AULA 2 MET GLICOLISE 2016

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CALENDÁRIO
DATA
MATERIA DA AULA
06/05
GLICÓLISEE FERMENTAÇÃO
13/05
CICLO DEKREBS
20/05
TRANSPORTE DE ELETRONS E CADEIA RESPIRATÓRIA
03/06
CICLO PENTOSE FOSFATO
10/06
METABOLISMO DE LIPIDIOS
17/06
PROVA ESCRITA
TÓPICOS DA AULA: Via Glicolítica ou glicólise e formação de Acetil-CoA 
1. Fórmulas estruturais de monossacarídeos e dissacarídeos.
2. Adenosina TriFosfato (ATP)
3. Anabolismo e Catabolismo
4. Coenzimas NAD+ e FAD
5. Via Glicolítica.
6. Fermentações Lática e Alcoólica.
7. Rendimento Energético da Glicólise
8. Piruvato para Acetil-CoA
ESTRUTURAS DE CABOIDRATOS
FÓRMULAS ESTRUTURAIS DOS MONOSSACARÍDIOS
FÓRMULAS ESTRUTURAIS DE VÁRIOS DISSACARÍDIOS.
 A SACAROSE E TREALOSE NÃO POSSUEM ÁTOMOS DE CARBONO ANOMÉRICO LIVRE PORTANTO NÃO SÃO REDUTORES
HIDROLISE ENZIMÁTICA DOS PRINCIPAIS DISSACARIDIOS
CELULAS PROCARIOTICA E EUCARIOTCA. 
	MITOCÔNDRIA E LISOSSOMO SÃO ORGANELAS DA CELULA EUCARIÓTICA
ORIGEM DA MITOCÔNDRIA
 MITOCÔNDRIA
-Microfotografia eletrônica convencional mostrando as cristas. Como um sistema de septos planos.
-Reconstrução tridimensional de uma mitocôndria pela técnica de tomografia eletrônica, mostrando cristas tubulares irregulares. 
MITOCÔNDRIA 
BIOENERGÉTICA .
COMO O ORGANISMO CONVERTE OS NUTRINTES EM ENERGIA E A UTILIZA NAS REAÇÕES METABÓLICAS.
ESQUEMA DA OXIDAÇÃO COMPLETA DA GLICOSE
CONCEITOS DE CATABOLISMO E ANABOLISMO
ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)
FOSFATOS
ADENOSINA TRIFOSFATO
O ATP é um nucleotídeo formado por uma unidade de adenina, uma de ribose e três grupos de fosfato. Ligados por ligações fosfoéster seguida de duas ligações fosfoanidrido. 
ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)
A hidrólise do ATP fornece, energia livre que impulsiona uma imensa variedade de reações bioquímicas endergônicas. 
O ATP é hidrolisado para formar ADP e Pi ou AMP e PPi.
O PPi que pode ser hidrolisado a ortofofato, liberando energia adicional.
.
COMPOSTOS DE ALTA ENERGIA
Em processo exergônico a energia livre liberada (∆G0) nas reações de degradação de moléculas orgânicas é conservada na molécula de adenosina trifosfato ( ATP ), composto de alta energia.
Outros compostos fosforilados e tioésteres também têm valores energéticos elevados e são denominados de compostos de alta energia. 
 A variação de energia livre (∆G0 ) de hidrólise de ATP a ADP e Pi é -30.5 Kj. mol -1 ou - 7.3 kcal. mol -1 ,portanto é um processo exergônico.
Valores da energia livre padrão (∆Go`) de hidrólise de alguns compostos fosforilados e tioéster de alta energia.
O ATP É REGENERADO A NIVEL DO SUBSTRATO 1 
1. FOSFORILAÇÃO AO NÍVEL DO SUBSTRATO (VIA GLICOLÍTICA ).
É a transferência direta do grupo fosfato (Pi) para o ADP para formar o ATP. Utiliza a energia livre proveniente de processo exergônicos. Explo: na glicólise a reação 7. A transferência da energia livre da hidrólise do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP.
ATENÇÃO:
A única exigência para uma fosforilação ao nível do substrato é que a energia livre da reação de hidrólise, seja mais negativa do que, a do novo composto fosfato que está sendo formado.
 1, 3 –bifosfoglicerato 12.0
 ATP 7.3 Kcal. mol-1 
 Quando a energia livre da hidrólise é maior do que a do ATP (7.3 Kcal. mol-1 ), leva a fosforilação do ADP para ATP
O ATP É REGENERADO POR FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
2. FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA.
O processo em que os elétrons liberados durante a oxidação de substratos são transferidos para a mitocôndria através das coenzimas (NADH.H+ ou FADH2) 
 A energia livre liberada promove a síntese de ATP a partir de ADP e Pi.
AS COENZIMAS NAD+ E FAD SÃO COMO CESTAS PARA DESLOCAR PRÓTON E ELÉTRONS 
Estruturas das formas oxidadas da NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEOTÍDIO (NAD+) e FLAVINA ADENINA DINUCLEOTÍDIO (FAD).
INTERCONVERSÃO ENTRE NAD+ E NADH.H+
INTERCONVERSÃO ENTRE FAD E FADH2
PROTEINA
ENZIMA COMO EXEMPLO A HEXOQUINASE
As classes de enzimas que são utilizadas na glicólise e nas fermentações alcoólica e lática.
TRANFERASE:
ISOMERASE
ÓXIDO REDUTASE
HIDROLASE
CÉLULA DE UMA LEVEDURA
A energia livre liberada durante a oxidação da Glicose até CO2 e H2O é:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O ∆G0`= - 686 Kcal. mol-1
 A célula procariótica ou eucariótica não suportaria essa energia e teria as suas atividades biológicas interrompidas.
 Como consequência observa-se a diminuição da viabilidade da célula. Portanto, na célula a produção de energia é por cascata através das vias metabólicas.
METABOLISMO DE GLICOSE E SÍNTESE DAS MOLÉCULAS
VIA GLICOLÍTICA OU GLICÓLISE
 
Glicólise (do grego glykos, doce e lysis, romper)
1. PRIMEIRO ESTÁGIO É DE ATIVAÇÃO 
Compreende 5 reações a partir da fosforilação da glicose até a produção de 2 moléculas de gliceraldeido-3-fosfato e consumo de 2 ATP. 
2. SEGUNDO ESTÁGIO É O DE SíNTESE DE ATP.
Duas molécula de gliceraldeido-3-fosfato são oxidadas por NAD+ e fosforiladas por Pi. São sintetizadas duas moléculas de 1,3-bisfosfoglicerato. Até piruvato são produzidos 4 ATP.
A equação geral da via glicolítica:
 GLICOSE + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 PIRUVATO + 2 ATP + 2H20 + 2 NADH.H +
GLICÓLISE
EQUAÇÃO QUIMICA GLOBAL
C6H12O6 +2ADP+ 2 NAD++2Pi →2C3H4O3 +2ATP + 2H20 +2NADH + H+ 
ENERGIA GLICÓLISE:
C6H12O6 → 2C3H4O3 ∆Go` = - 147 kj. mol-1 ( = - 36 kcaL. mol -1 ).
ADP + Pi → ATP + H20 ∆Go` = + 30 kj. mol-1 ( = + 7.3 kcaL. mol -1 ).
PARA PRODUÇÃ DE DUAS MOLECULAS DE PIRUVATO: 
 Oxigênio não participa da via glicolítica. 
 2 ATP são utilizadas no estágio de ativação.
 4 ATP são produzidas no segundo estágio
 2 moléculas de NAD+ são reduzidas para 2NADH + H+ 
VIA GLICOLÍTICA
OS SUBSTRATOS, OS PRODUTOS E AS ENZIMAS
 QUE CATALISAM AS DEZ REAÇÕES DA VIA,
ENCONTRAM-SE , NO CITPLASMA DAS CÉLULAS
PROCARIÓTICA OU EUCARIÓTICA.
1. FORMAÇÃO DE UM ÉSTER-FOSFATO DE GLICOSE. 
O ATP É O DOADOR DO GRUPOS FOSFATO. 
A REAÇÃO É CATALISADA PELA ENZIMA HEXOQUINASE
1. SÍNTESE DE GLICOSE-6-FOSFATO
A 	QUINASE está relacionada com a classe das enzimas que são dependentes de ATP. 
Transfere o fosfato para o substrato.
A glicose é uma molécula neutra. Entretanto quando é fosforilada no carbono 6, torna-se um composto hidrofílico com carga negativa.
Como não atravessa a membrana fica retira no citoplasma da célula.	
A reação da fosforilação da glicose é irreversível.
2. CONVERSÃO DE GLICOSE-6-FOSFATO EM 
FRUTOSE-6-FOSFATO CATALIZADA POR FOSFOGLICOISOMERASE
 Reação de Isomerização reversível da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato. 
Uma aldose é convertida em cetose. Como intermediário tem a configuração enol. 
O oxigênio carbonílico se desloca do C1 para C2.
3. FOSFORILAÇÃO DA FRUTOSE-6-FOSFATO EM
 FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO.
 CATALIZADA POR FOSFOFRUTOQUINASE
 A FOSFOFRUTOQUINASE (PFK) catalisa de modo irreversível a transferência do grupo fosfato do ATP, para o C1 da frutose-6-fosfato, com formação de frutose-1,6-bifosfato.
A fosfofrutoquinase é a principal enzima reguladora da glicólise. 
A frutose-1,6-bifosfato é um potente ativador alostérico. 
4. CLIVAGEM DA FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO CATALIZADA
 PELA ENZIMA ALDOLASE.
Frutose-1,6-bifosfato é clivado entre os carbonos 3 e 4 produzindo duas trioses: o gliceraldeido-3-fosfato e a diidroxicetona-fosfato. A reação é considerada não favorável (∆Go` = + 23,8 kj. mol-1 ). 
4. CLIVAGEM DA FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO É CATALIZADA
 PELA ENZIMA ALDOLASE
4. A clivagem do D-Frutose 1,6 bisfosfato para D-gliceraldeido 3 fosfato e Diidroxiacetona fosfato estão em equilíbrio e podem ser
convertível um no outro. 
 Tipo de reação: condensação reversa de aldol.
 
5. INTERCONVERSÃO DE GLICERALDEIDO-3-FOSFATO E DA DIIDROXIACETONA FOSFATO 
CATALIZADA POR TRIOSE FOSFATO ISOMERASE
 A enzima triose-fosfato-isomerase catalisa a interconversão por isomeração do gliceraldeido-3-fosfato e diidroxicetona-fosfato. A reação dirige a diidroxiacetona-fosfato para o gliceraldeido-3-fosfato. Que é a única triose diretamente oxidada na via glicolítica.
 A partir da atividade desta enzima, a via glicolítica terá todos os seus intermediários duplicados
6. OXIDAÇÃO DO GLICERALDEIDO-3-FOSFATO A 1,3-BIFOSFOGLICERATO
REAÇÃO CATALIZADA POR GLICERALDEIDO 3-FOFSFATO DESIDROGENASE
Gliceraldeido-3-fosfato é oxidado a 1,3-bifosfoglicerato com a concomitante redução do NAD+ a NADH+H+. Catalisada por gliceraldeido-3-fosfato-desidrogenase.
A reação oxida o aldeído e incorpora o fosfato inorgânico com a produção 1,3-bifosfoglicerato. É um composto de alta energia da via glicolítica ( 12 kcal. mol-1 ).
7. FORMAÇÃO DE ATP A PARTIR DO 1,3-BIFOSFOGLICERATO.
COMPOSTO DE ALTA ENERGIA 
Fosfoglicerato quinase catalisa a transferência do grupo fosfato de alta energia do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP, gerando ATP e 3-FOSFOGLICERATO.
A produção de ATP pela transferência direta de fosfato do substrato para o ADP, é uma reação altamente exergônica. Em ausência de oxigênio é denominada fosforilação ao nível do substrato.
São sintetizados 2 ATP por molécula de glicose.
8. CONVERSÃO DE 3-FOSFOGLICERATO A 2-FOSFOGLICERATO 
Reação catalisada por fosfoglicerato-mutase. Tipo de reação é isomerização com transferência de fosfato.
9.REAÇÃO DE DESIDRATAÇÃO DO 2-FOSFOGLICERATO 	 E A PRODUÇÃO DO FOSFOENOLPIRUVATO
A enolase catalisa a remoção de uma molécula de água do 2-fosfoglicerato para formar o segundo intermediário de alto energia, que é o fosfoenolpiruvato. Reação desidratação.
A reação é reversível apesar do elevado conteúdo energético do fosfoenolpiruvato (14.8 kcal. mol-1 ).
10. FORMAÇÃO DO PIRUVATO
REAÇÃO CATALISADA POR PIRUVATO QUINASE
A transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP formando piruvato e ATP é catalizada pela enzima piruvato quinase, em presença de Mg 2+ e K+
Na via é a segunda reação de fosforilação ao nível do substrato.
 São produzidos 2 ATP por molécula de glicose. 
A equação geral da via glicolítica:
 GLICOSE + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 PIRUVATO + 2 ATP + 2H20 + 2 NADH.H +
ENZIMAS ALOSTÉRICAS.
A piruvato quinase é uma enzima alostérica ativada por níveis elevados de frutose-1,6-bifosfato e inibida pelo ATP.
A velocidade de conversão do fosfoenolpiruvato em piruvato será reduzida quando a célula tiver alta concentração de ATP. Portanto, quando a célula não tiver necessidade de obter energia na forma de ATP.
 DESTINOS DO PIRUVATO SOB CONDIÇÕES DE ANAEROBIOSE 
VIAS DAS FERMENTAÇÕES.
SOB CONDIÇÃO DE ANAEROBIOSE.
 NA FERMENTAÇÃO LÁTICA, O PIRUVATO RECEBE OS ELÉTROS DO NADH+H+, REDUZINDO-SE A LACTATO.
NA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA, O PIRUVATO É DESCARBOXILADO, ORIGINANDO ACETALDEIDO, QUE RECEBE OS ELÉTRONS DO NADH+H+, PRODUZINDO O ETANOL.
 
DESTINOS DO PIRUVATO E DOS ELÉTRONS DA GLICÓLISE
PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO E ETANOL
BIOQUIMICA DA PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO E ETANOL
Célula de levedura
Microrganismo unicelular (subclasse dos fungos)
Reprodução por brotamento ou esporulação
Velocidade de fermentação
Resistência ao etanol
Resistência a baixos valores de pH
Eficiência de conversão de glicose em etanol.
Estabilidade genética
Produção de glicerol pela levedura Saccharomyces rouxii.
Adiciona bissulfito de sódio para formar o complexo acealdeido-sulfito e interromper a via glicolítica.
 A coenzima NADH.H reduz o diidroxiacetona fosfato produzindo glicerol-P em, seguida o glicerol
RENDIMENTO ENERGÉTICO
 RENDIMENTO ENERGÉTICO DA GLICÓLISE
 GLICOSE A 2 LACTATO
 GLICOSE + 2 ADP + 2 Pi → 2 ÍONS LACTATO + 2 ATP 
 ∆GO 
 GLICOSE + 2ADP +2 Pi → 2 PIRUVATO + 2 ATP - 17.5 kcal 
 - ( 2 ADP + 2 Pi → 2 ATP) - 14.6 Kcal
 2 ( PIRUVATOS + NADH+H → LACTATO+ NAD+) - 12.0 Kcal 
 
 ∆GO - 44.1 Kcal mol-1 
 glicose consumida 
 ∆GO ` total = - 44.1 + 14.6 = - 29.5 Kcal mol -1 
 O valor 14.6 Kcal mol -1 refere-se ao número de quilocalorias requeridos para fosforilar 
 dois moles de ADP para ATP.
 O valor de 44.1 é o número de quilocalorias liberados quando um mol de glicose é
 convertido em dois moles de lactato.
 Rendimento: 14.6 /44.1 x 100 = 33.1 %
	RENDIMENTO DA PRODUÇÃO DE LACTATO = 33.1 %
	SIGNIFICA QUE 33% DA ENERGIA LIBERADA PELO PROCESSO FOI CONSERVADA SOB A
 FORMA DE ATP
	ATENÇÃO: O VALOR DE ∆G É EXPRESSO EM QUILOJOULES.(kj).
 	ENTRETANTO EM BIOQUIMICA UTILIZAMOS QUILOCALORIAS
 	1 QUILOJOULE EQUIVALE A 0,239 QUILOCALORIAS (Kcal).
 1 caloria = 4.184 joules
 1 ATP = 7.3 -7.8 Kcal / mol 7.3 Kcal é sob condição de pH 7.0, sistema 1. M e temperatura 250C.
SOB CONDIÇÃO DE AEROBIOSE O PIRUVATO ENTRA NA MITOCONDRIA ONDE É CONVERTIDO EM Acetil-CoA
Sob condições de aerobiose o piruvato é transformado em Acetil-CoA
Na célula eucariótica o
 Piruvato passa através
da membrana externa da 
mitocôndria por difusão.
A proteína PIRUVATO
TRANSLOCASE transporta o piruvato para a matriz.Onde é transformado em Acetil-CoA, fazendo o elo entre a via glicolítica e o Ciclo de Krebs.	 
A molécula CoASH é carreador de unidades Acetil.
A ligação β-mercaptoetanolamina com ácido acético é rica em energia (R-C=0-S-R tioester)
GLICOSE A PIRUVATO E Acetil-CoA
ETAPAS DA REAÇÃO CATALISADA PELO COMPLEXO PIRUVATO DESIDROGENASE. 
 E1: PIRUVATO DESIDROGENASE (TPP)
 E2: DIIDROLIPOIL TRANSSACETILASE (Ácido lipóico)
 E3: DIIDROLIPOIL DESIDROGENASE (FAD)
Bibliografia Recomendada
1. Anita Marzzoco e Bayardo B. Torres. Bioquímica Básica. Guanabara Koogan, 2007.
2. Mary K. Campbell e Shawn O. Farrell. Bioquímica. Thomson Learning Edições Ltda, 2008.