Metabolismo de carboidrato

Prévia do material em texto

Glicólise
A glicose entra no eritrocito por difusao facilitada atras do transportador de glicose independente de 
insulina, GLUT-1.
1. Via Glicolitica
 1.1 Primeira etapa:
Depois que a glicose entra na célula por meio da GLUT-1, ela é fosforilada a Glu-6-P (glicose-6-
fosfato), catalizada pela enzima hexoquinase, sendo 1 moleca de ATP consumida ou investida. Reação 
irreversivel.
1.2 Segunda etapa:
A enzima fosfoglicose isomerase transforma a Glu-6-P em Fru-6-P, por uma reação reversivel.
1.3 Terceira etapa:
Nesta etapa a Fru-6-P, é então fosforilada no carbono 1 pela enzima fosfofrutocinase-1(PFK-1), 
gerando um intermediário a frutose 1,6-bifosfato (Fru-1,6- BP), consumindo assim 1 mol de ATP, nesta 
reação irreversivel.
 1.4 Quarta etapa:
Através de uma reação aldo-reversa, a Fru-1,6-BP é clivada em duas trioses fosfatadas, reação de 
aldolase. Assim, é formada a di-hidroxiacetona fosfato e gliceraldeido-3-fosfato. Somente o 
gliceraldeido-3-fosfato continua nesta via.
1.5 Quinta etapa:
Caso haja acumulo de di-hidroxiacetona fosfato, ela será convertida a gliceraldeido-3-fosfato pela 
enzima triose fosfato isomerase. Assim, ambas as metades da moleca de glicose são metabolizadas a 
lactato.
 1.6 Sexta etapa: 
A enzima gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase(GAPDH) cataliza a reação de oxidação do grupamento
aldeido do gliceraldeido-3-fosfato a acido carboxilico e a energia disponivel dessa reação de oxidação é
utilizada, em parte, para capturar um fosfato de meio citoplasmatico como um acilfosfato. Essa reação 
gera um composto de alta energia, o 1,3-biosfosfoglicerato(1,3-BPG). A coenzima NAD+ é 
simultaneamente reduzida a NADH.
1.7 Sétima etapa:
A fosfoglicerato cinase (PGK) catalisa a transferencia do grupamento fosfato de alta energia acilfosfato
do 1,3-BPG para o ADP, formando ATP. Assim, essa reação de fosforilação em nivel de substrado rende
o primeiro ATP produzido na glicolise. O grupamento fosfato remanescenteno 3-fosfoglicerato é um 
ester fosfato e não tem energia suficiente para fosforilar o ADP, assim uma serie de reações de 
isomerização e deisdratação são necessarias para converter o fosfoester em fosfoenol de alta energia.
A primeira etapa é deslocar o fosfato para o C2 do glicerato, convertendo 3-fosfoglicerato em 2-
fosfoglicerato, reação catalisada pela enzima fosfoglicerato mutase. As mutases catalizam a 
trasnferencia de grupamentos funcionais dentro de uma mesma molecula. 
O 2-fosfoglicerato sofre então uma reação de desidratação catalisada pela enolase, rendendo um 
composto de alta energia, o fosfoenolpiruvato (PEP). O PEP é o substrado da piruvato cinase para 
fosforilar um ADP, gerando piruvato e o segundo ATP, novamente atraves da fosforilação em nivel de 
substrado. A fosfoglicerato cinase e a piruvato cinase catalisam a fosforilação em nivel de substrato, 
reações que geram ATP ns glicolise, rendendo dois moles de ATP por mol de triose fosfato ou um total 
de quatro moles de ATP por mol de Fru-1,6-BP. Apos o ajuste para o ATP investindo nas reações de 
hexocinase e da PFK- 1, o saldo liquido final é de 2 moles de ATP por mol de glicose convertido a 
piruvato.
• Lactato desidrogenase (LDH)
Devido à um deficit de 4 hidrogenios na glicolise pela reação do NAD duas vezes, é preciso que ocorra 
um mecanismo para que esse balanço se restabeleça. Assim, a oxidação do NADH é realizada sob 
condiçoes anaerobicas pela lactato desidrogenase (LDH), enzima que catalisa a redução do piruvato a 
lactato pelo NADH + H+, regenerando o NAD+. Em mamiferos, todas as celulas possuem a LDH, e o 
lactato é o produto final da glicolise sob condiçoes anerobicas. Sob condiçoes anaerobicas, a 
mitocondria oxida o NADH a NAD+ e converte o piruvato em CO2 e H2O, assim o lactato não é 
formado.
• Fermentação
Durante a fermentação em leveduras, a via glicolitica é identica à das celulas vermelhas 
sanguineas(CVS), exceto pela conversão do piruvato à etanol. O piruvato é primeiramente 
descarboxilado pela piruvato descarboxilases a acetaldeido, liberando CO2. O NADH produzido na 
reação da GAPDH é então reoxidado pela alcool desidrogenase regenerando o NAD+ e produzindo 
etanol. Este é um composto toxico, e as leveduras morrem quando a concentração de etanol no meio 
atinge cerca de 12%, a concentração aproximada de alcool em vinhos naturais.
2. Regulação da glicolise em eritrocitos:
2.1 Hexocinase:
A hexocinase ao se ligar no N-terminal da Glc-6-P inibe a atividade enzimatica e a produção de Glc-6-P
no sitio ativo do dominio C-terminal.
2.2 Fosfofrutocinase-1 (PFK-1):
A alta concentração de ATP, faz com que haja a inibição da PFK-1 ao tranformar a Fru-6-P para Fru-
1,6-BP. A transformção de ATP em AMP ativa PFK-1, a ADP tambem atenua a inibição da PFK-1. 
Quando o ATP é consumido e o ADP aumenta, o AMP é formado pela reação da adenilato cinase. O 
aumento das concentrações de AMP atenua a inibição da PFK-1 pelo ATP, ativando a glicolise.
2 ADP---->/<----- ATP + AMP
2.3 Piruvato cinase:
A piruvato cinase no figado é alostericamente ativada por Fru-1,6-BP, o produto da reação da PFK-1. 
Esse processo pode ser importante nos eritrocitos para limitar o acumulo de intermediarios do tipo 
trioses fosfato reativos no citosol.
 3. Sintese de 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG)
É o principal intermediario fosforilado no eritrocito. Ele é um efetor alosterico negativo da afinidade da 
HB pelo O2,ou seja, ele diminui a afinidade da hemoglobina pelo O2 nos tecidos perifericos.
Em locais de grande altitude, sua preseneça aumenta em decorrencia da necessidade de mais O2 para os 
tecidos, além de aumentar em doenças pulmonares obstrutivas cronicas e na anemia, quando a tensão de 
O2 e a saturação da hemoglobina diminuem no pulmão. As Hbfetais são menos sensiveis a esse 
compostro, devido a transferencia eficiente de O2 atraves da placenta da HbA para a HbF.
 4. Via das pentoses fosfato:
É uma via citosolica presente em todas as celulas, assim chamada por ser a via principal de formação de 
pentoses fosfato para a sintese de nucleotideos e posterior incorporaçãoas DNA e RNA. Se ramifica na 
glicolise na etapa de formação da Glc-6-P, dai sua designação alternativa, de desvio da hexose 
monofosfato. Seu principal produto é o NADPH. Em tecidos que tem biossintese ative de lipidios, o 
NADPH é usado em reações redox necessarias para a biossintese de colesterol, sais biliares, hormonios 
esteroides e triglicerideos. É usado também no figado para desintoxicação. É divida em 2 etapas, uma 
irreversivel que gera tanto NADPH quanto pentoses fosfato, e em um estagio de interconversão 
reversivel, no qual o excesso de pentoses fosfato é convertido em intermediarios da via glicolitica. O 
NADPH também reduz um tripeptideo contendo cisteina, a glutationa (GSH).
 4.1 Estágio redox da via das pentoses fosfato- Sintese de NADPH:
Produzido na primeira e na terceira etapa. Na primeira etapa da via, a reação da Glc-6-P desidrogenase 
(G6PDH) produz NADPH pela oxidação da Glc-6-P a ácido 6-fosfogliconico lactona, um ester de 
açúcar ciclico. A lactona é hidrolisada a ácido 6-fosfogliconico pela lactonase. A descarboxilação 
oxidativa do 6-fosfogliconato, catalisada pela 6-gliconato desidrogenase, gera uma cetose, a ribulose-5-
fosfato, mais 1 mol de CO2 e o segundo mol de NADPH.
 4.2 Estágios de interconversão da via das pentose-fosfato
Como mostrado na figura 12.10, duas moleculas de ribulose-5-fosfato, o primeiro produto pentose do 
estagio redox, saso convertidas em produtos separados: uma molecula é isomerizada a uma aldose, a 
ribose-5-fosfato, e a outra sofre epimerização à xilulose-5-fosfato. A transcetolase catalisa então a 
transferencia de dois carbonos da xilulose-5-fosfato para a ribose-5-fosfato, resultando em uma cetose 
de sete carbonos, a sedoeptulose-7-fosfato, e em um açúcar de tres carbonos,o gliceraldeido-3-fosfato. 
A translocase, por sua vez, catalisa a transferencia de tres carbonos entre os dois produtos da 
transcetolase, da sedoeptulose-7-fosfato para o gliceraldeido-3-fosfato, resultando no primiero 
intermediarioda via glicolitica, a Fru-6-fosfato, e em uma eritrose-4-fosfato residual. Uma terceira 
molecula de xilulose-5-fosfato dos dois carbonos para a eritrose-4-fosfato em uma segunda reação de 
transcetolase, gerando uma segunda molecula de Fru-6-P e uma molecula de gliceraldeido-3-fosfato, e 
ambas entram na via glicolitica.
Assim, tres açucares fosfato de cinco carbonos(ribulose-5-fosfato) formados no estagio redox da via das 
pentoses fosfatos são convertidos em intermediarios da glicolise, sendo um com tres carbonos 
(gliceraldeido-3-fosfato) e dois com seis cabonos(frutose-6-fosfato). Nas CVS, esses intermediarios da 
via glicolitica normalmente continuam a via gerando lactato, mostrando que a glicose é só 
temporariamente desviada da via central da glicolise. 
 4.3 Funçao da via das pentoses fosfato na célula vermelha
A glutationa (GSH) tem uma variaedade de funções protetoras na celula. A glutationa peroxidase (Gpx) 
é encontrada em todas as celulas e utiliza a GSH para desintoxicação do peroxido de hidrogenio e 
peroxidos inorganicos(lipidios) no citosol e nas membranas celulares. Como a Gpx contem residuo 
seleno-cisteína em seu sitio ativo, o selenio, o qual é necessario em pouca quantidade na dieta, é 
frequentemente descrito como um nutriente antioxidante. 
Ela também age como um tampão sulfidrila intracelular, mantendo os grupamentos -SH expostos nas 
proteinas e enzimas no estado reduzido.
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn