Aula 04 gliconeogenese, via das pentoses, glicogenio 2017

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BIO Q U ÍM IC A
GL IC O N E O G Ê N E S E , VIA D A S PE N T O S E S , 
ME T A B O LIS M O D O GL IC O G Ê N IO
AU LA 4
Prof. Greice Montagner
GL IC O N E O G Ê N E S E
ME T A B O LIS M O D O S C A R B O ID R A T O S
Alguns tecidos requerem um suprimento contínuo de glicose como
combustível metabólico.
 O glicogênio hepático pode preencher essas necessidades somente
por 10 a 18 horas.
Portanto, durante um jejum prolongado, os depósitos de glicogênio
hepático são exauridos e a glicose é formada a partir de
precursores não-glicídicos, como lactato, piruvato, intermediários
do ciclo do ácido cítrico e α-cetoácidos.
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 Neste caso, todos os precursores devem ser convertidos em
oxaloacetato.
 A gliconeogênese não é uma simples reversão da glicólise, porque a
glicólise é um processo espontâneo, mas a maioria das reações
corresponde às reações da via glicolítica que acontecem no sentido
inverso.
Em mamíferos a gliconeogênese ocorre no fígado, e em menor
grau, nos rins.
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GLICONEOGÊNESE
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
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SÍN T E S E D E
CA R B O ID R A T O S A
PARTIR DE PRECURSORES
SIMPLES
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Há três etapas irreversíveis na glicólise, e as diferenças entre a
glicólise e a gliconeogênese são encontradas nessas três reações.
Produção1. de piruvato (e ATP) a partir de fosfoenolpiruvato
Produção2. de frutose-1,6-bisfofato a partir de frutose-6P.
Produção3. de glicose-6P a partir de glicose.
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GL IC O N E O G Ê N E S E
ME T A B O LIS M O D O S C A R B O ID R A T O S
 O primeiro desvio para a síntese de
glicose a partir do piruvato é a
conversão irreversível de piruvato
em fosfoenolpiruvato (PEP).
 Duas reações: o piruvato é
carboxilado pela piruvato
carboxilase (enzima presente nas
mitocôndrias), formando
oxaloacetato, o qual é então
convertido a PEP pela ação da PEP
carboxiquinase (PEPCK)
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1. CO N V E R S Ã O D O
PIRUVATO EM
FOSFOENOLPIRUVATO
RE G U LA Ç Ã O A LO S T É R IC A D A P IR U V A T O
CARBOXILASE
GL IC O N E O G Ê N E S E
Alostericamente ativada pela acetil-CoA: níveis elevados de acetil-
CoA ativam a gliconeogênese.
 A carboxilação do piruvato também serve para repor intermediários
do ciclo do ácido cítrico .
Em baixos níveis de acetil-CoA, a piruvato carboxilase é na maior
parte inativa, e o piruvato é preferencialmente oxidado no ciclo do
ácido cítrico .
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VIA S A LT E R N A T IV A S D A
TRANSFORMAÇÃO DO PIRUVATO
EM FOSFOENOLPIRUVATO
A GLICONEOGÊNESE REQUER O TRANSPORTE DE METABÓLITOS ENTRE
A MITOCÔNDRIA E O CITOSOL
 O oxaloacetato, sintetizado na mitocôndria, deve ir até o citosol,
onde outras enzimas da gliconeogênese estão localizadas.
 O oxaloacetato é incapaz de atravessar a membrana mitocondrial
interna, ele deve ser reduzido a malato, o qual pode ser
transportado da mitocôndria ao citosol (lançadeira).
 No citosol, o malato é reoxidado a oxaloacetato.
 Uma segunda alternativa é a rota da aspartato aminotransferase,
que não envolve NADH.
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2. CO N V E R S Ã O D E F R U T O S E -1,6-
BIFOSFATO A FRUTOSE 6-FOSFATO
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 A frutose 1,6-bifosfatase realiza a reação inversa da fosfofrutoquinase
1: a hidrólise da frutose 1,6-bifosfato para a formação de frutose 6-
fosfato, reação energeticamente favorável.
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2. CO N V E R S Ã O D E F R U T O S E -1,6-
BIFOSFATO A FRUTOSE 6-FOSFATO
3. CONVERSÃO DA GLICOSE-6-
FOSFATO EM GLICOSE
 A hidrólise da glicose 6-fosfato
é realizada pela glicose 6-
fosfatase enzima com
atividade oposta à reação
irreversível da hexoquinase, e
fornece uma via
energeticamente favorável
para a formação de glicose
livre.
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GL IC O N E O G Ê N E S E
Permite a síntese de glicose não apenas a partir do piruvato, mas
também de outros intermediários do Ciclo do ácido cítrico (AA).
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BALANÇO ENERGÉTICO PARA A GLICONEOGÊNESE A
PARTIR DE DUAS MOLÉCULAS DE OXALACETATO
ENZIMA ATP/GTP NADH ATP Total
TOTAL -10 ATPs
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VIA DAS PENTOSES-FOSFATO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
 Via alternativa de oxidação de glicose
 Via de produção de ribose 5-fosfato.
 Via de produção de NADPH.
 A via das pentoses consiste de uma parte oxidativa e uma não
oxidativa.
 A via das pentoses ocorre no citosol.
 A energia derivada da glicólise é convertida em poder redutor.
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 A via das pentoses produz NADPH e ribose-5-fosfato.
 O NADPH é necessário para as vias anabólicas, principalmente
ácidos graxos e esteróides (glândulas mamárias, fígado, tecido
adiposo).
Uma segunda função é gerar pentoses para síntese de ácidos
nucléicos (tecidos em crescimento, regeneração e em tumores),
ATP, CoA, NAD, FAD, RNA e DNA.
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VIA D A S PE N T O S E S -FO S FA T O
ME T A B O LIS M O D O S C A R B O ID R A T O S
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ES Q U E M A G E R A L D A V IA
DAS PENTOSES-FOSFATO
A FASE OXIDATIVA PRODUZ PENTOSES-FOSFATO E
NADPH
 A via das pentoses:
1- Parte oxidativa produz NADPH
2- Parte não oxidativa  interconverte açúcares
fosforilados
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RE A Ç Õ E S O X ID A T IV A S D A
VIA DAS PENTOSES-FOSFATO
A F A S E N Ã O O X ID A T IV A R E C IC LA A S
PENTOSES-FOSFATO A GLICOSE-6 FOSFATO
Em tecidos que requerem principalmente NADPH, as pentoses-
fosfato produzidas na fase oxidativa da via são recicladas em
glicose-6-fosfato.
Primeiramente a ribulose-5-fosfato é epimerizada a xilulose-5-
fosfato.
 A seguir, em uma série de rearranjos dos esqueletos de carbono,
seis moléculas de açúcar-fosfato de cinco átomos de carbono são
convertidas a cinco moléculas de açúcar-fosfato com seis átomos
de carbono, completando o ciclo e permitindo a oxidação contínua
de glicose-6-fosfato com a produção de NADPH. A reciclagem
contínua leva finalmente à conversão de glicose-6-fosfato a seis
CO2. 21
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METABOLISMO DO GLICOGÊNIO NOS ANIMAIS
"Nos organismos, desde as bactérias até as plantas e os vertebrados, 
o excesso de glicose é convertido em formas poliméricas de 
armazenamento – glicogênio nos vertebra- dos e em muitos 
microrganismos, amido nas plantas.“
Vertebrados  encontrado principalmente no fígado e no músculo
esquelético podendo representar até 10% do peso do fígado e 1 a
2% do peso do músculo
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ME T A B O LIS M O D O G LIC O G Ê N IO N O S
ANIMAIS
Glicogênio no músculo fornece uma fonte de energia rápida para
o metabolismo aeróbio e anaeróbio.
Glicogênio hepático  reservatório de glicose para os outros
tecidos quando não há glicose disponível (entre as refeições ou no
jejum)  isto é especialmente importante para os neurônios do
cérebro, que não podem usar ácidos graxos como combustível  o
glicogênio do fígado pode ser exaurido de 12 a 24 horas
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DE G R A D A Ç Ã O D O G LIC O G Ê N IO
 Glicogênio (fígado e músculos de mamíferos).
 Liberação do glicogênio é desencadeada por baixos níveis de
glicose no sangue.
 Glicogênio hepático é desdobrado em glicose-6P obtida, que é
hidrolisada para fornecer glicose.
 Liberação de glicose no fígado (degradação do glicogênio) reabastece
o suprimento de glicose sanguínea.
 Nos músculos, a glicose-6P obtida a partir da decomposição do
glicogênio entra diretamente na via glicolítica.
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GL IC O G Ê N E S E
Síntese do glicogênio.
 O glicogênio é sintetizado e degradado por vias diferentes.
 O metabolismo do glicogênio forneceu o primeiro exemplo que
raramente as vias de biossíntese e de degradação operam no
mesmo sentido e, sim em sentidos opostos. Vias separadas
permitem flexibilidade maior, tanto em energética quanto em
controle.
Em 1957, Leloir e colaboradores mostraram que o glicogênio é
sintetizado por uma via metabólica que utiliza uridina difosfato
glicose (UDP-glicose)e não glicose-1-fosfato como doador de glicose
ativada.
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FO R M A Ç Ã O D O G LIC O G Ê N IO A P A R T IR D A
GLICOSE
 Síntese de glicogênio requer energia, que é fornecida pela hidrólise
do UTP.
 Glicose-1P + UTP -- UDP-glicose pirofosforilase- UDP-glicose + Ppi
 Suprimento de UTP: UDP+ATPUTP + ADP
 Adição de UDPG a uma cadeia crescente de glicogênio, formação de
nova ligação α(14).
 Início síntese glicogênio requer um primer (glicogenina).
 Enzima ramificadora: formação de ligações α(16).
 Mecanismos de controle  METABOLISMO DO GLICOGÊNIO:
glicogênio fosforilase, glicogênio sintase.
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GL IC O G Ê N E S E
 A UDP-glicose, doador de glicose na biossíntese de glicogênio, é uma
forma de glicose ativada
 A síntese de UDP-glicose (pela UDP-glicose pirofosforilase) é um
exemplo de tema que aparece várias vezes em bioquímica: muitas
reações de biossíntese são impulsionadas pela hidrólise de
pirofosfato.
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GL IC O G Ê N E S E
Primer : a glicogênio sintase só pode adicionar unidades de glicose,
se a cadeia poliosídica contiver mais de 4 oses, ou seja, pré-
existente. Assim a síntese de glicogênio precisa de um primer.Essa
função é executada pela glicogenina, uma proteína que catalisa
auto-glicosilação de tirosina de uma subunidade por outra. A
glicosilação continua até 5-13 unidades de glicose são adicionadas.
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GLICOGÊNESE
 A cada 10-14 unidades de glicose, uma enzima ramificadora (glicosil
α4:6-transferase) forma as ligações α-1,6 pois a glicogênio sintase só
catalisa a síntese de ligações α-1,4
 A enzima ramificadora transfere últimas 7 unidades de glicose da
posição α-1,4 para a posição α-1,6
As ramificações são importantes porque aumentam a solubilidade
do glicogênio e criam um grande número de radicais terminais que
são os locais de ação da glicogênio fosforilase e da glicogênio
sintase. 33
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