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Bioquímica - Universo - Carboidratos e Metabolismo.

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Bioquímica Básica 
 
Temas Emergentes 
em Serviços 1ª 
ed
iç
ão
 
Bioquímica Básica 
Michel Miranda 
Bioquímica Básica 
 
 
87 
Carboidratos e metabolismo 3 
Bioquímica Básica 
 
 
88 
Nesta unidade, vamos entender a cerca das características gerais dos carboidratos, 
suas estruturas e funções, as vias metabólicas para a obtenção de energia, a partir 
destas moléculas, e a síntese e armazenamento dos carboidratos no organismo. 
 
Objetivos da Unidade 
 Conhecer as características gerais dos carboidratos 
 Classificar os carboidratos 
 Descrever a digestão, a absorção e o transporte dos carboidratos 
para as células 
 Estudar as vias de produção de energia utilizando carboidratos 
 Descrever a síntese e a degradação do glicogênio 
 Compreender a gliconeogênese 
 
Plano da Unidade 
 Carboidratos 
 Digestão e absorção de carboidratos 
 Obtenção de energia com carboidratos 
 Glicogênese 
 Glicogenólise 
 Gliconeogênese 
 Via das pentoses-fosfato 
 
Bons Estudos! 
Bioquímica Básica 
 
 
89 
Carboidratos 
 
Os carboidratos (também conhecidos como oses, osídeos, glicídios ou 
simplesmente açúcares) são moléculas com inúmeras funções celulares. Além de 
serem utilizados como fonte de energia, podem atuar como estruturas de 
reconhecimento celular, como lubrificantes de junções esqueléticas, como 
polímeros insolúveis na superfície de alguns organismos, etc. Os carboidratos 
podem estar associados a outras moléculas formando os chamados 
glicoconjugados (glicoproteínas e glicolipídios). Os carboidratos são classificados 
de acordo com o seu tamanho em monossacarídeos, oligossacarídeos e 
polissacarídeos. 
Os monossacarídeos são os açúcares mais simples, contendo de 3 a 7 
carbonos. Os monossacarídeos de 3 carbonos são chamados de trioses, os de 4 
carbonos, tetroses, os de 5 carbonos, pentoses etc. Além de carbono, todos contêm 
oxigênio e hidrogênio, onde suas estruturas moleculares apresentam várias 
hidroxilas e um grupamento químico aldeído ou cetona, ou seja, são conhecidos 
como polihidroxialdeídos ou aldoses (ex: glicose) e polihidroxicetonas ou cetoses 
(ex: frutose) com a fórmula geral (CH2O)n. Enquanto o aldeído está sempre no 
carbono 1, a cetona está sempre no carbono 2. No entanto alguns 
monossacarídeos apresentam outros elementos químicos como nitrogênio, 
formando aminas (ex: N-acetilglicosamina) e fósforo, formando fosfatos (ex: glicose 
6-fosfato). Sendo assim, os monossacarídeos são distinguíveis pelo seu tamanho, 
por ter aldeído ou cetona, pela posição das suas hidroxilas e pela presença de 
outros grupamentos químicos diferentes da hidroxila, aldeído e cetona (figura 1). 
Bioquímica Básica 
 
 
90 
 
 
Figura 1: Alguns monossacarídeos de ocorrência natural. Os monossacarídeos 
são aldoses (A) ou cetoses (B) contendo de 3 à 7 carbonos (os monossacarídeos de 
7 carbonos não estão representados na figura). Em C, alguns monossacarídeos 
contendo outros grupamentos químicos diferentes da hidroxila, aldeído e cetona. 
Note que os monossacarídeos em A e B estão na forma linear, enquanto os em C 
estão na forma cíclica (esta diferença será explicada ao longo da unidade). Fonte: 
Lehninger, Princípios de Bioquímica. 
Bioquímica Básica 
 
 
91 
 
Todos os monossacarídeos, exceto a dihidroxiacetona, contêm um ou mais 
carbonos assimétricos, apresentando assim formas isoméricas opticamente ativas. 
Quando a hidroxila do penúltimo carbono da molécula está no lado direito da 
molécula, o açúcar é o D-isômero, mas quando a hidroxila do penúltimo carbono 
da molécula está no lado esquerdo, o açúcar é o L-isômero. Quase 100% dos 
carboidratos na natureza estão na forma D (figura 1). Dois açúcares que diferem na 
posição da hidroxila em um único carbono são chamados de epímeros, como na 
comparação entre glicose e galactose ou entre glicose e manose. Manose e 
galactose não são epímeros por apresentarem diferenças na posição das hidroxilas 
em 2 carbonos (figura 1). 
 Na natureza, os monossacarídeos de 3 e 4 carbonos são estruturas 
lineares, mas os de 5, 6 e 7 carbonos se apresentam como estruturas cíclicas (em 
forma de anéis). Por exemplo, para aldoses formarem anéis, o aldeído no carbono 1 
destas aldoses reage com a hidroxila do carbono 4 (na pentose), do carbono 5 (na 
hexose) e do carbono 6 (na heptose), produzindo uma estrutura fechada. Na 
glicose (uma hexose do tipo aldose), a reação cria dois isômeros, os chamados 
anômeros α e o β, que diferem na posição da hidroxila do carbono 1 após o 
fechamento da molécula (no anômero α, a hidroxila é representada “para baixo” e 
no anômero β, a hidroxila é representada “para cima”) (figura 2). Anéis hexagonais 
são chamados de piranos (ex: glicose cíclica) e pentagonais são chamados de 
furanos (ex: frutose cíclica) (figura 3). 
Bioquímica Básica 
 
 
92 
 
 
Figura 2: Estrutura cíclica da glicose. A reação entre o aldeído do carbono 1 e a 
hidroxila do carbono 5 gera dois isômeros, o α (hidroxila representada “para baixo”) 
e o β (hidroxila representada “para cima”). Fonte: Lehninger, Princípios de 
Bioquímica. 
Bioquímica Básica 
 
 
93 
 
 
Figura 3: Formas piranosídicas da glicose e furanosídicas da frutose. Fonte: 
Lehninger, Princípios de Bioquímica. 
Dentre as funções dos monossacarídeos destaca-se a nutricional (muitos estão 
na dieta, como a glicose, frutose, sorbose, manose etc), a estrutural (a desoxirribose 
e a ribose são pentoses presentes na constituição do DNA e do RNA 
respectivamente), a energética (a maioria dos monossacarídeos da dieta são 
utilizados na produção de energia) e a redutora. Nas estruturas cíclicas, os átomos 
de carbono anoméricos (carbono 1 nas aldoses e carbono 2 nas cetoses) podem ser 
oxidados caso estes açucares estejam em ambiente contendo agentes oxidantes, 
como metais (ex: cobre e ferro). Neste caso, os monossacarídeos atuam como 
agentes redutores. Por muito tempo, esta característica redutora foi à base para a 
detecção dos açúcares no sangue e na urina, principalmente no diagnóstico e 
monitoramento de pacientes diabéticos, mas atualmente, existem kits de detecção 
de glicose empregando as enzimas glicose oxidase e peroxidase presentes nos kits. 
A reação envolve a redução do oxigênio, produzindo água oxigenada a partir da 
oxidação da glicose pela enzima glicose oxidase e em seguida a formação de um 
composto colorido pela reação da água oxigenada com a peroxidase, que será 
quantificado pela técnica de espectrofotometria, fornecendo um resultado mais 
confiável, por ser um ensaio enzimático. 
Bioquímica Básica 
 
 
94 
 
Os monossacarídeos nas formas fechadas podem se unir formando açúcares 
maiores (oligossacarídeos e polissacarídeos). A ligação entre dois monossacarídeos 
se chama ligação glicosídica. Esta ligação covalente é uma reação química que 
ocorre entre a hidroxila do carbono 1 de um monossacarídeo e a hidroxila de 
qualquer carbono do outro monossacarídeo, com a saída de uma molécula de 
água, sendo as ligações glicosídicas mais comuns entre C1-C4 e C1-C6 (figura 4). 
 
 
 
Figura 4: A ligação glicosídica. Esta ligação é uma reação química que ocorre 
entre a hidroxila do carbono 1 de um monossacarídeo e a hidroxila de qualquer 
carbono do outro monossacarídeo, com a saída de uma molécula de água. Na 
formação da sacarose (um oligossacarídeo) a ligação glicosídica envolve o carbono 
1 da glicose e o carbono 2 da frutose. Alguns hidrogênios da glicose e da frutose 
não estão representados na figura para evidenciar a reação entre hidroxilas dos 
monossacarídeos. Fonte: www.brasilescola.com, acesso em 26/10/2014.Bioquímica Básica 
 
 
95 
Os oligossacarídeos são açúcares formados pela união de dois até vinte 
monossacarídeos. Os oligossacarídeos mais conhecidos são os dissacarídeos 
(formados pela união de dois monossacarídeos). Dentre estes podemos citar a 
sacarose (açúcar da cana, formado por glicose + frutose unidos por ligação 
glicosídica C1-C2), a maltose (açúcar do malte, presente nas cervejas, formado por 
glicose + glicose unidos por ligação glicosídica C1-C4), a trealose (presente nos 
cogumelos, formado por glicose + glicose unidos por ligação glicosídica C1-C1), a 
isomaltose (açúcar também encontrado no malte, formado por glicose + glicose 
unidos por ligação glicosídica C1-C6), e a lactose (açúcar do leite, formado por 
galactose + glicose unidos por ligação glicosídica C1-C4) (figura 5). Ambos fazem 
parte da dieta da maioria dos humanos e precisam ter suas ligações glicosídicas 
quebradas por enzimas hidrolases do intestino delgado para que seus 
monossacarídeos sejam absorvidos. Porém, nem todos os oligossacarídeos da dieta 
são totalmente quebrados. A rafinose, trissacarídeo formado por galactose, glicose 
e frutose unidas por ligações glicosídicas C1-C6 e C1-C2, está na dieta (encontrado 
no feijão, repolho, brócolis, grãos integrais e outros alimentos), mas os humanos 
conseguem somente quebra-la em frutose e melibiose (galactose + glicose), não 
hidrolisando totalmente a rafinose (figura 5). Deste modo a frutose é absorvida, 
mas a melibiose não. No intestino grosso, a rafinose e a melibiose podem ser 
degradadas enzimaticamente por bactérias, produzindo CO2, metano 
e/ou hidrogênio, provocando flatulência associada à ingestão de feijão e outros 
legumes. 
Bioquímica Básica 
 
 
96 
 
Figura 5: Alguns oligossacarídeos de ocorrência natural. Em A, os dissacarídeos 
maltose (glicose + glicose), lactose (galactose + glicose) e sacarose (glicose + 
frutose). Em B, o trissacarídeo rafinose (galactose + glicose + frutose), onde B1 
mostra a rafinose inteira e após digestão com a enzima invertase (a mesma que 
hidrolisa sacarose em glicose e frutose), os produtos de digestão melibiose (B2) e 
frutose (B3). Fontes: Lehninger, Princípios de Bioquímica e www.braukaiser.com, 
acesso em 26/10/2014. 
Bioquímica Básica 
 
 
97 
 
Outros oligossacarídeos maiores, encontrados na membrana das células, estão 
associados a proteínas (glicoproteínas) e a lipídios (glicolipídios) e formam o 
glicocálix (figura 6), importante região de membrana responsável pelo 
reconhecimento celular: a GP120 é uma glicoproteína do vírus H.I.V, capaz de 
reconhecer e se ligar simultaneamente à glicoproteína receptora de membrana 
CD4 e à proteína CCR5 de linfócitos T auxiliares, para iniciar o processo de infecção 
e multiplicação viral; glicolipídios na superfície das hemácias são importantes 
determinantes dos grupos sanguíneos humanos, podendo, em transfusões 
equivocadas, serem reconhecidos por anticorpos plasmáticos e provocar 
aglutinação (agrupamento de hemácias, o que pode entupir vasos sanguíneos e 
comprometer a circulação do sangue no organismo, levando à morte do 
indivíduo); o receptor de manose é uma glicoproteína presente na superfície dos 
macrófagos e outras células que reconhece os monossacarídeos manose, fucose e 
N-acetilglicosamina de glicoproteínas na superfície de bactérias, protozoários e 
fungos para a fagocitose destes microorganismos. 
As funções dos oligossacarídeos são as mesmas dos monossacarídeos: 
estrutural, nutricional, energética etc. Os oligossacarídeos podem ser ou não 
redutores: se algum carbono anomérico do oligossacarídeo estiver livre para ser 
oxidado, o oligossacarídeo será redutor (ex: maltose e lactose), mas se todos os 
carbonos anoméricos do oligossacarídeo estiverem sendo usados nas ligações 
glicosídicas, o açúcar é considerado não redutor (ex: sacarose e trealose). 
Os polissacarídeos são açúcares contendo desde várias dezenas até milhares 
de monossacarídeos. Os polissacarídeos podem ser homopolissacarídeos 
(contendo sempre o mesmo tipo de monossacarídeo), incluindo o amido, o 
glicogênio, a celulose e a quitina ou heteropolissacarídeos (contendo dois ou mais 
tipos de monossacarídeos ao longo da molécula), incluindo o peptidoglicano e os 
glicosaminoglicanos. As principais funções dos polissacarídeos são a reserva de 
energia e a estrutural. Além disso, os polissacarídeos tem uma extremidade 
redutora (geralmente é o carbono 1 anomérico livre) e uma extremidade não 
redutora (geralmente é o carbono 4, que corresponde ao último carbono da cadeia 
de monossacarídeos). 
Bioquímica Básica 
 
 
98 
O amido é um polissacarídeo de reserva energética encontrado 
principalmente nos tubérculos (ex: batatas) e sementes (ex: grão de milho) dos 
vegetais, formado por milhares de moléculas de glicose. Pode se apresentar em 
duas formas: a amilose, contendo somente ligações glicosídicas C1-C4 entre as 
moléculas de glicose (chamada de forma linear do amido) e a amilopectina, 
contendo ligações glicosídicas C1-C4, porém também ligações C1-C6 (ponto de 
ramificação) a cada 24 – 30 moléculas de glicose (chamada de forma ramificada do 
amido) (figura 6). O glicogênio, assim como o amido, é um polissacarídeo de 
reserva energética muito grande encontrado em seres animais e fungos. As fontes 
de glicogênio na dieta são peixes e carnes vermelhas e brancas. Todas as células 
humanas são capazes de produzir glicogênio, mas os hepatócitos (células do 
fígado) e os miócitos (células musculares) são os maiores produtores de glicogênio. 
O glicogênio é semelhante à amilopectina por ter várias moléculas de glicose 
unidas por ligações glicosídicas C1-C6 (um ponto de ramificação a cada 8 – 12 
moléculas de glicose) (figura 6). Ambos amido e glicogênio são solúveis porque 
apresentam várias hidroxilas expostas para fazer pontes de hidrogênio com a água. 
A celulose, outra molécula de origem vegetal formada por moléculas de 
glicose, não tem função energética, mas sim estrutural, estando presente na 
parede celular das células vegetais (figura 6). A celulose tem importante aplicação 
industrial, sendo usada na fabricação de papel, papelão, celofane etc. Pelo fato dos 
seres humanos não terem a enzima celulase, capaz de hidrolisar a celulose, não 
podemos aproveitar as glicoses da celulose, sendo assim, a celulose funciona como 
uma fibra na dieta, saindo inteira nas fezes. Já para a digestão do amido e do 
glicogênio da dieta os humanos têm enzimas amilases na boca e no intestino 
delgado. Na celulose, as moléculas de glicose (10.000 a 15.000) são unidas por 
ligações glicosídicas C1-C4, porém diferente do observado no amido e glicogênio, 
suas ligações glicosídicas são do tipo β1-4 enquanto as do amido e glicogênio são 
do tipo α1-4. Isso promove uma conformação diferenciada que permite às 
moléculas de glicose fazer muitas pontes de hidrogênio inter e intracadeia, o que 
desfavorece a interação da água com a celulose por pontes de hidrogênio, fazendo 
com que a molécula seja insolúvel em água. 
 
Bioquímica Básica 
 
 
99 
A quitina, um polissacarídeo estrutural encontrado na superfície dos 
artrópodes e dos fungos, é formada por milhares de moléculas de N-
acetilglicosamina unidos por ligações β1-4 (figura 6), sendo também um 
polissacarídeo insolúvel em água. É o segundo polissacarídeo mais abundante do 
planeta depois da celulose. Pessoas que se alimentam de crustáceos como siri, 
caranguejo, camarão e lagosta ou de alguns cogumelos têm a quitina na dieta, mas 
como não temos enzimas capazes de digeri-la, a quitina também se comporta 
como fibra. A partir da desacetilação dos monossacarídeos N-acetilglicosamina que 
formama quitina se produz a quitosana, uma molécula muito consumida por 
pessoas que desejam emagrecer e reduzir o colesterol sanguíneo, pois a quitosana 
diminui expressivamente a absorção de triglicerídeos e colesterol da dieta. 
O peptidoglicano é uma molécula insolúvel encontrada na parede celular de 
bactérias Gram+ e no espaço periplásmico (entre a parede celular e a membrana 
celular) de bactérias Gram-. Sua estrutura molecular contém peptídeos formados 
por glicina, alanina, glutamato e lisina, ligados covalentemente à dissacarídeos 
repetidos de ácido N-acetilmurâmico e N-acetilglicosamina unidos por ligações β1-
4 (figura 6). A lisozima, encontrada na lágrima e na saliva mata bactérias por atuar 
hidrolisando as ligações glicosídicas entre os monossacarídeos do peptidoglicano. 
Os glicosaminoglicanos são moléculas componentes da matriz extracelular, 
formadas por milhares de unidades repetidas de dissacarídeos, sendo um dos 
monossacarídeos o N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina e o outro o ácido 
D-glucurônico ou ácido L-idurônico. O ácido hialurônico, um glicosaminoglicano, 
funciona como lubrificante nas articulações e confere resistência e elasticidade da 
cartilagem e dos tendões. Os glicosaminoglicanos estão ligados covalentemente 
ou não-covalentemente a proteínas de membrana ou proteínas extracelulares para 
formar os proteoglicanos, muito abundantes nos tecidos conectivos, como o tecido 
conjuntivo propriamente dito, o tecido cartilaginoso, o tecido ósseo e os vasos 
sanguíneos. Estes glicoconjugados dão rigidez à matriz, regulam a passagem de 
moléculas através da matriz extracelular, bloqueiam e estimulam ou guiam a 
migração e dispersão celular através da matriz, além de contribuir para um 
ambiente bastante hidratado. 
Bioquímica Básica 
 
 
100 
 
 
 
 
 
Bioquímica Básica 
 
 
101 
 
 
 
 
Figura 6. Alguns polissacarídeos de ocorrência natural. Em A, pequeno 
segmento das duas formas do amido, a forma linear amilose, mostrando somente 
ligações C1-C4 (esquerda) e a forma ramificada amilopectina, mostrando ligações 
C1-C4 e C1-C6 (direita). Em B, pequeno segmento do glicogênio mostrando 
ligações C1-C4 e C1-C6. Em C, segmento curto da celulose (esquerda) e da quitina 
(direita). Em D, pequeno segmento do peptidoglicano, evidenciando os 
dissacarídeos repetidos de N-acetilglicosamina (também observado na quitina) e 
N-acetilmurâmico ligados aos aminoácidos glicina, alanina (Ala), glutamato (Glu) e 
lisina (Lys); Fontes: Lehninger, Princípios de Bioquímica, www.biologia.edu.ar, 
www.homepage.ufp.pt, www.bifi.es, www.ebah.com.br e 
www.carboidratos.farmfametro.blogspot.com, acessos em 26/10/2014. 
Bioquímica Básica 
 
 
102 
 
Digestão e absorção de carboidratos 
 
Como descrito anteriormente, muitos carboidratos são obtidos na dieta. 
Destes, a maioria são oligossacarídeos (ex: sacarose, lactose, maltose, trealose e 
rafinose) e polissacarídeos (ex: amido, glicogênio, celulose e quitina), mas alguns 
monossacarídeos livres (ex: glicose, frutose e sorbose) também podem ser obtidos. 
O uso de suplementos alimentares aumentou a lista de açúcares ingeridos (ex: 
quitosana, um polissacarídeo descrito anteriormente e maltodextrina, um 
oligossacarídeo contendo em média 8 unidades de glicose com algumas ligações 
C1-C6). 
Os humanos absorvem somente monossacarídeos, portanto, faz-se necessário 
a hidrólise dos oligossacarídeos e polissacarídeos. Para isso, o tubo digestivo deve 
contar com um arsenal de enzimas digestivas para estes açúcares maiores a fim de 
liberar os monossacarídeos. O ser humano não possui todas as enzimas necessárias 
para a digestão de todos os açúcares ingeridos, então os que não são digeridos ou 
são apenas parcialmente digeridos acabam atuando como fibras, incluindo a 
quitina, a quitosana, a celulose e outros não citados nesta unidade, mas que 
também fazem parte da dieta, como as hemiceluloses, (polissacarídeos contendo 
xilose, manose, arabinose, glicose, ácido glucurônico, ácido galacturônico, fucose e 
galactose em várias combinações) as pectinas (polissacarídeos contendo ácido 
galacturônico, ramnose, arabinose e galactose em várias combinações) e as gomas 
(polissacarídeos contendo galactose, arabinose, ramnose, ácido glucurônico e 
glicoproteínas em várias combinações). A amilase salivar é a única enzima digestiva 
na boca para os açúcares da dieta; as demais enzimas estão no lúmen do intestino 
delgado (figura 7). 
 
Bioquímica Básica 
 
 
103 
 
 
 
 
 
 
 
Sacarose 
 
Lactose 
 
Maltose 
 
Trealose 
 
Rafinose 
 
Figura 7: Carboidratos da dieta. Os açúcares amido, glicogênio, sacarose, 
lactose, maltose e rafinose ao serem digeridos liberam os monossacarídeos glicose, 
frutose e galactose que vão do intestino delgado para o sangue e em seguida para 
todas as células do corpo. Glicose(n) significa um número indeterminado de 
moléculas de glicose após a digestão do amido e do glicogênio, por estes terem 
tamanhos variados. Outro monossacarídeo, a manose, obtida da digestão de 
alguns polissacarídeos e glicoproteínas celulares presentes na dieta também vai do 
intestino delgado para as células do corpo. 
Após a digestão, glicose, galactose e manose são transportados do lúmen 
intestinal para o epitélio intestinal acoplados a Na+ pela proteína transportadora de 
membrana SGLT1 e em seguida ambos são levados para o sangue pela proteína 
transportadora de membrana GLUT2 presente na membrana das células do 
epitélio intestinal voltada para o sangue. A frutose é transportada do lúmen para o 
epitélio por outro transportador, o GLUT5, independente do acoplamento com 
Na+, mas assim como para os outros monossacarídeos, o GLUT2 também 
transporta a frutose para o sangue. O Na+ é liberado para o sangue trocando com 
Maltose 
Maltotriose 
Isomaltose 
Dextrinas 
Amilase salivar e 
pancreática 
G
Amido 
Glicogênio 
Maltase 
Isomaltase 
Dextrinases 
Glicose + frutose 
Invertase (sacaridase) 
Galactose + glicose 
β-galactosidase (lactase) 
Maltase Glicose + glicose 
Invertase 
Melibiose + Frutose 
Trealase Glicose + glicose 
Bioquímica Básica 
 
 
104 
K+ através da proteína de membrana conhecida como bomba de Na+ e K+ (figura 8). 
Do sangue, os monossacarídeos são captados pelas células também por proteínas 
transportadoras, como a GLUT4 das células musculares esqueléticas e cardíacas e 
células do tecido adiposo e a GLUT3 dos neurônios. 
 
 
 
Figura 8: Absorção de monossacarídeos. Os oligossacarídeos e polissacarídeos 
são hidrolisados e os monossacarídeos são transportados do lúmen para o epitélio 
intestinal por proteínas transportadoras presentes na membrana das células 
voltada para o lúmen do órgão e voltada para o sangue. Fonte: 
www.bloglowcarb.blogspot.com, acesso em 26/10/2014. 
Bioquímica Básica 
 
 
105 
 
Obtenção de energia com carboidratos 
 
Ao entrar nas células, os monossacarídeos podem ser utilizados para obtenção 
de energia. Para obter energia são necessárias três etapas: a glicólise, o ciclo de 
Krebs (ou ciclo do ácido cítrico) e a cadeia respiratória. 
A glicólise, também chamada de via glicolítica ou via de Embden-Meyerhof-
Parnas, é a primeira via metabólica na obtenção de energia. Todas as células vivas, 
desde bactérias até as células humanas fazem glicólise. Nesta via, que ocorre no 
citoplasma das células, glicose, frutose, galactose e manose são convertidas em 
duas moléculas de piruvato através de várias etapas enzimáticas. Durante o 
processo, parte da energia destes monossacarídeos é conservada na produção 
líquida de duas moléculasde ATP e de duas moléculas de NADH (também descrita 
como NADH + H+) (figura 9). Em células oxigenadas, as moléculas de piruvato vão 
para uma organela da célula chamada mitocôndria, são convertidas em 
acetilcoenzima A (acetilCoA) e o metabolismo energético prossegue. No entanto, 
se a célula está com pouco ou nenhum oxigênio ou se a célula não apresenta 
mitocôndrias ou então apresenta mitocôndrias defeituosas, o metabolismo 
energético não prossegue e as moléculas de piruvato são convertidas no 
citoplasma em lactato ou etanol, dependendo da célula na qual está ocorrendo a 
glicólise. Piruvato pode ainda ser convertido no aminoácido alanina, quando a 
célula necessita deste para a síntese de proteínas. 
Bioquímica Básica 
 
 
106 
 
 
 
 
Figura 9: A via glicolítica. Em A, a via glicolítica resumida, mostrando a glicose 
sendo convertida em duas moléculas de piruvato com produção líquida de 2 ATP e 
2 NADH + 2 H+. Em B, a via glicolítica detalhada evidenciando as estruturas 
moleculares e as enzimas envolvidas no processo. À partir de gliceraldeído 3-
fosfato todas as moléculas estão em dobro, assim como as moléculas de ATP 
formadas. Várias destas enzimas precisam do cofator Mg++ para suas atividades 
catalíticas (não mostrado na figura). Fontes: www.profdorival.com.br e 
www.professorthiagorenno.blogspot.com, acessos em 26/10/2014. 
 
Usando a glicose como exemplo, na primeira etapa da glicólise, a glicose é 
convertida em glicose 6-fosfato (a glicose recebe um fosfato no carbono 6) através 
da enzima hexoquinase. Este passo é importante porque ao receber o fosfato, a 
glicose fica presa na célula, pois não existem transportadores de glicose 6-fosfato 
nas membranas celulares. A reação de formação da glicose 6-fosfato requer o ATP, 
assim o ATP vira ADP e o fosfato liberado é o que se liga à glicose. A segunda etapa 
Bioquímica Básica 
 
 
107 
envolve a conversão de glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato, catalisada pela 
enzima fosfohexose (ou fosfoglicose) isomerase. Na terceira etapa a frutose 6-
fosfato é fosforilada à frutose 1,6-bifosfato, através da enzima fosfofrutoquinase 1 
(PFK-1). Esta fosforilação é dependente de ATP, assim um novo ATP é consumido e 
o fosfato liberado é inserido no carbono 1 da frutose 6-fosfato. Até o momento, o 
saldo energético é – 2 ATP. A quarta etapa envolve a clivagem da frutose 1,6-
bifosfato pela enzima aldolase, em duas moléculas de três carbonos, o 
gliceraldeído 3-fosfato e a dihidroxiacetona fosfato, está última, em uma quinta 
etapa, convertida imediatamente em gliceraldeído 3-fosfato pela enzima triose 
fosfato isomerase, pois somente o gliceraldeído 3-fosfato pode ser metabolizado 
nas etapas subseqüentes da glicólise. Na sexta etapa, cada molécula de 
gliceraldeído 3-fosfato é oxidada à 1,3-bifosfoglicerato à partir da incorporação de 
um fosfato inorgânico, reação catalisada pela enzima gliceraldeído 3-fosfato 
desidrogenase (G3PDH). Esta enzima tem o NAD+ como coenzima. Esta molécula é 
uma aceptora de prótons e elétrons, recebendo dois elétrons e um próton (hidreto) 
resultante da oxidação do gliceraldeído 3-fosfato na reação enzimática, 
convertendo o NAD+ em NADH. Como dois prótons e dois elétrons são liberados na 
reação, mas o NAD+ só pode incorporar um hidreto, a reação é descrita como 
NADH (NAD+ contendo o hidreto) + H+ (próton livre que não foi incorporado ao 
NAD+) Este NADH + H+ necessita posteriormente ser reconvertido em NAD+ (será 
explicado posteriormente nesta unidade) para que a glicólise nunca pare, pois 
NAD+ existe em quantidades baixas na célula e assim precisa estar disponível para 
que sempre ocorra a via glicolítica. A sétima etapa revela a formação de ATP. A 
enzima fosfoglicerato quinase catalisa a transferência do fosfato do carbono 1 do 
1,3-bifosfoglicerato para o ADP, formando ATP e 3-fosfoglicerato. A oitava etapa 
envolve a conversão de 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato pela enzima 
fosfoglicerato mutase. A nona etapa, catalisada pela enolase desidrata o 2-
fosfoglicerato, produzindo o fosfoenolpiruvato e finalmente a décima etapa 
envolve a transferência do fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, formando ATP 
e piruvato, reação catalisada pela enzima piruvato quinase. As enzimas 
hexoquinase, fosfohexose isomerase, fosfofrutoquinase-1, fosfogliceratoquinase, 
fosfoglicerato mutase e piruvato quinase são dependentes do cofator Mg++ para as 
suas atividades catalíticas, sendo que piruvato quinase também é dependente do 
cofator K+. 
Bioquímica Básica 
 
 
108 
Como foi descrito acima, duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato foram 
anteriormente produzidas à partir de frutose 1,6-bifosfato, então na verdade, foram 
produzidas 4 moléculas de ATP, 2 moléculas de NADH + 2 H+ e 2 moléculas de 
piruvato. No entanto o saldo energético líquido é de 2 ATP porque foram 
consumidos (gastos) 2 ATP no início da glicólise (durante as reações de glicose até 
frutose 1,6-bifosfato). A fórmula geral da glicólise é então: 
 
Glicose + 2 ADP + 2 NAD+ = 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O 
 
Vamos lembrar: Energia é derivada da oxidação de combustíveis metabólicos 
utilizados pelo organismo (carboidratos, lipídios e proteínas). O elo essencial entre 
as vias de produção e de utilização de energia é o ATP (adenosina trifosfato). Esta 
molécula é uma D-ribose com uma base nitrogenada adenina ligada por uma 
ligação glicosídica no carbono 1 e três grupos fosforil (fosfatos) no carbono 5 
(figura 10). Reações catabólicas liberam energia, esta que é geralmente 
armazenada na forma de ATP. Os dois grupos fosforil terminais são ligações ricas 
em energia, assim quando ocorre hidrolise do ATP, forma-se ADP e energia é 
liberada para trabalho biológico. Por exemplo, no músculo esquelético, a energia 
química contida nos fosfatos é convertida em energia mecânica durante a 
contração muscular. O transporte ativo de substâncias através das membranas 
celulares, inclusive para a propagação do impulso nervoso e para a síntese de 
macromoléculas são outros exemplos que envolvem a transferência de energia do 
ATP. Nas reações oxidativas do catabolismo, enzimas desidrogenases transferem 
equivalentes de redução, isto é, prótons (H+) e elétrons (e-) para as coenzimas NAD+ 
(Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo), NADP (Nicotinamida Adenina 
Dinucleotídeo Fosfato) ou FAD (Flavina Adenina Dinucleotídeo) para produzir as 
formas reduzidas NADH, NADPH e FADH2 (figura 11). Enquanto NAD+ e NADP se 
reduzem após incorporar um hidreto, FAD se reduz com 2 prótons e 2 elétrons. 
Estes equivalentes de redução são transferidos para uma cadeia de transporte de 
elétrons (cadeia respiratória) nas mitocôndrias das células e estes elétrons são 
entregues ao O2. Estas reações liberam energia que é usada na síntese de ATP. 
Bioquímica Básica 
 
 
109 
Outras moléculas similares trifosfatadas (GTP, CTP e UTP) também estão envolvidas 
em transferência de energia em vias biossintéticas. 
 
 
Figura 10: Estrutura do ATP e do ADP. Em A, a estrutura do ATP com os seus 
três grupamentos fosfato e do ADP após hidrólise do ATP, com consequente 
liberação de fosfato inorgânico. Em B, o esquema da interconversão ATP-ADP nas 
células. Fontes: Lubert Stryer, Bioquímica e www.hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, 
acesso em 28/10/2014. 
Bioquímica Básica 
 
 
110 
 
 
Bioquímica Básica 
 
 
111 
 
Figura 11: Estrutura do NAD+ e do FAD. Em A, a nicotinamida adenina 
dinucleotídeo na sua forma oxidada (NAD+) e reduzida (NADH); em B, a flavina 
adenina dinucleotídeo na sua forma oxidada (FAD) e reduzida (FADH2). NADP é 
diferente do NAD+ por apresentar um fosfato substituindo a hidroxilaindicada pela 
seta. Fontes: www.oocities.org e www.rodolfo.costa.nom.br, acessos em 
28/10/2014. 
Outros monossacarídeos que podem entrar na via glicolítica: a frutose pode 
ser convertida em frutose 6-fosfato pela ação da enzima hexoquinase (comum no 
músculo e tecido adiposo) que segue na via glicolítica, ou então, em frutose 1-
fosfato pela ação da enzima frutoquinase (no fígado). A frutose 1-fosfato é clivada 
pela enzima aldolase em dihidroxiacetona fosfato e gliceraldeído. Pela ação da 
enzima gliceraldeído quinase, o gliceraldeído é fosforilado (usando o fosfato do 
ATP) gerando gliceraldeído 3-fosfato, que segue na via glicolítica. Já a 
dihidroxiacetona-fosfato é convertida em gliceraldeído 3-fosfato por ação da 
enzima triose fosfato isomerase que também segue na via glicolítica; a manose é 
convertida em manose 6-fosfato pela ação da enzima hexoquinase e em seguida, 
por ação da enzima fosfomanose isomerase, a manose 6-fosfato é convertida em 
frutose 6-fosfato que segue na via glicolítica; a galactose é inicialmente convertida 
em galactose 1-fosfato pela ação da enzima galactoquinase. Em seguida, em uma 
reação catalisada pela enzima galactose 1-fosfato uridiltransferase a galactose 1-
fosfato perde o seu fosfato, recebe UTP (uridina trifosfato) no carbono 1 e com a 
saída de mais um fosfato, é transformada em UDP-galactose. A UDP-galactose é 
convertida em UDP-glicose por ação da enzima UDP-galactose epimerase e em 
seguida em glicose 1-fosfato pela ação da enzima UDP-glicose pirofosforilase. A 
glicose 1-fosfato pode ser enfim convertida em glicose 6-fosfato pela ação da 
enzima fosfoglicomutase e seguir na via glicolítica (figura 12). Assim como para a 
glicose, qualquer monossacarídeo usado na via glicolítica levará a um saldo 
energético líquido de 2 ATP. 
Bioquímica Básica 
 
 
112 
 
 
Figura 12: Aproveitamento da galactose (A), manose (B) e frutose (C) para a via 
glicolítica. Fonte: Walter Motta, Bioquímica. 
 
Bioquímica Básica 
 
 
113 
Em condições anaeróbicas, as células não usam a mitocôndria para continuar o 
processo de produção de energia. Nestas condições, células animais e algumas 
bactérias (ex: lactobacilos) fazem a chamada fermentação, convertendo piruvato 
em lactato, em uma reação catalisada pela enzima lactato desidrogenase, com 
conversão do NADH + H+ (formado na conversão de gliceraldeído 3-fosfato em 1,3-
bifosfoglicerato) em NAD+. Músculos muito ativos costumam estar em condições 
de baixa oxigenação (hipoxia) e assim produzem muito lactato. Nas hemácias, o 
lactato é o produto final do metabolismo energético pelo fato destas células não 
terem mitocôndrias, então para cada glicose ou outro monossacarídeo, o saldo 
energético obtido é sempre 2 ATP. Células cancerígenas também dependem da 
glicólise como via produtora de energia, por vários motivos incluindo a pouca 
oxigenação, o número inferior de mitocôndrias e a superprodução de algumas 
enzimas da via glicolítica. 
Excesso de lactato é ruim para o corpo porque o lactato produzido no 
citoplasma das células extra-hepáticas vai para o sangue com destino ao fígado a 
fim de ser usado na gliconeogênese (esta via será detalhada no final desta 
unidade), porém levando um H+. Então produção excessiva de lactato significa 
muito H+ no sangue e consequentemente acidose sanguínea. Além disso, o lactato 
intramuscular é o responsável pela fadiga muscular. Da mesma forma que piruvato 
se converte em lactato, a mesma enzima, em ambiente oxigenado, pode fazer o 
processo inverso, no entanto, somente dentro da célula (o lactato que já está no 
sangue não pode ser convertido em piruvato) (figura 13). 
Em fungos submetidos a condições de baixa oxigenação, o piruvato é 
convertido em acetaldeído (pela ação da enzima piruvato descarboxilase) e em 
seguida em etanol (pela ação da enzima álcool desidrogenase), com liberação de 
CO2 e conversão do NADH + H+ em NAD+ (figura 13). Esta estratégia é a base para a 
produção das bebidas alcoólicas usando açúcares (principalmente da cana de 
açúcar) e fungos capazes de se manterem vivos na ausência de oxigênio. 
O fígado dos seres humanos contem a enzima álcool desidrogenase que é 
capaz de converter o etanol das bebidas alcoólicas em acetaldeído, com produção 
de NADH + H+ à partir de NAD+. Este vai para a mitocôndria e por ação da enzima 
aldeído desidrogenase e convertido em acetato, com nova produção de NADH + 
H+ (figura 13). Por último a enzima mitocondrial acetilCoA sintetase converte o 
Bioquímica Básica 
 
 
114 
acetato em acetilCoA para prosseguir na via de produção de energia ou então o 
acetato sai do fígado e vai para outros órgãos (principalmente músculos) para, na 
mitocôndria destas células ser convertido em acetilCoA. A via metabolica do etanol 
no fígado dos humanos não é exatamente o reverso da produção de etanol nos 
fungos porque os humanos não têm uma enzima capaz de converter o acetaldeído 
em piruvato. 
Em resumo, o etanol das bebidas pode ser usado na produção de energia 
hepática e/ou muscular, mas em contraste com esta característica positiva para o 
metabolismo energético, vários problemas estão associados à ingestão de etanol: 
sendo um depressor do sistema nervoso central, o etanol diminui a sua atividade, 
ou seja, facilita a ação do maior neurotransmissor depressor no cérebro (GABA) e 
inibe a ação do maior neurotransmissor excitatório do cérebro, o glutamato, então, 
atuando especificamente sobre estes receptores, o etanol abranda o 
funcionamento do sistema nervoso; além disso, o acetaldeído formado a partir do 
etanol é cerca de 30 vezes mais tóxico que o etanol e assim que é produzido, sai do 
fígado e viaja por todo o corpo causando lesões em diversos órgãos até voltar ao 
fígado e ser convertido em acetato; somando-se a isso, o excesso de NADH 
formado a partir do metabolismo do etanol inibe a gliconeogênese no fígado, pois 
esta via contém enzimas dependentes de NAD+; excesso de etanol no fígado e 
consequentemente da produção de acetilCoA leva a síntese de colesterol e de 
triglicerídeos (esta via será detalhada na próxima unidade), aumentando o índice 
de triglicerídeos e colesterol no sangue e gerando o chamado fígado gorduroso; 
além disso pode ocorrer hepatite e cirrose causadas pelo etanol; o consumo 
excessivo de álcool é a principal causa da pancreatite crônica, por fatores ainda 
desconhecidos, mas acredita-se que seja por lesões causadas pelo acetaldeído; o 
etanol também perturba a função renal por inibir o hormônio antidiurético (ADH): 
este hormônio atua no rim fazendo com que o mesmo diminua a produção de 
urina, através da retenção de água, daí a vontade excessiva de urinar dos 
alcoólatras, podendo levar a desidratação; o etanol pode, em parte, contribuir para 
a supressão da atividade reprodutora dos machos, por atrofia testicular, disfunção 
dos órgãos reprodutores acessórios, supressão da espermatogênese e infertilidade; 
pode também ter influência direta no crescimento e desenvolvimento da criança: a 
criança pode nascer com Síndrome Fetal Alcoólica (FAS). 
Bioquímica Básica 
 
 
115 
 
 
Figura 13: Destinos do piruvato em condição anaeróbica. Em A, células animais 
ou algumas bactérias submetidas à condições de pouca ou nenhuma oxigenação 
convertem piruvato em lactato. Em B, fungos nas mesmas condições citadas, 
convertem piruvato em etanol. A TPP (tiamina pirofosfato) e o Mg++ são 
respectivamente coenzima e cofator da enzima piruvato descarboxilase. Em ambos 
os casos, o NADH + H+ é convertido em NAD+ para ser usado na via glicolítica. Em C, 
a via de metabolização do etanol no fígado dos seres humanos. ADH: álcool 
desidrogenase, ALDH: aldeído desidrogenase.Fonte: Lehninger, Princípios de 
Bioquímica e www.bioquímicadoalcool.blogspot.com, acesso em 26/10/2014. 
 
 A glicólise pode ser regulada. Três enzimas são reguladas na glicólise: 
hexoquinase, fosfofrutoquinase e piruvato quinase. Estas enzimas são reguladas 
por modificação covalente ou efetores alostéricos de acordo com a necessidade da 
célula em manter a glicólise ativa. Por exemplo, uma célula com muita energia 
(muito ATP intracelular) costuma inibir a glicólise, regulando negativamente a 
atividade das três enzimas citadas, no entanto uma célula com pouca energia faz o 
Bioquímica Básica 
 
 
116 
processo inverso, ativando a glicólise. A hexoquinase é inibida pelo excesso do 
próprio produto da sua reação (glicose 6-fosfato), mas é ativada pela falta deste 
produto. Fosfofrutoquinase-1 pode ser inibida por excesso de ATP ou por pH 
intracelular baixo, mas é ativada por excesso de ADP ou de frutose 2,6-bifosfato. 
Esta última é produzida a partir de frutose 6-fosfato (um dos intermediários da 
glicólise) pela enzima fosfofrutoquinase 2, assim, quando se faz necessário a 
ativação da fosfofrutoquinase-1, a enzima fosfofrutoquinase 2 produz frutose 2,6-
bifosfato, que vai ativar a fosfofrutoquinase-1 para que esta converta frutose 6-
fosfato em frutose 1,6-bifosfato (explicado anteriormente) e assim prosseguir a 
glicólise. Piruvato quinase é inibida por excesso de ATP e ativada por excesso de 
frutose 1,6-bifosfato. A figura 14 mostra as diferenças de cinética enzimática 
quando a enzima fosfofrutoquinase-1 é positivamente ou negativamente regulada. 
 
 
Figura 14: Regulação da fosfofrutoquinase-1. Em condições de baixa 
quantidade de ATP (alto conteúdo de ADP) nas células, a enzima 
fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) é ativada, mas quando o nível de ATP é alto, a enzima é 
inibida. Isto se reflete nas cinéticas, onde a curva mais “em pé” (linha preta) terá um 
pequeno Km assim a afinidade da enzima pelo seu substrato (frutose 6-fosfato) é 
alta, porém a curva mais “deitada” (linha vermelha) terá Km maior e então a enzima 
terá menor afinidade pelo substrato. Fonte: Lehninger, Princípios de Bioquímica. 
Bioquímica Básica 
 
 
117 
 
Em condições aeróbicas, as moléculas de piruvato vão para a mitocôndria 
(figura 15). Como a mitocôndria tem duas membranas, proteínas de membrana 
específicas transportam o piruvato do citoplasma para o interior (matriz) da 
mitocôndria, como por exemplo, a proteína translocadora de piruvato na 
membrana mitocondrial interna, que transporta o piruvato que se encontra no 
espaço entre as duas membranas para a matriz. 
 
 
Figura 15: Diagrama da mitocôndria. A mitocôndria é subdividida em 
membranna externa, membrana interna e matriz. Entre as membranas encontra-se 
o espaço intermembrana. A matriz é também conhecida como o interior da 
mitocôndria. Na matriz encontram-se as várias enzimas incluindo as enzimas do 
ciclo de Krebs. A membrana interna contém cristas e nelas estão as proteínas da 
cadeia respiratória. Fonte: Lubert Stryer, Bioquímica. 
Assim que chega à matriz, o piruvato sofre ação de um complexo contendo 3 
enzimas chamado complexo da piruvato desidrogenase. Este complexo 
multienzimático depende de 5 coenzimas, dentre elas o NAD+ e a coenzima A. O 
piruvato na presença deste complexo enzimático é primeiramente descarboxilado 
(um processo irreversível de oxidação na qual o grupo carboxila é removido do 
Bioquímica Básica 
 
 
118 
piruvato) formando CO2 e um derivado hidroxietil. Em seguida esta molécula sofre 
desidrogenação, formando acetil e a coenzima A é incorporada ao acetil formando 
acetilcoenzima A. Por último, elétrons e prótons liberados nas reações são 
entregues ao NAD+ que é convertido em NADH + H+. A reação resumida se 
encontra na figura 16. 
O principal destino metabólico do acetilCoA produzido na mitocôndria das 
células musculares é a sua entrada no ciclo de Krebs para a produção de energia. 
Nos adipócitos, hepatócitos e glândulas mamárias de animais em lactação, além da 
produção de energia, o acetilCoA é bastante usado na síntese de ácidos graxos 
para a produção de triglicerídeos. Também no fígado o acetilCoA pode ser usado 
para a produção de colesterol e corpos cetônicos. Com exceção do ciclo de Krebs, 
todas as outras vias metabólicas citadas serão estudadas na próxima unidade. 
 
Figura 16: Produção de acetilcoenzima A. Em A, através de reações enzimáticas 
catalisadas pelo complexo da piruvato desidrogenase, o piruvato é convertido em 
acetilcoenzima A (acetilCoA) com produção de CO2 e NADH + H+. Em vermelho 
está evidenciada a origem do CO2 durante a reação. A coenzima A é também 
Bioquímica Básica 
 
 
119 
referida como CoA-SH por ter um grupamento sulfidrila ou tiol (SH) usado na 
reação de formação da acetilCoA. Em B, a estrutura detalhada da coenzima, 
mostrando em vermelho o ácido pantotênico, vitamina da dieta usada na 
formação da coenzima A. Fonte: Lehninger, Princípios de Bioquímica. 
 
Para iniciar o ciclo do Krebs, o acetilCoA transfere o seu grupo acetil (contendo 
2 carbonos) para uma molécula de 4 carbonos, o oxaloacetato, formando citrato, 
um composto com 6 átomos de carbono. A partir do citrato, uma série de 8 reações 
regeneram o oxaloacetato com produção líquida de 1 ATP ou GTP, 3 NADH + 3 H+, 
1 FADH2 e 2 CO2. Esta via tem este nome em homenagem a Sir Hans Krebs que 
detalhou a via em 1937 (figura 17). 
A primeira etapa do ciclo de Krebs envolve a condensação do grupamento 
acetil do acetilCoA com o oxaloacetato para formar citrato e coenzima A livre, 
catalisada pela enzima citrato sintase. A segunda etapa envolve a isomerização do 
citrato em isocitrato, catalisada pela enzima aconitase. Na terceira etapa a enzima 
isocitrato desidrogenase dependente da coenzima NAD+ oxida e descarboxila o 
isocitrato formando α-cetoglutarato, com a formação de NADH + H+ e liberação de 
CO2. A quarta etapa envolve o complexo multienzimático α-cetoglutarato 
desidrogenase. A enzima, que é dependente de várias coenzimas, incluindo NAD+ 
e coenzima A, oxida e descarboxila o α-cetoglutarato, formando succinilCoA, NADH 
+ H+ e CO2. A quinta etapa envolve a hidrólise da sucinilCoA para formar succinato 
e coenzima A livre, catalisada pela enzima succinilCoA sintetase. A energia liberada 
na reação é conservada em uma molécula de ATP ou de GTP, esta última que, por 
intermédio da enzima nucleosídio difosfato quinase, é convertida em ATP. A sexta 
etapa catalisada pela enzima succinato desidrogenase dependente de FAD, oxida o 
succinato, formando fumarato e FADH2. Esta enzima é a única do ciclo de Krebs 
que não está na matriz da mitocôndria, mas sim na membrana interna da 
mitocôndria, atuando não somente no ciclo de Krebs, mas também na cadeia 
respiratória (será estudada mais à frente). Na sétima etapa, a enzima fumarase 
hidrata o fumarato, criando malato e na oitava etapa o malato é oxidado, 
regenerando o oxaloacetato. Esta reação é catalisada pela enzima malato 
desidrogenase dependente de NAD+, assim na reação se produz mais um NADH + 
H+. 
Bioquímica Básica 
 
 
120 
Para cada monossacarídeo são obtidas duas moléculas de piruvato. Os dois 
piruvatos, ao irem para a mitocôndria são convertidos em duas moléculas de 
acetilCoA, assim dois ciclos de Krebs ocorrem. Portanto, em dois ciclos de Krebs, 
obtem-se 2 ATP ou GTP, 6 NADH + 6 H+, 2 FADH2 e 4 CO2. 
É importante perceber que, na formação de acetilCoA e ao longo do ciclo de 
Krebs, ocorrem descarboxilação de moléculas e assim são produzidos CO2. São 
justamente estes CO2 produzidos durante as etapas metabólicas que o organismo 
expulsa durante a respiração, assim respiração celular erespiração fisiológica 
atuam simultaneamente. Outro ponto importante é que, a partir destas 
observações, diferente do que muitos pensam O2 não vira CO2 nas células. Ao 
longo desta unidade será explicado que o O2 vira H2O na mitocôndria das células. 
 
Figura 17: As reações do ciclo de Krebs. Nesta figura estão mostradas as 
estruturas moleculares e as enzimas envolvidas no processo. Na via são produzidos 
1 ATP ou GTP, 3 NADH + 3 H+, 1 FADH2 e 2 CO2. Fonte: 
www.bioquímicaufal.blogspot.com, acesso em 28/10/2014. 
Bioquímica Básica 
 
 
121 
 
Assim como a glicólise, o ciclo de Krebs pode ser regulado. A enzima citrato 
sintase é inibida por excesso de citrato, succinilCoA, NADH e ATP mas ativada 
quando a célula está com excesso de ADP. Isocitrato desidrogenase é inibida por 
excesso de NADH e ATP e ativada por excesso de ADP e NAD+. O complexo 
multienzimático α-cetoglutarato desidrogenase é inibido por excesso de NADH e 
succinilCoA e ativado por excesso de Ca++ intramitocondrial. 
A cadeia respiratória é a última etapa da via de produção de energia. Nesta 
etapa, os elétrons de todos os NADH e FADH2 produzidos nas duas etapas 
anteriores (glicólise e ciclo de Krebs) são transferidos, por meio de uma cadeia de 
transporte de elétrons, para o aceptor final de elétrons que é o O2. Grande parte da 
energia liberada no sistema é usada para o bombeamento de prótons da matriz 
(lado N) para o espaço entre as membranas da mitocôndria (lado P) que cria um 
gradiente eletroquímico. A volta dos prótons para a matriz libera energia para a 
síntese de ATP a partir de ADP + Pi (fenômeno chamado de fosforilação oxidativa). 
Os prótons também vão para o O2 e a combinação de oxigênio, elétrons e prótons 
produz água, caracterizando o consumo de oxigênio (figura 18). Os 
transportadores de elétrons são complexos multienzimáticos conhecidos como 
complexo I (complexo da NADH desidrogenase ou NADH-coenzima Q 
oxidoredutase), complexo II (succinato desidrogenase ou succinato-coenzima Q 
oxidoredutase), complexo III (coenzima Q-citocromo C oxidoredutase ou citocromo 
bc1) e complexo IV (citocromo C oxidase). 
 
Bioquímica Básica 
 
 
122 
 
 
Figura 18: As reações da cadeia respiratória. Nesta figura estão mostradas os 
transportadores de elétrons na membrana mitocondrial interna, o gradiente 
eletroquímico criado pelo fluxo de prótons, a síntese de ATP e o consumo de 
oxigênio. Fonte: www.nutrisdoexercicio.wordpress.com, acesso em 29/10/2014. 
 
 As reações da cadeia respiratória se iniciam com a transferência do 
hidreto (2 elétrons e 1 próton) do NADH e também de 1 próton da matriz, para um 
lipídio transportador de elétrons chamado coenzima Q (CoQ). O complexo I catalisa 
esta reação. Neste complexo existem vários grupos prostéticos incluindo 7 centros 
ferro-enxofre (Fe-S). Os elétrons e prótons são transferidos primeiro para uma 
coenzima do complexo multienzimático chamada flavina mononucleotídeo (FMN), 
e em seguida, para os centros ferro-enxofre a fim de este chegar a CoQ que se 
transforma em CoQH2. Durante a transferência dos elétrons pelo complexo I, 
produz-se energia suficiente para o bombeamento de 4 prótons da matriz para o 
espaço intermembrana da mitocôndria. 
Os elétrons podem também ser liberados para a CoQ via complexo II. O 
complexo II contém a enzima succinato desidrogenase que também atua no ciclo 
de Krebs. Além disso, o complexo II contém FAD e dois complexos ferro enxofre. 
No ciclo de Krebs foi dito que a succinato desidrogenase converte succinato em 
fumarato, com produção de FADH2 à partir de FAD. Diferente do NADH + H+ que é 
Bioquímica Básica 
 
 
123 
liberado após as reações das desidrogenases, o FADH2 não deixa o complexo II, 
mas assim que é produzido, libera seus elétrons e prótons para os centros ferro-
enxofre a fim de este chegar a CoQ. Durante as reações no complexo II não há 
bombeamento de prótons, devido à quantidade de energia livre liberada na reação 
ser insuficiente. 
 O complexo III catalisa a transferência de elétrons da CoQH2 para uma 
proteína transportadora de elétrons chamada citocromo C. O complexo III é 
formado por várias proteínas incluindo citocromos b, um citocromo c1 e uma 
proteína ferro-enxofre. Os citocromos são proteínas contendo átomos de ferro que, 
sem receber elétrons, se apresentam como Fe+++, mas quando recebem um elétron 
se apresentam como Fe++. Para reoxidar a CoQH2 são necessários dois citocromos 
b, onde cada um aceita 1 elétron. Os elétrons são então passados para o citocromo 
c1 e em seguida para o citocromo C usando os átomos de ferro que assim estão 
sempre alternando entre os estados oxidado (Fe+++) e reduzido (Fe++). Nesta reação 
de oxidação a CoQ é então restaurada e 4 prótons são bombeados através da 
membrana mitocondrial interna para o espaço intermembrana (dois da matriz e 
dois da CoQH2). 
O complexo IV transfere 2 elétrons do citocromo C (oriundos do NADH ou do 
FADH2) para o O2 para formar água. O complexo IV contém um citocromo a, um 
citocromo a3 e dois centros de cobre (CuA e CuB). Durante o processo, cada elétron 
vai do citocromo C para o CuA e depois para o citocromo a. Em seguida o elétron 
vai para o citocromo a3 e depois para o CuB e finalmente para o O2 que se encontra 
ligado ao complexo IV. Desse modo, assim como no complexo III, as reações no 
complexo IV envolvem reduções e oxidações de átomos de ferro e cobre até os 
elétrons serem entregues ao O2. Para consumir o oxigênio na formação da água são 
necessários uma molécula de oxigênio, 4 elétrons (oriundos do NADH e/ou FADH2) 
e 4 prótons (que estão na matriz), como na fórmula abaixo: 
 
4e- + 4H+ + O2 = 2H2O, sendo a fórmula resumida: 2e- + 2H+ + ½ O2 = H2O 
 
 A fosforilação oxidativa é o processo no qual a energia liberada durante a 
transferência de elétrons pelos complexos multienzimáticos da membrana interna 
Bioquímica Básica 
 
 
124 
da mitocôndria é usada no bombeamento de prótons para a produção de ATP à 
partir de ADP e Pi. Para cada NADH oxidado à NAD+ iniciado no complexo I, são 
bombeados 10 prótons para o espaço intermembrana. Estes prótons voltam para a 
matriz através de uma enzima chamada ATP-sintase. A energia livre liberada pelo 
potencial eletroquímico no processo é usada na produção de ATP. A ATP-sintase 
tem duas subunidades a F0 e a F1. A F0 forma um canal para translocação dos 
prótons através da membrana interna da mitocôndria; a F1 contém os sítios de 
ligação para ADP e ATP e é onde ocorre a síntese do ATP. 
Para cada ATP produzido são necessários 4 prótons: 3 passando pela ATP 
sintase e 1 para carrear Pi para a matriz da mitocôndria. Este último transporte 
envolve a proteína fosfato-translocase que se localiza na membrana interna da 
mitocôndria entre o complexo IV e a ATP-sintase. Além disso, também na 
membrana interna da mitocôndria, entre o complexo IV e a ATP-sintase, existe uma 
proteína translocase ATP-ADP que transporta ao mesmo tempo um ATP produzido 
ao nível da ATP sintase no lado da matriz para o espaço intermembrana (que 
depois consegue sair da mitocôndria para ser usado no citoplasma da célula) e um 
ADP do espaço intermembrana para a matriz (para ser usado junto com Pi na 
produção de ATP). Desse modo, como 4 H+ são necessários para se ter a produção 
de 1 ATP, com os 10 H+ bombeados, são produzidos 2,5 ATP. Como são produzidos 
na glicólise, na formação de acetilCoA e no ciclo de Krebs um total de 10 NADH + 
10 H+, então são produzidos 25 ATP. Para cada FADH2 oxidado à FAD iniciado no 
complexo II, são bombeados 6 prótons para o espaço intermembrana, que vão 
propiciar a produção de 1,5 ATP. Como no ciclo de Krebs são produzidos doisFADH2, consegue-se 3 ATP. Então o somatório do número de moléculas de ATP 
produzidos na cadeia respiratória é de 28 ATP. Sendo assim, se compararmos o 
nível de energia armazenada na forma de ATP na ausência e na presença de 
oxigênio, temos 2 ATP no ambiente desoxigenado (oriundos da glicólise) contra 32 
ATP (2 ATP na glicólise, 1 ATP em cada um dos dois ciclos de Krebs e 28 ATP na 
cadeia respiratória), mostrando um aumento de 16 vezes no nível de ATP quando 
se tem oxigênio nas células. 
Os dois NADH produzidos no citoplasma durante a glicólise não podem 
atravessar as membranas da mitocôndria. Para estes NADH serem usados na cadeia 
respiratória existem dois sistemas na membrana mitocondrial interna: a lançadeira 
Bioquímica Básica 
 
 
125 
malato-aspartato (usada, por exemplo, nas células hepáticas, renais e cardíacas) e a 
lançadeira glicerol-fosfato (usada, por exemplo, nas células musculares 
esqueléticas e cerebrais) (figura 19). No sistema da lançadeira malato-aspartato, 
oxaloacetato da matriz mitocondrial se converte à aspartato pela ação da enzima 
glutamato-oxaloacetato transaminase mitocondrial e vai para o citoplasma pelo 
transportador aspartato-glutamato. Lá o aspartato é reconvertido em oxaloacetato 
pela ação da enzima glutamato-oxaloacetato transaminase citoplasmática e, 
através da enzima malato desidrogenase, é reduzido, sendo transformado em 
malato, com conversão de NADH + H+ em NAD+. Malato sai do citoplasma, entra na 
matriz da mitocôndria pelo transportador malato-α-cetoglutarato presente na 
membrana interna e, em seguida é reconvertido à oxaloacetato pela ação da 
enzima malato desidrogenase mitocôndrial, produzindo NADH que é usado na 
cadeia respiratória. No sistema da lançadeira glicerol-fosfato, uma enzima glicerol 
3-fosfato desidrogenase no citoplasma reduz dihidroxiacetona-fosfato à glicerol 3-
fosfato, com conversão de NADH + H+ em NAD+. O glicerol 3-fosfato penetra no 
espaço intermembrana e sob ação da enzima glicerol 3-fosfato desidrogenase 
mitocôndrial o glicerol 3-fosfato é re-convertido em dihidroxiacetona-fosfato, mas 
desta vez, como a enzima contém a coenzima FAD, ao invés de NADH, é formado 
FADH2 que é usado na cadeia respiratória. 
Sendo assim, se for usada a lançadeira malato-aspartato, a quantidade de ATP 
produzida na cadeia respiratória será de 28 ATP, mas se for usada a lançadeira 
glicerol-fosfato, como são trocados dois NADH por dois FADH2, dois ATP a menos 
são produzidos, então o saldo energético final (glicólise + ciclo de Krebs + cadeia 
respiratória) pode ser 30 ou 32 ATP dependendo da lançadeira usada para 
aproveitar os equivalentes de redução dos 2 NADH produzidos durante a glicólise. 
 
Bioquímica Básica 
 
 
126 
 
 
 
Figura 19: Lançadeiras para o transporte de equivalentes de redução do 
citoplasma para a cadeia respiratória mitocondrial. Em A, a lançadeira malato-
aspartato e em B, a lançadeira glicerol-fosfato. Fontes: www.dc583.4shared.com e 
slideplayer.com.br, acessos em 29/10/2014. 
Bioquímica Básica 
 
 
127 
 
A maioria dos mamíferos recém-nascidos, incluindo o homem, depende da 
atividade de um tipo especial de tecido: o tecido adiposo marrom. Neste tecido, as 
células apresentam mitocôndrias contendo na membrana interna uma proteína 
chamada termogenina. Esta proteína na forma ativa proporciona uma via 
alternativa para a passagem de prótons do espaço intermembrana para a matriz 
sem passar pela ATP-sintase. Deste modo, a maior parte da energia da 
transferência de elétrons e fluxo de prótons não é usada na síntese de ATP, mas na 
produção de calor para manter os recém-nascidos quentinhos. A ativação da 
termogenina depende do hormônio norepinefrina que estimula a quebra de 
triglicerídeos no tecido adiposo, liberando ácidos graxos (estes que ativam a 
termogenina). A oxidação dos ácidos graxos (será estudada na próxima unidade) 
leva a produção de NADH e FADH2 para a cadeia respiratória e consequentemente 
para a produção de ATP, mas também para a produção de calor. Animais que 
hibernam também dependem da termogenina nas mitocôndrias das células do 
tecido marrom para gerar calor durante a hibernação. 
 
Glicogênese 
 
Como anteriormente descrito ao longo desta unidade, o glicogênio é um 
polissacarídeo contendo milhares de moléculas de glicose, sendo a maioria das 
moléculas unidas por ligações glicosídicas C1-C4 e algumas unidas por ligações 
glicosídicas C1-C6 (pontos de ramificação). O glicogênio é geralmente formado 
após as refeições: quando a dieta contém mais glicose que o necessário para as 
necessidades energéticas do organismo, glicogênio é produzido e serve como um 
reservatório de glicose. A glicogênese (síntese de glicogênio) ocorre em todas as 
células do corpo, mas as células que mais produzem glicogênio são as hepáticas e 
as musculares esqueléticas. A síntese de glicogênio inicia da mesma maneira que a 
via glicolítica: a glicose é convertida em glicose 6-fosfato por ação da enzima 
hexoquinase (no músculo e outros tecidos extra-hepáticos) ou glicoquinase (uma 
forma da hexoquinase) no fígado. O fígado contém tanto hexoquinase quanto 
glicoquinase. Enquanto a hexoquinase possui Km baixo para a glicose 
Bioquímica Básica 
 
 
128 
(aproximadamente 0,15 mM), a glicoquinase apresenta Km aproximado de 10 mM 
(muito maior). Desse modo a afinidade da glicoquinase pela glicose é muito menor 
e assim para ativar a glicoquinase é necessária uma alta quantidade de glicose nas 
células hepáticas. Além disso, diferente da hexoquinase que é inibida por excesso 
de glicose 6-fosfato, a glicoquinase não é inibida por excesso desta molécula, mas 
sim por frutose 6-fosfato, assim, quando a concentração de glicose sanguínea é 
muito alta (após uma refeição), as células hepáticas captam muita dessa glicose, 
independente da quantidade de glicose 6-fosfato intracelular, tornando possível 
armazenar muita glicose na forma de glicogênio. 
Se a célula precisa de energia, a glicose 6-fosfato segue na via glicolítica se 
convertendo em frutose 6-fosfato pela ação da enzima fosfoglicose isomerase 
(figura 9). No entanto, se o nível de ATP intracelular está alto, a molécula de glicose 
6-fosfato sofre ação da enzima fosfoglicomutase se convertendo em glicose 1-
fosfato. Em seguida, por ação da enzima UDP-glicose pirofosforilase (glicose 1-
fosfato uridiltransferase), a molécula de glicose 1-fosfato perde o seu fosfato, 
recebe uma molécula de UTP (uridina trifosfato) no carbono 1 e com a saída de 
mais um fosfato, se converte em UDP-glicose (uma “glicose ativada” à partir do 
qual glicogênio pode ser sintetizado). Os dois fosfatos saem juntos (na forma de 
pirofosfato), porém uma enzima, a pirofosfatase inorgânica, hidrolisa a molécula, 
separando os dois fosfatos, estes que podem ser usados posteriormente em outras 
reações químicas (figura 20). 
Bioquímica Básica 
 
 
129 
 
 
Figura 20: Produção de UDP-glicose. A reação, cartalisada pela UDP-glicose 
pirofosforilase envolve a união da glicose 1-fosfato e do UTP com saída de dois 
fosfatos inorgânicos e produção da forma ativada da glicose, a UDP-glicose. Fonte: 
Walter Motta, Bioquímica. 
 
Bioquímica Básica 
 
 
130 
A enzima capaz de criar ligações glicosídicas C1-C4 entre as moléculas de 
glicose para a formação do glicogênio é a glicogênio sintase. No entanto a 
glicogênio síntese não consegue iniciar a cadeia de moléculas de glicose 
adicionando a primeira molécula, mas necessita de uma sequência de moléculas 
de glicose previamente montada. A enzima glicogenina faz este passo inicial: 
primeiro, a enzima, através de uma atividade glicosil transferase, liga o carbono 1de uma molécula de UDP-glicose a um aminoácido tirosina pertencente a própria 
enzima (como a UDP está no carbono 1 da glicose, a ligação da glicose à 
glicogenina promove a saída do UDP); a enzima glicogênio sintase se liga em 
seguida à glicogenina. Depois, mais seis moléculas de glicose são incorporadas por 
ligações glicosídicas C1-C4 até atingir sete moléculas de glicose, onde novamente 
cada ligação entre as moléculas de glicose promove a saída do UDP. A partir daí a 
glicogênio sintase se dissocia da glicogenina e assume a função catalítica na 
síntese do glicogênio, transferindo seqüencialmente moléculas de UDP-glicose 
para o carbono 4 de uma cadeia de glicogênio em crescimento, com saída das 
moléculas de UDP (figura 21). Cada UDP é reconvertida em UTP a partir da 
transferência de um fosfato do ATP para o UDP, catalisada pela enzima nucleosídeo 
difosfato quinase. Assim, para cada molécula de glicose usada na formação do 
glicogênio, são gastos duas moléculas de ATP (um ATP na conversão de glicose em 
glicose 6-fosfato e um ATP na formação do UTP). 
Como visto no inicio da unidade, o glicogênio contém, além das ligações 
glicosídicas C1-C4, também algumas ligações glicosídicas C1-C6 (figura 6). A 
glicogênio sintase não pode fazer ligações glicosídicas C1-C6, então, outra enzima, 
a enzima de ramificação, através de uma atividade glicosil transferase, transfere um 
fragmento terminal de sete moléculas de glicose, removido de uma sequência de 
pelo menos 11 moléculas de glicose unidas por ligações glicosídicas C1-C4, para a 
hidroxila do carbono 6 de uma glicose pertencente a esta mesma cadeia ou a uma 
outra cadeia de moléculas de glicose, criando ligações glicosídicas C1-C6 (ponto de 
ramificação). Isto aumenta a quantidade de extremidades não redutoras (C4 livre) 
para a ação da enzima glicogênio sintase. A montagem final do glicogênio 
depende então da ação catalítica sequencial do glicogênio sintase, criando 
ligações glicosídicas C1-C4 e da enzima de ramificação, criando ligações 
glicosídicas C1-C6. A glicogenina se mantém presa ao glicogênio pela ligação 
covalente a primeira glicose da cadeia de glicogênio (figura 21). 
Bioquímica Básica 
 
 
131 
 
 
Figura 21: Síntese de glicogênio. Em A, alongamento de uma cadeia de glicogênio pela 
glicogênio sintase. A UDP-glicose é transferida para o carbono 4 de uma cadeia de glicogênio 
em crescimento, com saída da molécula de UDP. Em B, a enzima de ramificação do glicogênio 
criando uma ligação glicosídica C1-C6 (ponto de ramificação) durante a síntese do glicogênio. 
Em C, síntese de glicogênio iniciada pela atividade catalítica da glicogenina e em seguida 
pelas enzimas glicogênio sintase e enzima de ramificação. 
Bioquímica Básica 
 
 
132 
 
Glicogenólise 
 
Em um músculo com atividade intensa ou mesmo em repouso, o glicogênio é 
rapidamente degradado, no entanto o glicogênio hepático é degradado 
lentamente para manter a glicemia sanguínea e nutrir órgãos que estejam 
precisando de glicose, prinicipalmente durante um jejum prolongado ao longo do 
dia como durante o sono. A glicogenólise (degradação do glicogênio) ocorre nas 
células por ação das enzimas glicogênio fosforilase, enzima de desramificação e 
fosfoglicomutase. 
A glicogênio fosforilase quebra ligações glicosídicas C1-C4 das moléculas de 
glicose, adicionando um grupamento fosfato no carbono 1 da glicose terminal 
(extremidade não redutora) do glicogênio, liberando glicose 1-fosfato (figura 22). A 
glicogênio fosforilase vai adicionando fosfato em moléculas de glicose presentes 
em uma extremidade não redutora até que a cadeia atinja 4 moléculas de glicose, 
ou seja, esteja à 4 monossacarídeos do ponto de ramificação (ligação glicosídica 
C1-C6). Então, entra em ação a enzima de desramificação do glicogênio. As 
moléculas de glicose próximas do ponto de ramificação são removidas da seguinte 
maneira: a atividade transferase da enzima transfere um bloco de 3 moléculas de 
glicose para uma ponta não redutora próxima, prendendo estas moléculas por 
ligações glicosídicas C1-C4. Esta cadeia, assim como todas as outras cadeias de 
glicose do glicogênio serão substratos para a enzima glicogênio fosforilase. Em 
seguida a única glicose ligada por ligação glicosídica C1-C6 é liberada como glicose 
pela ação glicosidase da enzima. Deste modo muitas moléculas de glicose são 
liberadas do glicogênio como glicose 1-fosfato e algumas são liberadas como 
glicose (figura 22). As moléculas de glicose 1-fosfato são convertidas em glicose 6-
fosfato pela ação da enzima fosfoglicomutase e assim estas moléculas de glicose 6-
fosfato, bem como as moléculas de glicose que também foram liberadas do 
glicogênio podem ser usadas na via glicolítica. 
Bioquímica Básica 
 
 
133 
 
No músculo, as moléculas de glicose e de glicose 6-fosfato liberados após 
degradação do glicogênio seguem exclusivamente a via glicolítica, ou seja, estas 
moléculas sempre serão usadas para a via de produção de energia. No fígado existe 
uma enzima chamada glicose 6-fosfatase que remove o fosfato do carbono 6 da 
glicose, permitindo que a mesma saia da célula e vá para a corrente sanguínea para 
nutrir outros órgãos. Em outras palavras, o fígado é um regulador da glicemia 
sanguínea e um doador de glicose para células que estão precisando de açúcares. 
As vias de síntese e degradação do glicogênio são reguladas ao nível das 
enzimas glicogênio sintase e glicogênio fosforilase. Estas duas enzimas podem 
estar nas formas a (ativa) e b (inativa ou pouco ativa). Estas enzimas podem ser 
inibidas alostéricamente (uma molécula se liga ao sítio regulatório da enzima) ou 
por modificação covalente através da fosforilação e desfosforilação. 
No controle alostérico, excesso de ATP e glicose 6-fosfato inibe a glicogênio 
fosforilase (forma b) e assim inibe a degradação do glicogênio, mas ativa a 
glicogênio sintase (forma a), assim estimulando a síntese de glicogênio. Já pouco 
ATP e glicose 6-fosfato ativa a glicogênio fosforilase (forma a) e inibe a glicogênio 
sintase (forma b). No controle por fosforilação e desfosforilação, a enzima 
fosforilase-quinase usa o ATP para fosforilar e inativar momentaneamente a enzima 
glicogênio sintase (forma b). Esta pode ser reconvertida a forma a (ativa) pela ação 
da enzima fosfoproteína-fosfatase 1. Desse modo, a enzima glicogênio sintase é 
inativada quando fosforilada, mas está ativa quando não possui fosfato. Na 
regulação da glicogênio fosforilase, a enzima fosforilase-quinase, através do ATP, 
fosforila e ativa a enzima glicogênio fosforilase (forma a) enquanto a enzima 
fosfoproteína-fosfatase 1 remove o fosfato e inativa momentaneamente a enzima 
(forma b). 
Bioquímica Básica 
 
 
134 
 
Bioquímica Básica 
 
 
135 
 
 
 
Figura 22: Degradação do glicogênio. Em A, a remoção sequencial de 
moléculas de glicose unidas por ligações glicosídicas C1-C4 é catalisada pela 
enzima glicogênio fosforilase. Quatro moléculas de glicose restantes em uma 
cadeia são alvo da enzima de desramificação, onde a atividade transferase da 
enzima remove as três últimas moléculas de glicose em bloco para uma cadeia 
próxima e a glicose que restou é removida do glicogênio pela atividade glicosidase 
da enzima. Em B, a reação detalhada catalisada pela enzima glicogênio fosforilase. 
Fontes: Lehninger, Princípios de Bioquímica e Walter Motta, Bioquímica. 
 
Bioquímica Básica 
 
 
136 
 
Gliconeogênese 
 
A gliconeogênese (produção de novas moléculas de glicose) ocorre no fígado 
a partir de fontes não glicídicas, como lactato, alanina, oxaloacetato e glicerol. 
Quando os níveis de glicose sanguínea e glicogênio hepáticoe muscular estão 
muito baixos, a gliconeogênese é uma alternativa para aumentar a glicemia tanto 
sanguínea quanto dos órgãos. 
Lactato é obtido geralmente de hemácias (que não possuem mitocôndrias e, 
portanto produzem intensamente lactato) e de células musculares em intensa 
atividade. O lactato migra das células para o sangue e em seguida para o fígado, 
onde através da enzima lactato desidrogenase, é convertido em piruvato para 
seguir na gliconeogênese. A alanina é obtida da degradação de proteínas 
musculares durante períodos de jejum prolongado. Ao chegar ao fígado a alanina 
perde o grupamento amina e é convertida em piruvato para a gliconeogênese. O 
oxaloacetato (um intermediário do ciclo de Krebs) é obtido do próprio fígado. Ao 
invés de ser usado pela enzima citrato sintase para a formação de citrato, a 
molécula é desviada para a formação de glicose na gliconeogênese. O glicerol é 
obtido após digestão enzimática dos triglicerídeos no tecido adiposo. No fígado o 
glicerol é fosforilado e convertido em glicerol 3-fosfato pela ação da enzima 
glicerol quinase. O glicerol 3-fosfato é em seguida convertido em dihidroxiacetona 
fosfato pela ação da enzima glicerol 3-fosfato desidrogenase para seguir na 
gliconeogênese (figura 23). 
Após piruvato ter sido produzido à partir de lactato e alanina na mitocôndria 
das células hepáticas, este se transforma em oxaloacetato, porém o restante da via 
de produção de glicose ocorre no citoplasma. Como a membrana interna da 
mitocôndria é impermeável ao oxaloacetato, este é convertido em malato pela 
ação da enzima malato desidrogenase mitocôndrial, com conversão de NADH + H+ 
em NAD+. Após o malato atravessar as membranas mitocondriais, ocorre reação 
inversa por ação de uma enzima malato desidrogenase citoplasmática, para 
regenerar o oxaloacetato e NADH + H+ e assim dar continuidade a gliconeogênese. 
 
Bioquímica Básica 
 
 
137 
 
A gliconeogênese parece ser o reverso da glicólise pelo fato da maioria dos 
intermediários e das enzimas das duas vias serem as mesmas, uma vez que 7 
passos da via glicolítica são reversíveis ou seja as mesmas enzimas que catalisam as 
reações no sentido da conversão de glicose em piruvato, catalisam as reações no 
sentido da conversão de piruvato em glicose. No entanto, na glicólise as reações 
catalisadas pelas enzimas hexoquinase, fosfofrutoquinase 1 e piruvato quinase são 
irreversíveis. Para contornar isto, quatro enzimas, exclusivas da gliconeogênese são 
requeridas: a piruvato carboxilase, a fosfoenolpiruvato carboxiquinase, a frutose 
1,6-bifosfatase e a glicose 6-fosfatase. Para produzir glicose são necessários o 
consumo de 2, 4 ou 6 ATP, dependendo da molécula usada para iniciar a 
gliconeogênese (figura 23). 
Bioquímica Básica 
 
 
138 
 
Bioquímica Básica 
 
 
139 
Figura 22: As reações da gliconeogênese. Apesar de parecer ser o inverso da 
glicólise, a gliconeogênese tem suas particularidades como a etapa na qual 
piruvato é convertido a oxaloacetato (um intermediário do ciclo de Krebs) antes de 
se converter em fosfoenolpiruvato. Além disso, quatro enzimas são exclusivas da 
gliconeogênese: a piruvato carboxilase, a fosfoenolpiruvato carboxiquinase, a 
frutose 1,6-bifosfatase e a glicose 6-fosfatase. Fonte: Walter Motta, Bioquímica. 
 
Via das pentoses-fosfato 
 
Além da produção de energia e da síntese de glicogênio, a glicose pode servir 
para a via de síntese das pentoses fosfato. Esta via, também conhecida como a via 
do fosfogliconato produz NADPH e ribose 5-fosfato. Praticamente todas as células 
podem fazer a via das pentoses-fosfato, mas a via é muito mais ativa em tecidos 
que sintetizam constantemente ácidos graxos e esteróides, como o fígado e o 
tecido adiposo, pois o NADPH é essencial na síntese destes lipídios (estas reações 
metabólicas serão vistas na próxima unidade), sendo pouco ativa, por exemplo, no 
músculo esquelético e no cérebro, uma vez que estas células sintetizam poucos 
lipídios (geralmente fosfolipídios para as membranas). Já a ribose 5-fosfato é 
empregada na síntese de D-ribose, monossacarídeo constituinte do ATP, do NAD+, 
do NADP+, do FADH2, da coenzima A e dos nucleotídeos que compõem o ácido 
ribonucléico (RNA). 
A primeira etapa da via é semelhante à glicólise e a glicogênese e envolve a 
conversão da glicose em glicose 6-fosfato catalisada pela enzima hexoquinase, 
com gasto de 1 ATP. Em seguida a enzima glicose 6-fosfato desidrogenase 
dependente de NADP+, converte glicose 6-fosfato em 6-fosfogliconolactona, com 
produção de NADPH + H+. Esta é convertida em 6-fosfogliconato por ação da 
enzima 6-fosfoglicono lactonase. Em seguida o 6-fosfogliconato é desidrogenado e 
descarboxilado pela enzima 6-fosfogliconato desidrogenase dependente de 
NADP+, gerando D-ribulose 5-fosfato, NADPH + H+ e CO2 e finalmente a enzima 
fosfopentose isomerase converte a D-ribulose 5-fosfato em ribose 5-fosfato (figura 
23). 
Bioquímica Básica 
 
 
140 
O NADPH também tem papel importante na proteção das células contra danos 
causados por agentes oxidativos, como água oxigenada e superóxidos, 
principalmente em hemácias, que são células muito sujeitas ao dano oxidativo 
(oxidação de ácidos nucléicos e de proteínas, peroxidação lipídica, dentre outros 
efeitos lesivos causando destruição celular). Por isso, pessoas que não produzem a 
enzima glicose 6-fosfato desidrogenase, não são capazes de fazer a via das 
pentoses-fosfato, levando a diminuição da produção de NADPH (não cessa a 
produção de NADPH pelo fato desta molécula poder ser criada em outras vias 
metabólicas) e aumento do dano oxidativo. Uma das moléculas importantes na 
proteção contra oxidação celular, a enzima glutationa peroxidase, usa a glutationa 
reduzida (GSH) para converter água oxigenada em água, diminuindo o efeito lesivo 
celular, mas durante o processo, a glutationa fica oxidada (GS-SG). Esta forma da 
glutationa depende do NADPH para voltar a forma reduzida e assim iniciar 
novamente o ciclo de proteção celular. Desse modo, nas células que dependem 
muito de NADPH não somente para a síntese acentuada de lipídios, mas também 
para proteção contra danos oxidativos, é comum boa parte da D-ribose 5-fosfato 
ser novamente convertida em glicose 6-fosfato (a via não será detalhada) para que 
a via das pentoses-fosfato ocorra novamente, com mais produção de NADPH. 
Bioquímica Básica 
 
 
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Bioquímica Básica 
 
 
142 
Figura 23: As reações da via das pentoses-fosfato. Nesta via, através de cinco 
reações enzimáticas (a conversão de glicose em glicose 6-fosfato catalisada pela 
enzima hexoquinase não está mostrada na figura) a glicose é convertida em D-
ribose 5-fosfato, com produção de duas moléculas de NADPH + H+. Fonte: 
Lehninger, Princípios de Bioquímica. 
 
Leitura complementar 
DEVLIN, T. Manual de bioquímica com correlações clínicas. Edgard 
Blucher, 2007. 
HARPER, H. A. Bioquímica. Atheneu, 2002. 
LEHNINGER, A.L. Princípios de Bioquímica. Worth publishers, 2006. 
STRYER, L. Bioquímica. Guanabara Koogan, 2004. 
VOET, D., VOET, J.G., PRATT, C.W. Fundamentos de Bioquímica. Artmed, 2002. 
 
 
É HORA DE SE AVALIAR 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
Bioquímica Básica 
 
 
143 
 
Exercícios – Unidade 3 
 
1. As reações oxidativas da via das pentoses fosfato, a partir de glicose 6-
fosfato conduzem a formação de: 
a) Frutose 6-fosfato 
b) Galactose 1-fosfato 
c) Glicose 1-fosfato 
d) Maltose 5-fosfato 
e) Ribose 5-fosfato 
 
2.

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