13_BQI 086 Gliconeogenese , Mobilização do Glicigenio e Regulação

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR 
BQI 086 
Gliconeogênese, Mobilização 
e Regulação 
Carboidratos são sintetizados: 
 Como fonte de energia; 
 Como moléculas estruturais; 
 Para reconhecimento de outras biomoléculas quando 
associadas a proteínas de membrana. 
Três formas gerais de biossíntese de 
carboidratos: 
• Proveniente de CO2; 
• Através de precursores de moléculas orgânicas já 
sintetizadas; 
• Interconversão de carboidratos. 
Sintese de 
carboidratos a partir 
de diferentes 
precursores 
VEGETAIS: 
•Vegetais utilizam a gliconeogênese para sintetizar 
carboidratos como fontes de energia; 
•Sementes oleaginosas em fase de germinação utilizam 
ácidos graxos e sintetizam pela via do glioxilato glicose, 
frutose e sacarose; 
 
ANIMAIS: 
•Em animais, a glicose é o carboidrato central da via 
metabólica para produção de energia; 
•Existem tecidos que são estritamente dependentes de 
glicose como fonte de energia – eritrócitos, cérebro; 
•Existem duas situações em que pode haver aumento da 
demanda de glicose: jejum prolongado e exercício físico 
intenso. 
Primeiro desvio 
Reações sequênciais na gliconeogênese a partir do piruvato 
Fontes de carbono para a gliconeogênese 
Glicose 
Frutose-1,6-P 
Fosfoenolpiruvato 
Lactato 
Piruvato 
Oxaloacetato 
Gliceraldeído-3-P 
Aminoácidos 
Aminoácidos 
Alanina 
Propionil-CoA Succinil-CoA 
Diidroxiacetona-P 
Glicerol-3-P 
Glicerol 
Aminoácidos 
gliconeogênicos 
agrupados segundo o 
local de entrada 
Ciclo do 
ácido cítrico 
Malato 
Fumarato 
Oxaloacetato 
Citrato 
Isocitrato 
Succinato 
Glicose 
Succinil-CoA 
α-cetoglutarato 
Piruvato 
Alanina 
Cisteína 
Glicina 
Serina 
Triptofano 
Asparagina 
Aspartato 
Fenilalanina 
Tirosina 
Isoleucina 
Metionina 
Treonina 
Valina 
Arginina 
Glutamato 
Glutamina 
Histidina 
Prolina 
Controle da Glicólise e Gliconeogênese 
Glicose 
Glicose-6-P 
Frutose-6-P 
Frutose-1,6-P 
Fosfoenolpiruvato 
Piruvato 
Oxaloacetato 
Hexoquinase 
Glc-6-P (-) 
Fosfofrutoquinase 
AMP (+) 
ATP (-) 
Citrato (-) 
Piruvato 
Quinase 
Fru-1,6-P (+) 
Acetil-CoA (-) 
ATP (-) 
Alanina (-) 
AMPc (-) 
Glc-6-
Fosfatase 
Fru-1,6-
Bifosfatase 
AMP (-) 
PEP 
carboxilase 
Piruvato 
carboxilase 
Acetil-CoA (+) 
Papel da frutose-2,6-bifosfato na regulação da 
glicólise e gliconeogênese 
P
F
K
-1
 a
ti
v
id
a
d
e
 
F
B
P
a
s
e
-1
 a
ti
v
id
a
d
e
 
[Frutose-6-fosfato] [Frutose-1,6-bifosfato] 
Frutose-2,6-bifosfato 
Frutose-6-fosfato 
Frutose-2,6-bifosfato 
Regulação da concentração de frutose-2,6-bifosfato via 
glucagon 
[Frutose-2,6-bifosfato] 
[Frutose-2,6-bifosfato] 
Glucagon Proteína quinase 
cAMP-dependente 
(ativa) 
(ativa) 
(inativa) 
(inativa) 
Estimula glicólise, 
inibe gliconeogênese 
inibe glicólise, 
Estimula gliconeogênese 
Glicose 
Glicose -6- fosfato 
Frutose-6- fosfato 
Frutose-1,6- bifosfato 
Terceiro 
desvio 
Segundo 
desvio 
Frutose-2,6- 
bifosfato 
Frutose-2,6- 
bifosfato 
Gliceraldeido-3-
fosfato 
Diidroxiacetona 
fosfato 
Conversão da glicose-6-fosfato em glicose 
livre: 
 Glicose-6-fosfatase; 
 Mg++; 
 Libera Pi; 
 Não está presente nos músculos e cérebro. 
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Balanço energético da gliconeogênese: 
Glicose 
Piruvato 
Nas sementes em germinação a gliconeogênese converte 
gorduras e proteínas em glicose 
Citosol 
Sacarose 
Oxaloacetato 
Oxaloacetato 
Citrato 
Malato 
Isocitrato 
α-cetoglutarato 
Succinil-CoA 
Fumarato 
Succinato 
Mitocôndria 
Ciclo 
de 
krebs 
Fosfoenolpiruvato 
Gliconeogênese 
Frutose-6-fosfato 
Glicose-6-fosfato 
Succinato 
Oxaloacetato 
Malato 
Citrato 
Isocitrato 
Ciclo do 
glioxalato 
Ácido 
graxos 
Acetil-CoA 
Acetil-CoA 
Glioxalato 
β-oxidação 
Glioxissomo 
Glicerol-3-fosfato 
Glicerol 
Triacilglicerol 
Àcidos 
graxos β- oxidação 
Acetil-CoA 
Diidroxiacetona 
fosfato 
lipase 
Glicerol 
quinase 
Glicerol-3-fosfato 
desidrogenase 
Biossíntese do Glicogênio 
Ocorre principalmente no fígado e no tecido 
muscular esquelético; 
No fígado funciona como reservatório para o 
suprimento sanguíneo e outros tecidos; 
No músculo é hidrolisado a glicose e utilizado 
na glicólise para produção de energia. 
O ponto inicial da síntese é a glicose-6-
fosfato; 
 A glicose-6-fosfato é convertida em glicose-1-
fosfato pela fosfoglicomutase; 
O substrato para a síntese do glicogênio é a 
UDP-glicose. 
Biossíntese do Glicogênio 
Biossíntese do Glicogênio 
Grupo D-Glicosil 
Uridina 
UDP- Glisose 
Glicose-1-P UDP-Glicose UTP PPi UDP-glicose 
pirofosforilase 
Glicose 
Fosfoglicomutase ou 
Glicose-6-P mutase 
Glicose-1-P 
Forma na qual muitas reações utilizam para 
garantir a irreversibilidade 
Formação de um 
nucleotídeo de 
açúcar. 
Açucar fosfato 
Açucar nucleotídeo 
(NDP açucar) 
Açucar 
Açucar 
Ribose 
Ribose 
Base 
Base 
Fosfato (Pi) 
Pirofosfato (PPi) 
NDP- Açucar 
pirofosrilase 
Pirofosfatase 
inorgânica 
Início da síntese de uma partícula de 
glicogênio pela glicogenina 
Glicose 
Glicogenina 
Glicogênio 
sintase 
Glisose 
Glicogenina 
Glicogenina 
Proteína tirosina 
glicosil trnasferase 
(Glicogenina) 
Glicogênio 
sintase 
Glicogênio 
sintase, enzima 
ramificadora do 
glicogênio 
Glicose 
Glisose 
Alongamento de uma cadeia do glicogênio 
pela glicogênio sintase 
Glisose 
Uracil 
Glicogênio sintase 
Novo terminal 
não-redutor 
Glicogênio com n+1 resíduos 
Terminal não-redutor 
de uma cadeia de 
glicogênio com n 
resíduos (n>4) 
Ramificação de uma cadeia do glicogênio 
pela glicogênio sintase 
Ponto de 
ramificação 
(α1→6) 
Extremidade 
não-redutora 
Extremidade 
não-redutora 
Extremidade 
não-redutora 
Núcleo do 
glicogênio 
Núcleo do 
glicogênio 
Glicosil-(4 →6)-
transferase 
(α1→4) 
Regulação recíproca da glicogênio sintase e 
da glicogênio fosforilase: 
Síntese de glicogênio favorecida 
Hidrólise de glicogênio favorecida 
Glicogênio 
sintase a 
(ativa) 
Glicogênio 
sintase b 
( menos ativa) 
Glicogênio 
fosforilase b 
(menos ativa) 
Glicogênio 
fosforilase a 
(ativa) 
Proteína quinase 
Fosforilase b 
quinase 
Fosfoproteína 
fosfatase 
Fosforilase a fosfatase 
Biossíntese do Amido 
Terminal não-redutor de 
uma cadeia de 
amidocom n resíduos 
Amido com n+1 resíduos 
Novo 
terminal não-
redutor 
Glisose 
Glisose-1-fosfato 
3-fosfoglicerato 
Adenina 
Amido sintase 
ADP-glicose 
pirofosforilase 
Biossíntese da Sacarose 
Glisose Frutose-6-fosfato 
Sacarose -6-fosfato 
Sacarose 
Sacarose 6-
fosfato fosfatase 
Sacarose 6-
fosfato sintase 
Biossíntese da Galactose 
• A galactose pode ser eficientemente produzida a partir da 
glicose-1-fosfato pela ação da UDP-hexose-4-epimerase sobre 
a UDP-glicose produzindo UDP-galactose; 
• A UDP-galactose pode ser utilizada na síntese de lactose 
quando unida à glicose por uma ligação β(1→4) pela enzima 
lactose sintase. A enzima transfere a galactose da UDP-
galactose para a glicose, liberando UDP (na glândula 
mamária); 
• Em outrostecidos, a mesma enzima transfere UDP-
galactose para a N-acetil-D-glicosamina formando N-acetil-
lactosamina, importante componente de proteínas estruturais. 
Biossíntese da Lactose 
Tecidos não lactanctes 
Glândula mamária em produção 
Lactose 
sintase 
lactose 
galactose 
galactose 
N-Acetil-D-Glicosamina D-Galactosil-N-acetil-D-glicosamina 
Glicoproteína 
Glicose 
Galactosil 
transferase 
Galactosil 
transferase 
Biossíntese da Frutose 
• A frutose é produzida a partir da glicose, em duas etapas: 
 Produção de sorbitol pela aldose redutase (-NAPH); 
 A desidrogenação do sorbitol à frutose pela sorbitol-
desidrogenase (+NADH). 
• A segunda enzima está presente apenas no fígado, 
ovários, vesículas seminais e nos espermatozóides; 
• Cristalino, retina, rim e as células de Schwann dos nervos 
periféricos não possuem a enzima; 
• A maior parte da manose intracelular é sintetizada a partir 
da frutose ou é manose pré-existente, produzida pela 
degradação de carboidratos estruturais; 
• É componente importante de glicoproteínas; 
• A hexoquinase fosforila a manose produzindo manose-6-
fosfato que é reversivelmente isomerizada a frutose-6-fosfato 
pela fosfomanose-isomerase. 
Biossíntese da Manose