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Glicólise João Carlos Marques Ponte Metabolismo Metabolismo significa mudança em grego. Metabolismo O metabolismo representa a soma das alterações químicas que convertem nutrientes, ou seja, a matéria-prima necessária para nutrir os organismos vivos, em energia; O metabolismo consiste em literalmente centenas de reações enzimáticas organizadas em vias de degradação; Essas reações enzimáticas procedem de uma maneira passo-a-passo, onde os produtos de uma reação química são substratos em uma próxima etapa do processo. Gasto energético – Níveis macroscópicos O que ocorre em níveis microscópicos Todas as células para gerar o seu metabolismo precisam de energia. Há células em que o consumo energético é moderado, como o caso das células do cérebro, no entanto, células como os glóbulos vermelhos, por não possuírem mitocôndrias, apresentam necessidades energéticas elevadas. Em Suma, a energia é necessária e é nos alimentos que ela se encontra. Cabe-nos a nós, Seres Heterotróficos Obtê-la. A Glicólise, funciona assim Como o primeiro e principal Processo de degradação da glicose, uma molécula potencialmente energética. Visão Geral do Metabolismo Glicólise – Considerações Históricas No decurso da primeira metade do séc. XX, a Glicólise foi estudada por alguns dos mais renomeados Bioquímicos: 1860: Pasteur postula que a Fermentação é catalisada por enzimas indissociáveis das estruturas celulares 1897: Buchner descobre que as enzimas da fermentação podem actuar independemente das estruturas celulares 1905: Harden e Young identificam uma Hexoxe bisfofato como intermediaria da Glicólise e verificaram a necessidade de certas coenzimas (NAD, ADP e ATP) Anos 30: Embden postulou a separação da frutose 1,6 - Bisfosfato 1938 – Warburg et al. Demonstraram a capacidade de conservar energia sob a forma de ATP Glicólise – Definição Glycolysis tem a sua origem no Grego em que glyk = Doce + Lysis = Dissolução Na actualidade podemos definir a Glicólise como a sequencia de reacções que converte a Glicose em Piruvato, havendo a produção de Energia sob a forma de ATP Glicólise – Visão geral 1 açúcar de 6 C 2 açúcares de 3 C A partir deste ponto as reações são duplicadas 2 moléculas de Piruvato (3C) Saldo 2 moléculas de ATP 2 moléculas de NADH Onde a Glicólise ocorre? No Citoplasma das Células Importância Biomédica da Glicólise 1 – Principal meio de degradação da Glicose 2 – Obtenção de Energia mesmo em condições Anaeróbias Principais Razões: • Outras Razões: -Os tecidos têm necessidade de transformar a energia contida na glicose em ATP -A Glicólise é fundamental para a produção de Acetil-CoA -A Glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, contribuindo o seu estudo para a melhor compreensão dos processos enzimáticos e de metabolismo intermediário Etapas da Glicólise A Glicólise divide-se em duas partes principais: 1- Fase preparatória, ou de ativação, com a fosforilação da glicose e sua conversão a gliceraldeído-3-fosfato e Dihidroxiacetona-fosfato 2- Fase de pagamento, ou de transformação do Gliceraldeído em Piruvato, com geração de ATP 1. Fase Preparatória Nesta Primeira Fase temos: - Utilização de ATP (2 Moléculas) - Formação de duas Moléculas de Triose- Fosfato: Dihidroxicetona Fosfato e Gliceraldeído 3-Fosfato • Glicose + ATP Glicose -6-Fosfato + ADP A Glicose é uma molécula quimicamente inerte, assim para se iniciar a sua degradação é necessário que seja activada G a s t o d e E n e r g i a Depois de entrar na Célula a Glicose é fosforilada pela Hexocinase produzindo Glicose-6-P pela transferência do Fosfato Terminal do ATP para o grupo Hidroxilo da Glicose Reacção Exorgónica Reacção irreversível Permite a entrada da Glicose no Metabolismo Intracelular dado que Glicose-6-P não é transportado através da membrana Plasmática • Glicose -6- Fosfato Frutose -6- Fosfato Conversão da Glicose -6- Fosfato em Frutose -6- Fosfato pela Fosfohexose Isomerase • Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + ADP G a s t o d e E n e r g i a ∞ A Frutose -6-P é Fosforilada a Frutose -1,6-Bifosfato pela Fosfofructocianase ∞ Esta é a Primeira Reacção Especifica da Glicolise • Frutose 1,6-BiFosfato Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Fosfato × A Frutose 1,6- Bifosfato é dividida pela aldoase em duas trioses fosfatadas ficando cada uma com um fosfato × As duas trioses são: Gliceraldeído 3-Fosfato e a Dihidroxicetona Fosfato • Frutose 1,6-BiFosfato Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Fosfato × A Frutose 1,6- Bifosfato é dividida pela aldoase em duas trioses fosfatadas ficando cada uma com um fosfato × As duas trioses são: Gliceraldeído 3-Fosfato e a Dihidroxicetona Fosfato Resumo da Via Preparatória 2. Fase de Pagamento Nesta Segunda Fase temos: - Formação de ATP - Oxidação da Molécula do Gliceraldeído 3-P - Redução do NAD+ - Formação do Ácido Pirúvico • Gliceraldeído 3-P + NAD + Pi 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH + H φ O Gliceraldeído 3-P é Convertido num Composto intermédio potencialmente energético φ Enzima Interveniente: Desidrogenase do Gliceraldeído 3-P φ Grupo Aldeído (-CHO) oxidado em Grupo Carboxílico (-COOH) φ Grupo Carboxílico formado, forma uma ligaçao Anídrica com o fosfato φ O NADH intervirá na Formação de ATP φ O Grupo Fosfato deriva de um Fosfato Inorgânico P r o d u ç ã o d e E n e r g i a ESTRUTURA DO NAD Nicotinamida adenina dinucleotídio NAD+ (oxidada) NADH (reduzida) • 1-3 Bisfosfoglicerato + ADP 3-Fosfoglicerato + ATP Ω Formação de ATP Ω Enzima interveniente: Cinase Fosfoglicerato Ω Fosforilação ao Nível do Substrato P r o d u ç ã o d e E n e r g i a • 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato P r o d u ç ã o d e E n e r g i a Ж O 3-Fosfoglicerato é Isomerado a 2-Fosfoglicerato pela Fosfoglicerato Mutase (“Mutase”, pois muda o Grupo Fosfato de Posição dentro da Molécula) • 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H O2 P r o d u ç ã o d e E n e r g i a © Há Desidratação e redistribuição da Energia © A Enzima Responsável é a Enolase • Fosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + ATP P r o d u ç ã o d e E n e r g i a Ultima Reacção É Catalizada pela Cinase do Piruvato Transferencia do Grupo Fosfato do Fosfoenolpiruvato para o ADP Produto intermédio Enol-Piruvato que é Convertido à forma Ceto Piruvato Reacção Exorgónica Irreversível 7. Controlo Da Glicólise A necessidade glicolítica varia de acordo com os diferentes estados fisiológicos Há uma activa degradação deste açúcar após uma refeição rica em hidratos de carbono, assim como uma acentuada redução durante o Jejum. Deste Modo, o grau de conversão de Glicose para o Piruvato é regulado, por forma a satisfazer as necessidades celulares Controlo Da Glicólise O Controlo a Longo Prazo da Glicólise, particularmente no fígado, é efectuado a partir de alterações na quantidade de Enzimas glicolíticas. Este contido terá reflexos nas taxas de síntese e degradação O Controlo a Curto Prazo é feito por alteração alostérica (concentração de Produtos) reversível das enzimas e também pela sua fosforilação. As enzimas mais propensas a serem locais de controlo são as que catalisam as reacções irreversíveis: -Hexocinase -Fosfofrutocinase -Cinase do Piruvato Importância Clínica Detecção de tumores PET-SCAN Lipídiosde Membranas biológicas Glicerofosfolipídios: 2 cadeias de ácidos graxos + grupo fosfato = fosfolipídio ácido graxo – sem carga elétrica (apolar) hidrofóbica grupo fosfato – carregado eletricamente (polar) hidrofílica Glicerofosfolipídio Distintos Glicerofosfolipídio Membranas Biológicas Membranas Biológicas Esteróides Colesterol O colesterol é um tipo de gordura (lipídio) encontrada naturalmente em nosso organismo, fundamental para o seu funcionamento normal O colesterol é o componente estrutural das membranas celulares em todo nosso corpo e está presente no cérebro, nervos, músculos, pele, fígado, intestinos e coração Em nosso organismo, desempenha funções essenciais, como produção de hormônio e vitamina D. No entanto, o excesso de colesterol no sangue é prejudicial e aumenta o risco de desenvolver doenças cardiovasculares. Colesterol
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