aula.metabolismocarboidratos (1)

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MetabolismoMetabolismo celularcelular –– BioquímicaBioquímica
ConteúdoConteúdoConteúdoConteúdo
y Glicólise e o catabolismo das hexoses
y Princípios de regulação metabólica: glicose e glicogênio
y O ciclo do ácido cítrico
y Oxidação dos ácidos graxosO dação dos ác dos g a os
y Oxidação dos aminoácidos e produção da uréia
y Fosforilação oxidativa e fotofosforilação
Bi í t d b id ty Biossíntese de carboidratos
y Biossíntese de lipídeos
y Biossíntese de aminoácidos nucleotídeos e moléculas 
relacionadas
y Integração do metabolismo
Universidade Federal de Goiás
Instituto de Ciências BiológicasInstituto de Ciências Biológicas
Departamento de Bioquímica 
e Biologia Molecular
METABOLISMO DE CARBOIDRATOSMETABOLISMO DE CARBOIDRATOS
Prof. Dr. Alexandre Melo Bailão
Goiânia, 2009
BIOENERGÉTICA E METABOLISMOBIOENERGÉTICA E METABOLISMO
y Introdução
GLICÓLISE E CATABOLISMO DAS HEXOSESGLICÓLISE E CATABOLISMO DAS HEXOSES
y Biomoléculas mais abundantes;
GLICÓLISE E CATABOLISMO DAS HEXOSESGLICÓLISE E CATABOLISMO DAS HEXOSES
y Funções: energética, reserva, reconhecimento, estrutural,
proteção, coesão entre as células e lubrificantes;
y Poli-hidroxialdeídos ou cetonas;
y Três classes principais: monossacarídios, oligossacarídios e
polissacarídios.
MonossacarídeosMonossacarídeos
D f íli t ld (3 7 b )y Duas famílias: cetoses e aldoses (3 a 7 carbonos)
Gliceraldeído
Glicose
Dihidroxiacetona Frutose
DissacarídeosDissacarídeos
M lt ( li li )y Maltose (glicose+glicose)
y Sacarose (glicose+frutose)
y Lactose (galactose+glicose) Ligação glicosídicaLigação glicosídica
álcool
condensaçãohidrólise
glicoseglicose
α-D-glicopiranosil-(1Æ4)-D-glicopiranose
PPolissacarídeosolissacarídeos
y Polímeros que contêm mais de 20 unidades monossacarídicas
Grânulos de amido
Armazenamento
Homopolissacarídeos EstruturaGrânulos de glicogênio
Exoesqueleto de quitinaCelulose
ETAPAS DE OXIDAÇÃO DA GLICOSEETAPAS DE OXIDAÇÃO DA GLICOSE
y Glicólise Citoplasmay Glicólise
Ci l d K by Ciclo de Krebs
y Fosforilação Oxidativa
Mitocôndria
Dependente 
d O
Independente de 
O2de O2 O2
GLICÓLISEGLICÓLISE
y Via metabólica para obtenção de energia química a partir da
glicose;
y Ocorre no citosol de todas as nossas células;
y Processo anaeróbio;
y Possui duas fases: preparatória e de pagamento;
y Em algumas células é a única forma de obtenção de energiay Em algumas células, é a única forma de obtenção de energia
(glóbulos vermelhos, microrganismos anaeróbios).
Fase preparatória
Fase de pagamento
é CPorque o processo de quebra de 1 molécula de 6 C e 
duas moléculas de 3 C é tão complexo?
y Os intermediários metabólicos são matérias primas necessários
nos processos biossintéticosnos processos biossintéticos
y Otimização da produção de energia
DestinosDestinos do do piruvatopiruvato
glicose
Coenzimas NADH2 ATP
piruvato lactato
O2
O etanolO2
Ciclo de Krebs
e
Fosforilação oxidativa
32 
ATP
y A glicólise é estreitamente regulada:A glicólise é estreitamente regulada:
y Para manter constante os níveis de ATP e intermediários
glicolíticos
y Ajustes na velocidade da glicólise Æ via regulação de
atividades enzimáticas de enzimas como fosfofrutoquinase-1
e piruvato quinase
y Estas enzimas são reguladas pela flutuação de certos
metabólitos chave que refletem as necessidades
metabólicas do momento celular
Destinos do Destinos do piruvatopiruvato sob sob 
condições anaeróbicascondições anaeróbicas
C
O-O Piruvato
Gli
condições anaeróbicascondições anaeróbicas
C
C
CH3
O
Glicose
CH3
DesidrogenaseDesidrogenase
ll
NADH + H+
2 NAD+
lácticaláctica
NAD+
2 Piruvato 2 Lactato2 NADH
C
O-O
Lactato
C
CH3
HHO
ΔG0’ = -25.1 KJ/mol
Fermentação alcoólicaFermentação alcoólica
Glicose + 2ADP + 2Pi
O-O
Piruvato
2 etanol + 2CO2 +2ATP +2H2OC
C
OO
O
CH3
C
O-O OHPiruvatoPiruvatodescarboxilasedescarboxilase
CO2
NADH + H+ NAD+C
C
CH
HHO
CH2
CH3
DesidrogenaseDesidrogenase
NAD
CH3 DesidrogenaseDesidrogenase
alcoólicaalcoólica
EtanolAcetaldeído
y As fermentações microbianas rendem produtos finais com valorç p
comercial Æ metanol; propanol, ác. fórmico, butanol, glicerol, ác.
acético
BalanBalançoço energéticoenergético dada glicóliseglicólise
Ganho líquido de 2ATPS + 2piruvatos + 2NADHy Ganho líquido de 2ATPS + 2piruvatos + 2NADH
y Condições aeróbias Æ completa oxidação do piruvato Æ
produção de ATPs + oxidação do NADH na cadeia de transporte
de elétronsÆ ATPsde elétronsÆ ATPs
y Condições anaeróbias Æ produção líquida de 2 ATPs +
2piruvato/etanol
Vias afluentes da Vias afluentes da glicóliseglicólise
y Degradação do glicogênio e do amido;
Hid óli d di íd ( )y Hidrólise de dissacarídeos (sacarose);
y Diversos monossacarídoes entram em outros pontosy Diversos monossacarídoes entram em outros pontos
na glicólise (frutose).
GLICONEOGÊNESEGLICONEOGÊNESE
•• AnimaisAnimais,, plantasplantas,, fungosfungos ee outrosoutros
microrganismosmicrorganismos
l ll l““produçãoprodução dede
umum novonovo
açúcaraçúcar””
•• PrecursoresPrecursores:: piruvatopiruvato,, glicerolglicerol,,
lactatolactato ee algunsalguns aaaa
•• AltamenteAltamente conservadaconservada
•• OcorreOcorre nono fígadofígado ee córtexcórtex renalrenal
•• FunçãoFunção:: sanguesangueÆÆ outrosoutros tecidostecidos
•• ExercícioExercício ÆÆLactatoLactato ÆÆ fígadofígado ÆÆ
glicoseglicoseÆÆsanguesangue
•• PlantasPlantasÆÆ gordurasgordurasÆÆ emem glicoseglicose
•• GlicoseGlicose éé umum precursorprecursor ÆÆ paredeparede
celularcelular,, nucleotídeosnucleotídeos,, coenzimascoenzimas,,
glicoproteínasglicoproteínas ee glicolípídiosglicolípídios……
NãoNão sãosão apenasapenas duasduas viasviaspp
metabólicasmetabólicas fluindofluindo emem
direçõesdireções contráriascontrárias!!!!!!!!
Molécula inicial/final
DuasDuas viasvias ocorremocorrem nono
citosolcitosol ee necessitamnecessitam dede
regulaçãoregulação dede regulaçãoregulação
recíprocarecíproca ee coordenadacoordenada
Produtos/precursores
recíprocarecíproca ee coordenadacoordenada
GlicóliseGlicólise ee
neoglicogêneseneoglicogênese sãosãoneoglicogêneseneoglicogênese sãosão
irreversíveisirreversíveis
UmaUma dasdas viasvias dede
conversãoconversão dede piruvatopiruvato
emem PEPPEP
Ciclo de Ciclo de CoriCori
Vias alternativas de conversão de Vias alternativas de conversão de piruvatopiruvato em PEPem PEP
•• TransporteTransporte dodo oxaloacetatooxaloacetato parapara•• TransporteTransporte dodo oxaloacetatooxaloacetato parapara
oo citosolcitosol viavia malatomalato ÆÆ
importanteimportante??????
•• [NADH]/[NAD+][NADH]/[NAD+] 88 xx 1010‐‐44 nono•• [NADH]/[NAD+][NADH]/[NAD+] 88 xx 1010 nono
citosolcitosol ÆÆ 101055 vezesvezes menormenor queque nana
mitocondriamitocondria!!!!!!
•• NecessidadeNecessidade dede reciclagemreciclagem dosdos
equivalentesequivalentes redutoresredutores
•• MoveMove equivalentesequivalentes redsutoresredsutores dadaMoveMove equivalentesequivalentes redsutoresredsutores dada
mitocondriamitocondria parapara oo citosolcitosol ÆÆ
balanceamentobalanceamento dodo NADHNADH produzidoproduzido ee
consumidoconsumido nana gliconeogênesegliconeogênese
DesviosDesvios adicionaisadicionais dada gliconeogênesegliconeogênese emem relaçãorelação à à 
glicóliseglicólise
GliconeogêneseGliconeogênese é é energicamenteenergicamente dispendiosadispendiosa
OsOs intermediáriosintermediários dodo ciclociclo
dodo ácidoácido cítricocítrico ee algunsalguns
aminoácidosaminoácidos sãosãoaminoácidosaminoácidos sãosão
gliconeogênicosgliconeogênicos
Via das Via das pentosespentoses fosfatofosfato parapara oxidaçãooxidação dada glicoseglicose
•• GlisoseGlisose‐‐66PPapresentaapresenta outrosoutros
destinosdestinos catabólicoscatabólicos
•• PrincipaisPrincipais produtosprodutos:: NADPHNADPH ee
riboseribose ‐‐55PP
•• NADPHNADPH ÆÆ agenteagente redutorredutor nasnas•• NADPHNADPH ÆÆ agenteagente redutorredutor nasnas
viasvias anabólicasanabólicas ee protegeprotege contracontra
danosdanos oxidativosoxidativos dodo HH22OO22
•• TecidosTecidos comcom altaalta taxataxa dede•• TecidosTecidos comcom altaalta taxataxa dede
síntesesíntese dede ácidosácidos graxosgraxos
((fígadofígado,, adiposoadiposo,, glândulasglândulas
mamáriasmamárias)) ouou colesterolcolesterol ee
hormônioshormônios esteróidesesteróides ((fígadofígado ,,
glândulasglândulas adrenaisadrenais ee gônodasgônodas))
ÆÆ requeremrequerem NADPHNADPH
produzidoproduzido porpor estaesta viaviaproduzidoproduzido porpor estaesta viavia..
FaseFase oxidativa oxidativa dada via das via das pentosespentoses fosfatofosfato
ProteçãoProteção contra contra estresseestresse oxidativooxidativo -- NADPHNADPH
•• CélulasCélulas dada córneacórnea ee eritrócitoseritrócitos sãosão constantementeconstantemente expostasexpostas aoao oxigêniooxigênioÆÆ
radicaisradicais livreslivres
•• ManutençãoManutenção dede umauma atmosferaatmosfera•• ManutençãoManutenção dede umauma atmosferaatmosfera
redutoraredutora ÆÆ prevençãoprevenção dede danosdanos
oxidativosoxidativos dede lipídeoslipídeos,, proteínasproteínas,, ácác..
nucleicosnucleicos
•• ReduçãoRedução dodo HH22OO22 ÆÆ glutationaglutationa
reduzidareduzida,, glutationaglutationa peroxidaseperoxidase
•• ReduçãoRedução dada glutationaglutationa oxidadaoxidada•• ReduçãoRedução dada glutationaglutationa oxidadaoxidada
emem reduzidareduzida ÆÆ glutationaglutationa
redutaseredutase ee NADPHNADPH
FaseFase nãonão--oxidativa oxidativa dada via das via das pentosespentoses fosfatofosfato
•• CatalisadaCatalisada porpor trêstrês enzimasenzimas:: epimeraseepimerase,, transaldolasetransaldolase ee transcetolasetranscetolase
•• ConversãoConversão dada riboseribose‐‐55PP emem glicoseglicose‐‐66PP ÆÆ semsem consumoconsumo dede ATPATP ee
equivalentesequivalentes redutoresredutores
•• 66 moléculasmoléculas dede 55CCÆÆ produzproduz 55 moléculasmoléculas dede 66CC
DestinosDestinos dada glicoseglicose--6P 6P –– glicóliseglicólise e via das pentose e via das pentose fosfatofosfato
•• DependeDepende dada necessidadenecessidade celularcelular ee dada disponibilidadedisponibilidade dede NADPNADP++
•• AltosAltos níveisníveis dede NADPHNADPHÆÆ glicóliseglicólise
•• NiveisNiveis dede NADP+NADP+ aumentamaumentam ((tecidostecidos comcom altaalta atividadeatividade biossintéticabiossintética))ÆÆ viavia•• NiveisNiveis dede NADP+NADP+ aumentamaumentam ((tecidostecidos comcom altaalta atividadeatividade biossintéticabiossintética))ÆÆ viavia
dasdas pentosespentoses fosfatofosfato
“a produção de glicogênio no fígado a partir de ácido lático
estabelece uma conexão importante entre os
t b li l h áti O li ê i lmetabolismos muscular e hepático. O glicogênio muscular
torna‐se disponível como acúcar sanguíneo através da
intervenção do fígado, e a glicose sanguíne é, então,
convertida em glicogênio muscular. Existe, portanto, um
ciclo completo da molécula da glicose no corpo… A
epinefrina acelera este ciclo na sentido músculo fígadoepinefrina acelera este ciclo na sentido músculo fígado…
Por outro lado, a insulina acelera o ciclo na direção
sangue músculo…
C F Cori and G T Cori article in Journal ofC. F. Cori and G. T. Cori, article in Journal of
Biological Chemistry, 1929
PRINCÍPIOS DE REGULAÇÃO PRINCÍPIOS DE REGULAÇÃO 
METABÓLICA: GLICOSE E GLICOGÊNIOMETABÓLICA: GLICOSE E GLICOGÊNIO
•• RegulaçãoRegulação metabólicametabólicaÆÆ tematema centralcentral nana bioquímicabioquímica
•• CaracterísticasCaracterísticas maismais interessantesinteressantes dada célulacélula
•• MilharesMilhares dede enzimasenzimas ÆÆ éé provávelprovável queque nenhumanenhuma escapeescape dede algumalgum
tipotipo dede regulaçãoregulação
ãã ÆÆ (( ll)) ãã•• DivisãoDivisão emem viasvias ÆÆ convenienteconveniente ((masmas essencialessencial)) parapara aa compreensãocompreensão
•• CadaCada viavia metabólicametabólica estáestá conectadasconectadas comcom asas outrasoutras viasvias emem umauma
rederede metabólicametabólica multidimensionalmultidimensional
•• GlicoseGlicose‐‐66PPÆÆmetabólitometabólito compartilhadocompartilhado porpor váriasvárias viasvias metabólicasmetabólicas
•• CélulaCélula “decide”“decide” ÆÆ destinodestino dada glicoseglicose‐‐66PP ÆÆ afetaafeta todastodas asas outrasoutras
viasvias nasnas quaisquais esteeste metabólitometabólito éé umum intermediáriointermediário
•• DirecionamentoDirecionamento metabólitometabólito ÆÆ efetuadoefetuado porpor meiomeio dede mecanismosmecanismos
dede regulaçãoregulação ÆÆ reguladoresreguladores ÆÆ afetamafetam aa atividadeatividade enzimáticaenzimática ÆÆg çg ç gg
““ligandoligando ouou desligandodesligando”” viasvias metabólicasmetabólicas específicasespecíficas
•• AA alocaçãoalocação dede metabólitosmetabólitos ÆÆ LouisLouis
PasteurPasteur
•• MudançaMudança levedurasleveduras::
•• AeróbicaAeróbicaÆÆ anaeróbicaanaeróbica
•• ↑↑ consumoconsumo dede glicoseglicose ((1010x)x)
•• semsem notáveisnotáveis alteraçõesalterações nasnas [ATP][ATP]
ouou outrosoutros váriosvários metabólitosmetabólitos
celularescelulares
•• AA célulascélulas temtem aa capacidadecapacidade dede
ii t dt dgerenciargerenciar todostodos osos processosprocessos
metabólicosmetabólicos simultaneamentesimultaneamente ––
obtendoobtendo cadacada produtoproduto nana quantidadequantidade
necessárianecessária,, nono tempotempo corretocorreto,, emempp
condiçõescondições adversasadversas,, ee semsem gerargerar
vestígiosvestígios –– oo queque éé umauma realizaçãorealização
espantosaespantosa..
Metabolismo do glicogênioMetabolismo do glicogênio
EE dd lili ÆÆ li ê ili ê i // idid•• ExcessoExcesso dede glicoseglicoseÆÆ glicogênioglicogênio//amidoamido
•• FígadoFígado//músculomúsculo –– 1010%%//11‐‐22%%
•• PolímeroPolímero ÆÆ reduçãoredução dada osmolaridadeosmolaridade dada glicoseglicose nono citoplasmacitoplasma celularcelular ––PolímeroPolímero ÆÆ reduçãoredução dada osmolaridadeosmolaridade dada glicoseglicose nono citoplasmacitoplasma celularcelular
00..44MMÆÆ 00..0101uMuM
•• PartículaPartícula dede glicogênioglicogênioÆÆ 5555..000000 glicoseglicoseÆÆ 22..000000 extremidadesextremidades redutorasredutoras
•• AssociamAssociam 2020 aa 4040 partículaspartículas
•• VisíveisVisíveis microscopiasmicroscopias eletrônicaeletrônica ÆÆ animaisanimais alimentadosalimentados ÆÆ ausentesausentes
apósapós 2424hh jejumjejumapósapós 2424hh jejumjejum..
Hidrólise do glicogênioHidrólise do glicogênio
•• AA hidrólisehidrólise dodo glicogênioglicogênioÆÆ glicoseglicose parapara
glicóliseglicólise
Gli ê iGli ê i f f ilf f il ii dd•• GlicogênioGlicogênio fosforilasefosforilase,, enzimaenzima dede
desramificaçãodesramificação dodo glicogênioglicogênio ee
fosfoglicomutasefosfoglicomutase
•• LigaçõesLigações ((αα11ÆÆ44)) ee ((αα11ÆÆ66))
•• ConversãoConversão dada glicoseglicose‐‐11PP emem 66PP
•• MúsculoMúsculoÆÆ glicóliseglicólise
•• FígadoFígado ÆÆ aumentaraumentar osos níveisníveis dede
glicoseglicose sanguíneasanguínea
•• RERE ÆÆ fígadofígado ee rinsrins ÆÆ glicoseglicose 66‐‐
fosfatasefosfatase
SínteseSíntese de de glicogênioglicogênio
fosfoglicomutase
•• GrupoGrupo doadordoador dede glicoseglicose éé UDPUDP‐‐glicoseglicose
•• TambéTambé utilizadoutilizadoÆÆ deoxiribosedeoxiribose ee ácác.. AscórbicoAscórbico
•• ReaçãoReação irreversívelirreversível
•• NucleotídeoNucleotídeo interagirinteragir comcom váriosvários sitiossitios nasnas enzimasenzimas
•• ÓtimoÓtimo grupogrupo doadordoador
M ãM ã dd d id i dd úú•• MarcaçãoMarcação dodo destinodestino dodo açúcaraçúcar
•• OcorreOcorre emem todostodososos tecidostecidos ÆÆ predominantepredominante nono fígadofígado ee músculosmúsculos
esqueléticosesqueléticos
•• PrecursorPrecursor:: glicoseglicose‐‐66PP
•• FosfoglicomutaseFosfoglicomutase UDPUDP glicoseglicose•• FosfoglicomutaseFosfoglicomutase,, UDPUDP‐‐glicoseglicose
pirofosforilasepirofosforilase,, glicogênioglicogênio sintasesintase
((αα11ÆÆ44)) ee glicosilglicosil ((αα44ÆÆ66)) transferasetransferase
Glicosil (4Æ6)‐transferase
ComoComo éé iniciadainiciada aa síntesesíntese dede umauma novanova moléculamolécula dede
glicogênioglicogênio??g gg g
•• GlicogênioGlicogênio sintasesintase ÆÆ necessitanecessita dede umum polímeropolímero ((αα11ÆÆ44)) iniciadoriniciador dede 88
monômerosmonômeros
•• CadeiaCadeia inicialinicial dede poliglicosepoliglicose::CadeiaCadeia inicialinicial dede poliglicosepoliglicose::
•• GLICOGENINAGLICOGENINA
•• PartículaPartícula dede glicogênioglicogênio ÆÆ
atéaté 1212 camadascamadas dede fileirasfileiras
RegulaçãoRegulação de de viasvias metabólicasmetabólicas
•• AsAs viasvias metabólicasmetabólicas dede carboidratoscarboidratos ÆÆ essenciaisessenciais parapara sobrevivênciasobrevivênciaÆÆ
mecanismosmecanismos regulatóriosregulatórios complexoscomplexosmecanismosmecanismos regulatóriosregulatórios complexoscomplexos
•• GarantidoGarantido fluxofluxo dede metabólitosmetabólitos atravésatravés dede umum via,via, nana direçãodireção corretacorreta ee
nana taxataxa corretacorreta parapara responderresponder asas circunstânciascircunstâncias celularescelulares dede umum
momentomomento
•• AsAs circunstânciascircunstâncias celularescelulares podempodem mudarmudar drasticamentedrasticamente
E í iE í i i ãi ã tid dtid d dd di tdi t•• Exercício,Exercício, composiçãocomposição ee quantidadequantidade dada dietadieta
•• CombustíveisCombustíveis (glicose)(glicose) entramentram nana célulacélula ee produtos(COprodutos(CO22)) deixamdeixam aa célulacélula
ÆÆentretantoentretanto aa massamassa ee aa composiçãocomposição nãonão variamvariam
•• CélulasCélulas estãoestão emem estadoestado dede equilíbrioequilíbrio dinâmicodinâmico
quando v1 = v2, [S] é constante
•• EstadoEstado dede equilíbrioequilíbrio éé perturbadoperturbado ÆÆ osos fluxosfluxos dede viasvias temporariamentetemporariamenteEstadoEstado dede equilíbrioequilíbrio éé perturbadoperturbado ÆÆ osos fluxosfluxos dede viasvias temporariamentetemporariamente
perturbadosperturbados desengatilhadesengatilha mecanismosmecanismos regulatóriosregulatórios dede cadacada viavia ÆÆ retornoretorno dada
célulacélula aoao estadoestado dede equilíbrioequilíbrio ‐‐ homeostasehomeostase
•• EvoluçãoEvolução ÆÆ organismosorganismos adquiriramadquiriram umauma coleçãocoleção dede mecanismosmecanismos
regulatóriosregulatórios parapara manutençãomanutenção dada homeostasehomeostase emem níveisníveis molecular,molecular, celularcelular ee
organismoorganismoorganismoorganismo
•• importânciaimportância dosdos mecanismosmecanismos regulatóriosregulatóriosÆÆ refletidarefletida nono altoalto númeronúmero dede
genesgenes regulatóriosregulatórios (aprox(aprox.. 40004000 homem)homem)
•• AgemAgem emem diferentesdiferentes escalasescalas dede tempotempo;; diferentesdiferentes sensibilidadessensibilidades
•• AA manutençãomanutenção dada concentraçãoconcentração dede ATPATP éé essencialessencial
•• HormôniosHormônios
•• EnzimasEnzimas regulatóriasregulatórias respondemrespondem aa mudançasmudanças nasnas concetraçõesconcetrações dede
metabólitosmetabólitosmetabólitosmetabólitos
•• FluxoFluxo atravésatravés dede umauma viavia bioquímicabioquímica dependedepende dada atividadeatividade dasdas enzimasenzimas
queque catalisamcatalisam cadacada passopasso naquelanaquela viavia..
AA atividadeatividade enzimáticaenzimática podepode serser alteradaalterada dede diversasdiversas maneirasmaneiras
RegulaçãoRegulação coordenadacoordenada ee recírpocarecírpoca dada glicóliseglicólise ee dada
gliconeogênesegliconeogênese
AsAs isoenzimasisoenzimas hexoquinasehexoquinase dodo músculomúsculo ee fígadofígado sãosão
diferencialmentediferencialmente afetadasafetadas porpor seusseus produtosprodutos
kiki ÆÆ ú lú l•• HexokinaseHexokinase II‐‐IIIIIIÆÆmúsculomúsculo
•• AltaAlta afinidadeafinidade;; Km=Km=00..11mMmM
•• InibidaInibida pelopelo substratosubstrato•• InibidaInibida pelopelo substratosubstrato
•• HexokinaseHexokinase IVIVÆÆ fígadofígado
•• KmKm 1010mMmM >> sanguesangue 44 aa 55mMmMKmKm 1010mMmM >> sanguesangue 44 aa 55mMmM
•• RegulaRegula aa [[glicoseglicose]] sanguíneasanguínea
•• NãoNão éé inibidainibida pelopelo substratosubstratopp
•• InibiçãoInibição porpor sequestrosequestro
AA fosfofrutoquinasefosfofrutoquinase‐‐11 sofresofre regulaçãoregulação alostéricaalostérica complexacomplexa
•• GlicoseGlicose‐‐66PPÆÆ diferentesdiferentes destinosdestinos::
•• PentosePentose fosfatofosfatoPentosePentose fosfatofosfato
•• GlicóliseGlicólise
•• SínteseSíntese dede glicogênioglicogênio
•• PFKPFK‐‐11 condenacondena aa glicoseglicose atravésatravés dada
glicóliseglicólise
ibidibid ilil CC áá GG dd d id i ll
RegulaçãoRegulação dada atividadeatividade dada piruvatopiruvato quinasequinase
•• InibidaInibida porpor ATPATP acetilacetil‐‐CoACoA ee ácác.. GraxosGraxos dede cadeiacadeia longalonga
•• AA dodo fígadofígado éé inibidainibida porpor fosoforilaçãofosoforilação
•• GlucagonGlucagon ÆÆ adenilatoadenilato ciclaseciclase ÆÆ ↑↑cAMPcAMP ÆÆ proteínaproteína quinasequinase•• GlucagonGlucagon ÆÆ adenilatoadenilato ciclaseciclase ÆÆ ↑↑cAMPcAMP ÆÆ proteínaproteína quinasequinase
dependentedependente dede cAMPcAMP
•• NoNo músculomúsculoÆÆ↑↑cAMPcAMP ((adrenalinaadrenalina))ÆÆ↑↑ quebraquebra dodo glicogênioglicogênio ee glicóliseglicólise
ÆÆpreparopreparo parapara reaçãoreação dede lutaluta‐‐ouou‐‐fugafuga..
AA gliconeogênesegliconeogênese éé reguladaregulada emem váriosvários passospassos
•• PiruvatoPiruvato precursorprecursor dada neoglicogêneseneoglicogênese
•• PontoPonto dede partidapartida ÆÆ definiçãodefinição dodo destinodestino –– piruvatopiruvato
carboxilasecarboxilasecarboxilasecarboxilase
•• AltosAltos índicesíndices dede AcetilAcetil‐‐CoACoA
•• DegradaçãoDegradação dede ácác.. GraxosGraxosg çg ç
•• AltosAltos índicesíndices dede NADHNADH ÆÆ inibiçãoinibição dodo ciclociclo dede
KrebsKrebs
•• INIBIÇÃOINIBIÇÃO DADA PIRUVATOPIRUVATO CARBOXILASECARBOXILASE
AA FBPaseFBPase‐‐11 éé oo segundosegundo pontoponto dede regulaçãoregulação dada gliconeogênesegliconeogênese
AA frutosefrutose 22,,66‐‐bifosfatobifosfato éé umum potentepotente reguladorregulador dada glicóliseglicólise ee
dada gliconeogênesegliconeogênese
•• MediadorMediador dada respostaresposta hormonalhormonal dada glicoseglicose//gliconeogênesegliconeogênese
•• RefleteReflete oo nívelnível dede glucagonglucagon nono sanguesangue
AA frutosefrutose 22,,66‐‐bifosfatobifosfato éé umum potentepotente reguladorregulador dada glicóliseglicólise ee
dada gliconeogênesegliconeogênese
•• NiveisNiveis controladoscontrolados porpor fosfofrutoquinasefosfofrutoquinase‐‐22 ee frutosefrutose 22,,66‐‐bifosfatasebifosfatase
•• ÚnicaÚnica enzimaenzima comcom asas duasduas atividadesatividades
ÆÆ•• GlucagonGlucagon refletereflete baixabaixa glicoseglicose sanguíneasanguíneaÆÆ gliconeogênesegliconeogênese
RegulaçãoRegulação coordenadacoordenada dada sítesesítese e do e do 
consumoconsumo dodo glicogênioglicogênioconsumoconsumo do do glicogênioglicogênio
•• MobilizaçãoMobilização dodo glicogênioglicogênioÆÆ glicogênioglicogênio fosforilasefosforilase
•• RegulaçãoRegulação dada mobilizaçãomobilização éé sobresobre estaesta enzimaenzima
•• AA glicogênioglicogênio fosforilasefosforilase ilustrailustra comocomo asas izoenzimasizoenzimas desempenhamdesempenham seusseus
papéispapéis tecidotecido‐‐específicoespecíficopapéispapéis tecidotecido específicoespecífico
RegulaçãoRegulaçãodada glicogênioglicogênio fosforilasefosforilase no no músculomúsculo
Regulação covalenteRegulação covalenteRegulação Regulação alostéricaalostéricag çg ç
RegulaçãoRegulação dada glicogênioglicogênio fosforilasefosforilase hepáticahepática
•• OO sítiosítio alostéricoalostérico dada regulaçãoregulação porpor glicoseglicose permitepermite aa açãoação dada enzimaenzima comocomo
umum sensorsensor dede glicoseglicose respondendorespondendo apropriadamenteapropriadamente aa glicoseglicose sanguíneasanguíneaumum sensorsensor dede glicoseglicose respondendorespondendo apropriadamenteapropriadamente aa glicoseglicose sanguíneasanguínea
CascataCascata do do mecanismosmecanismos de de açãoação do glucagon e do glucagon e dada epinefrinaepinefrina
A A glicogênioglicogênio sintase sintase tambémtambém é é reguladaregulada porpor
fosforilação/fosforilação/defosforilaçãodefosforilação
•• AA glicogênioglicogênio sintasesintase quinasequinase 33 éé ptnptn regulatóriaregulatória maismais importanteimportante
A A glicogênioglicogênio sintase sintase quinasequinase 3 media as 3 media as açõesações dada insulinainsulina
Controle da síntese do glicogênio a partir da glicose sanguínea nos Controle da síntese do glicogênio a partir da glicose sanguínea nos 
miócitosmiócitos
A A fosfoproteínafosfoproteína fosfatasefosfatase 1 é central no 1 é central no metabolismometabolismo do do glicogênioglicogênio
•• PPPP11 ÆÆ removeremove gruposgrupos fosforilfosforil dede todastodas asas 33 enzimasenzimas fosforiladasfosforiladas emem•• PPPP11 ÆÆ removeremove gruposgrupos fosforilfosforil dede todastodas asas 33 enzimasenzimas fosforiladasfosforiladas emem
respostaresposta aoao glucagonglucagon ee epinefrinaepinefrina:: glicogênioglicogênio sintase,sintase, glicogenioglicogenio fosforilasefosforilase ee
fosforilasefosforilase quinasequinaseÆÆ InsulinaInsulina estimulaestimula aa síntesesíntese dodo glicogênioglicogênio ativandoativando PPPP11 ee
inativandoinativando GSKGSK33inativandoinativando GSKGSK33
•• NãoNão existeexiste livrelivre nono citosolcitosol ÆÆ fortementefortemente ligadaligada aa proteínaproteína dede
direcionamentodirecionamento aoao glicogênioglicogênio
SinaisSinais hormonaishormonais e e alostéricosalostéricos
coordenamcoordenam o o metabolismometabolismo de de 
carboidratoscarboidratoscarboidratoscarboidratos
DiferençaDiferença nana regulaçãoregulação do do metabolismometabolismo de de carboidratoscarboidratos entre entre osos
tecidostecidos muscular e muscular e hepáticohepático
•• MúsculoMúsculo::•• MúsculoMúsculo::
•• OO músculomúsculo utilizautiliza seuseu estoqueestoque dede glicogeniosglicogenios somentesomente parapara suasua
própriaprópria demandademanda
•• ProduçãoProdução dede ATPATPÆÆ controladacontrolada pelapela glicóliseglicólise
•• AA maquinariamaquinaria dada gliconeogênesegliconeogênese éé ausenteausente nono tecidotecido muscularmuscular