvato
Acetil CoA
Citrato
Ciclo de
 Krebs
Lipogênese
Ciclo das
Pentoses
Ácidos Graxos
Oxaloacetato
Aminoácidos
Ribose 5 P
Fru 6 P
Fru 1,6 biP
P DHA
3P Gliceraldeído
Fosfato 
de glicerol
Lipogênese
 Cadeia
Respiratória
Pentose 5 P
NADPH
Nucleotídios
DNA e RNA
 2,3 biP Glicerato
- Biossíntese 
de Colesterol e
Ácidos graxos
- Reações de
detoxicação
- Defesas Antioxidantes
Glico-conjugados
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Reação 2. Conversão de Glicose-6P em Frutose 6-P Isomerização funcional
 
 
 A reação é a conversão da G6P em frutose-6-fosfato (F6P) por meio da fosfoglicose isomerase (PGI) - isomerização de uma aldose para uma cetose. Reação reversível na célula.
 A reação é a conversão da G6P em frutose-6-fosfato (F6P) por meio da fosfoglicose isomerase (PGI) - isomerização de uma aldose para uma cetose. Reação reversível na célula.
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Reação 3 – Segunda utilização do ATP
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  A Fosfofrutoquinase (PEK) fosforila F6P para formar frutose-1,6-difosfato (FBP ou F1,6P).
  Esta enzima catalisa o ataque nucleofílico do grupo –OH sobre o átomo eletrofílico g-fósforo do complexo Mg2+-ATP.
  A Fosfofrutoquinase desempenha um papel fundamental no controle da glicólise porque catalisa uma das reações determinantes do fluxo dessa via.
 
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  A fosfofrutoquinase pode ter a atividade aumentada pelo ADP e AMP e inibida pelo ATP, citrato e ácidos graxos longos.
 					 
 Por isso a glicólise é inibida quando há um amplo suprimento de substratos não glicolíticos.
					
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As três primeiras reações da glicólise
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Reação 4 – a Aldolase catalisa a 4ª reação
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 A Aldolase cliva a frutose-1,6-difosfato para formar duas trioses - gliceraldeído-3-fosfato (GAP) e diidroxiacetona fosfato (DHAP).
 
 	 No equilíbrio forma-se 90% de DHAP.
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Triose Fosfato Isomerase (TIM)
Somente um dos produtos da reação, o gliceraldeído-3-fosfato, continua na via glicolítica.
  Ambos, gliceraldeído-3-fosfato (GAP) e diidroxiacetona fosfato (DHAP), são isômeros ceto-aldose, assim como a F6P e a G6P.
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 GAP e DHAP são interconvertidos por uma reação de isomerização com um intermediário enediol.
 No Fígado e Músculo – a DHAP é reduzida a Glicerol-3-P  Síntese de Triacilgliceróis quando hás um amplo suprimento de glicose.
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Síntese do 1,3-difosfoglicerato
Reação 6 – primeira reação da 2ª etapa
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Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH)
Formação do primeiro intermediário de alta energia.
  A reação 6 é a oxidação e a fosforilação do GAP por NAD+ e Pi catalisada pelaGAPDH.
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Reação exergônica que promove a síntese do acilfosfato de alta energia
 1,3-difosfoglicerato (1,3-DPG).
 Acil-fosfatos – compostos com alto 
potencial de transferência de grupos fosfato. 
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	  GADPH contém 4 subunidades – cada uma contém um –SH no sítio de ligação.
  É Alostérica e requer específicamente NAD+ como oxidante. 
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É inibida por metais pesados e por agentes alquilantes  ambos reagem com o –SH presente no sítio ativo.
E-SH + CH3Hg+Cl- 	 E-S-Hg-CH3 + Cl- + H+ 
 
E-SH + I-CH3COO- E-S-CH2COO- + I- + H+
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O arsenato não é um inibidor da glicólise.
 
O Arsénio é, estrutural e reativamente semelhante ao Fósforo, o Arsenato pode substituir o Fosfato
A glicólise prossegue normalmente mas o ganho energético global deste processo é nulo.
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Desvio da 2,3 difosfoglicerato
1-3-difosfoglicerato
3-fosfoglicerato
2,3 BPG mutase
2,3 BPG fosfatase
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Reação 7 – Fosfoglicerato Quinase (PGK)
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  Primeira geração de ATP.
  A reação produz ATP junto com 3-fosfoglicerato (3PG), em uma reação catalisada pela PCK.
  Reação reversível e requer Mg2+
  É um exemplo de fosforilação a nível de substrato
 
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  O acoplamento entre as reações de GAPDH e PCK, permite que uma reação levemente desfavorável seja acoplada a uma altamente favorável, de forma que ambas ocorram no sentido direto.
  Nas reações 6 e 7, o 1,3-DPG é o intermediário comum.
 GAP + Pi + NAD+ 1,3-DPG + NADH ∆G = +6,3 Kj/mol
 1,3-DPG + ADP  3-PG + ATP ∆G = -18,5 Kj/mol 
 GAP + Pi + NAD+ + ADP  3PG + NADH + ATP 
							 ∆G = -12,2 Kj/mol
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Reação 8 – Fosfoglicerato Mutase
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 O 3-fosfoglicerato é convertido em 
 2-fosfoglicerato (2PG) pela fosfoglicerato mutase (PGM).
  As mutases catalisam a transferência de um grupo funcional de uma posição para outra em uma mesma molécula.
  Esta reação é uma preparação para a próxima reação da via.
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Reação 9 - Enolase
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  É a reação de formação do 2º intermediário de alta energia.
  O 2-fosfoglicerato é desidratado a fosfoenolpiruvato (PEP).
  A enolase tem absoluta dependência de Mg2+ ou Mn2+.
  A enolase é inibida pelo Fluoreto  forma complexo Mg-fluoreto. 
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Reação 10 – Piruvato Quinase
 
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  Segunda geração de ATP.
  A reação final da PK acopla a energia livre da clivagem do PEP à síntese de ATP durante a formação do piruvato.
  A reação é altamente exergônica, fornecendo energia livre suficiente para promover a síntese de ATP.
  É outro exemplo de fosforilação a nível de substrato.
 
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  O alto potencial de transferência de grupo fosfato do PEP reflete a alta liberação de energia livre ao converter o produto enolpiruvato em piruvato.
  A PK requer Mg2+ , o K+ aumenta a afinidade pelo PEP. 
  O Ca2+ compete com o Mg2+ e forma complexo inativo.
  A PK é alostérica e tem duas formas: L-Fígado e M-Músculo.
Glucagon  fosforila a PK e a Inativa.
Insulina  desfosforila a PK e a ativa.
 
 
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Regulação da Piruvato Quinase
	
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Avaliação da 2ª etapa da glicólise
  O investimento da primeira atapa é pago em dobro na segunda etapa.
  Duas unidades C3 fosfolriladas são transformadas em dois piruvatos, com a síntese acoplada de 4 ATPs.
Glicose + 2 NAD+ + 2ADP + 2Pi  2Piruvato + 
2 NADH + 2 ATP + 2 H2O + 4 H+
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Rendimento Energético da Glicólise
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Os três destinos metabólicos do Piruvato
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Fermentação: o destino anaeróbico do Piruvato
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Anaplerose
	 GLICOSE-6-FOSFATO
 Malato					 Alanina
				 PIRUVATO
 
	 Lactato		 CO2 Oxaloacetato
				 
	Ác. Graxos	 Acetil-CoA Acetoacetato
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	  Anaplerose  Qualquer reação capaz de restaurar um intermediário essencial que está deprimido.
	Reação mais importante na anaplerose:
			+ HCO3- + ATP 
Piruvato Carboxilase + ADP + Pi 
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Fermentação: o destino anaeróbico do Piruvato
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  A redução do Piruvato a Lactato reoxida o NADH produzido pela reação da GAPDH.
  Nos músculos, em condições anaeróbicas, a redução do piruvato regenera o NAD+ e permite a glicólise funcionante.
  Na glicólise anaeróbica, a energia livre de oxidação é dissipada sob a fosma de calor.
 
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  A velocidade de produção de ATP pela glicólise anaeróbica pode ser até 100 vezes mais rápida que a da fosforilação oxidativa.
  Quando o músculo consome ATP, ele volta a gerá-lo quase completamente pela glicólise anaeróbica.
  Não há desperdício de glicose, pois o lactato é aeróbicamente reconvertido em glicose pelo fígado.
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O ciclo de Cori – o lactato é aerobicamente reconvertido em glicose pelo fígado
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Alguns efetores das enzimas que agem longe do equilíbrio
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Regulação pela Frutose-2,6-Difosfato (F2,6P)
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Glicose
Gli-6-P
Frut-6-P
Frut-1,6-P
1,3 di P Glicerato
3 di P Glicerato
2 P Glicerato
3 P enol
piruvato
2 Piruvato
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Metabolismo dos Carboidratos da Dieta