AULA 3 BIOQUÍMICA 12 08

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AULA DIGITADA DE BIOQUÍMICA NÚMERO 03
PROFESSORA MARIA IZABEL DATA 12/08/16
DIGITAÇÃO FEITA POR: ANA CAROLINA E ANA FLÁVIA
GLICÓLISE
A glicose, nós vamos ver que pode ter 3 destinos, a cadeia respiratória de aeróbios, a fermentação lática e a fermentação alcoólica, os dois últimos- em situação de hipóxia. Hoje vamos ver um pouco do catabolismo da glicose, ou seja, a quebra da glicose, e o primeiro passo do catabolismo da glicose é a glicólise.
A molécula de glicose, quando a célula precisa de energia, vai ser totalmente oxidada, liberando CO2 e água, que são produtos pobres em energia e libera uma grande quantidade de energia pra célula, de 30 a 32 ATPs.
Catabolismo da glicose: é a quebra da molécula de glicose liberando 2 piruvatos, 2 ATPs e 2 NADH (reduzido); acontece no citosol da célula, com ou sem oxigênio, é bem importante gravar que é independente do oxigênio.
Destinos do piruvato: -Com oxigênio- se transforma em Acetil, entra no Ciclo de Krebs, Cadeia Transportadora, fosforilação e libera de 30 a 32 ATPs.
-Sem oxigênio (situação de hipóxia): fermentação láctica ou alcoólica (nos animais ocorre apenas a fermentação lática). Ex: hemorragia muito grande entra em choque, faz fermentação; músculo quando faz exercício muito vigoroso não consegue levar todo o oxigênio; infarto.
A glicólise é dividida em Fase Preparatória e Fase de Pagamento (ou de compensação). 
Fase preparatória: a molécula de glicose (6 carbonos) faz as 5 primeiras reações, das 10, e libera 2 moléculas de Gliceraldeído-3-fosfato (3 carbonos cada). Para ocorrer essas 5 reações, é necessário energia, então vão ser gastos 2 ATPs
Fase de pagamento: cada molécula de gliceraldeído-3-fosfato liberada vai fazer mais 5 reações (da 6ª a 10ª) e vai liberar uma molécula do Piruvato. Quando acontece essas 5 últimas reações libera para a célula um NADH (reduzido) e 2 ATPs. Como foram liberadas 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato, então ao final serão 2 moléculas de Piruvato, 2 NADH e 2 ATPs.
Rendimento da glicólise: como foram gastos 2 ATPs na fase preparatória e liberados 4 na fase de pagamento, o saldo é de 2 ATPs e 2 NADH.
*É necessário saber todas as reações da glicólise, reagente-substrato, mas não todas as enzimas, só 3, que são as enzimas de regulação da glicólise, irreversíveis, que são as da 1ª, da 3ª e da última reação,a Hexoquinase, a Fosfofutoquinase e a Piruvatoquinase
FASE PREPARATÓRIA:
1ª REAÇÃO: Fosforilação do carbono 6 da glicose.
- A hidroxila do carbono 6 vai ser fosforilada, e quem doa o grupo fosfato para acontecer a reação é o ATP, por isso aqui é gasto o primeiro ATP. Então o ATP é hidrolisado, liberando energia pra acontecer a reação, e o fosfato entra no carbono 6. Assim é liberado Glicose-6-fosfato.
- Essa reação é importante para aprisionar a glicose dentro da célula, porque se ela não está fosforilada, iria aumentar a concentração dentro da célula e ela iria sair. Então quando acontece a fosforilação da glicose, as cargas negativas do grupo fosfato n~so deixam ela sair mais
-Enzima qua catalisa essa reação: Hexoquinase - Irreversível - Cofator: Magnésio. Em todas as células temos Hexoquinase, no fígado temos a Hexoquinase IV (ou glicoquinase)
* Antes de ir para a 2ª reação, revisaremos sobre enzimas. Enzimas são proteínas globulares que tem como se fosse uma fenda, e nessa fenda acontece a reação, então chamamos de Sítio ativo ou catalítico e o substrato da reação se encaixa nesse sítio ativo. Então a glicose, é o substrato da enzima Hexoquinase, ela se encaixa no sítio, acontece a reação química e libera o produto dessa reação, que é a Glicose-6-fosfato.
2ª REAÇÃO: Isomerização da glicose-6-fosfato em Frutose-6-fosfato
- A glicose-6-fosfato, açúcar da série aldose, é isomerizada em frutose-6-fosfato, açúcar da série cetose. A diferença é que na aldose a carbonila tá no carbono 1 e na cetose tá no carbono 2. Isso acontece porque a próxima reação vai ser de fosforilação no carbono 1, e para essa acontecer, deve ter uma hidroxila no carbono 1, ser álcool, então passa-se a carbonila para o carbono 2 para a hidroxila ficar no carbono 1.
-Enzima que catalisa: Fosfohexose Isomerase - Reversível - Não precisa de cofator
3ª REAÇÃO: Fosforilação do Carbono 1 da frutose-6-fosfato, se transformando em frutose-1,6-bifosfato.
- O ATP é o doador do grupo fosfato para a fosforilação (2º ATP gasto)
-Enzima que catalisa: Fosfofrutoquinase - Irreversível - Cofator: Magnésio
4ª REAÇÃO: Clivagem da frutose-1,6-bifosfato
A enzima aldolase faz a hidrólise (clivagem) da frutose-1,6-bifosfato (6 carbonos) quebra bem no meio liberando 2 moléculas com 3 carbonos. A primeira molécula é o gliceraldeído-3-fosfato (3 carbonos), esse gliceraldeído vai direto para a fase de pagamento. A segunda molécula é uma dihidroxicetona fosfato (3 carbonos).
- Enzima que catalisa: Aldolase – Reversível
5ª REAÇÃO: Transformação da dihidroxicetona (açúcar cetose) em gliceraldeído-3-fosfato (açúcar aldose). Faz uma isomerização
- Enzima que catalisa: triose fosfato isomerase – Reversível
FASE DE PAGAMENTO:
6ª REAÇÃO: Oxidação e fosforilação do gliceraldeído-3-fosfato.
- Vão acontecer ao mesmo tempo a oxidação e fosforilação. Então oxida, libera elétrons e prótons, vem o NAD+ (oxidado), recebe esses elétros e prótons e se transforma em um NADH (reduzido). Então nessa reação temos a formação do primeiro NADH. Na fosforilação o fosfato entra no carbono 1 e é liberado 1,3-bifosfoglicerato.
- Não gasta ATP porque o fosfato usado na fosforilação é um fosfato inorgânico vindo do citosol da célula, e a energia para acontecer a reação provém da oxidação
- Enzima que catalisa: gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase
7ª REAÇÃO: Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP
- Aqui ocorre a formação do primeiro ATP. Sai o fosfato do carbono 1 e entra no ADP (Adenosina difosfato), esse ADP vai receber o fosfato e a energia e vai se transformar no ATP (Adenosina trifosfato). O 1,3-bifosfoglicerato ao perder o fosfato do carbono 1 se transforma em 3-fosfoglicerato.
- Enzima que catalisa: Fosfoglicerato quinase - Cofator: Magnésio
8ª REAÇÃO: Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato
- Primeiro a enzima fosforila o carbono 2 e então teremos uma molécula com 2 fosfatos, a 2,3-bifosfoglicerato. Depois que fosforilou ela retira o fosfato do carbono 3 e então teremos o 2-fosfoglicerato. Então não é apenas retirar o fosfato do carbono 3 e passar para o 2, tem que adicionar um fosfato primeiro no carbono 2, deixar a molécula com dois fosfatos para depois retirar do carbono 3
Enzima que catalisa: Fosfoglicerato mutase - Cofator: Magnésio
9ª REAÇÃO: Desidratação do 2-fosfoglicerato para fosfoenolpiruvato
- Ocorre a retirada de uma molécula de água, do 2-fosfoglicerato sai um hidrogênio (H), e sai uma hidroxila (OH). Ao sair a molécula de água a gente tem o fosfoenolpiruvato
- Enzima que catalisa: enolase
 * A 8ª e a 9ª reação acontecem para fazer uma redistribuição de energia entre os carbonos, para que agora na 10ª reação, quando acontecer a saída desse grupo fosfato, liberar uma grande quantidade de energia e conseguir formar o ATP. E essa formação do ATP que a gente tá vendo a nível de glicólise, é a fosforilação (formação) a nível de substrato. 
10ª REAÇÃO: Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP
- Ocorre a formação do 2º ATP. O grupo fosfato do fosfoenolpiruvato vai passar para a molécula do ADP. O ADP vai receber o fosfato e a energia e se transformar no ATP. O fosfoenolpiruvato perde o fosfato e se transforma em Piruvato
- Enzima que catalisa: Piruvatoquinase - Irreversível - Cofatores: Magnésio ou Manganês e Potássio
***Lembrando que a fase de pagamento foi exemplificada seguindo uma molécula de gliceraldeído, mas como são liberadas duas moléculas na 5ª reação, a fase de pagamento acontece em dobro.
REAÇÃO GLOBAL DA GLICÓLISE
BALANÇOFINAL DA GLICÓLISE:
1 Glicose + 2 NAD + 2 ATPs + 2 fosfatos inorgânicos ----> 2 Piruvato + 2 NADH + 2 Prótons + 2 ATPs + 2 H2O
Balanço final reduzido (o que precisa saber): 
1 Glicose ----> 2 Piruvato + 2 NADH + 2 ATPs
REOXIDAÇÃO DO NADH: Aconteceu a glicólise e liberou o NADH (reduzido), dentro da célula tem quantidades pequenas de NAD, então esse NADH precisa ser reoxidado para continuar a sua função.
- Se tiver Oxigênio: a reoxidação vai ocorrer na cadeia respiratória.
- Se não tiver Oxigênio: essa reoxidação vai acontecer por meio da fermentação alcoólica e fermentação láctica. Então o objetivo da fermentação não é produzir álcool ou ácido láctico, e sim reoxidar o NADH resuzido na glicólise, porque se ele não for reoxidado, a glicólise para, pois não vai ter NAD para receber os elétrons na 6ª reação.
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
1ª reação: Descarboxilação do Piruvato (saída de um Ácido carboxílico da molécula na forma de CO2)
- O piruvato tinha 3 carbonos, acontece a descarboxilação e ele se transforma no Acetaldeído que tem 2 carbonos.
- Enzima: Piruvato descarboxilase - Cofatores: Magnésio e TPP (Tiamina Pirofosfato). A tiamina é a vitamina B1. 
2ª reação: o acetaldeido agora vai ser reduzido a etanol, para que esse libere o álcool. Para que isso ocorra, o acetaldeido precisa do poder redutor (elétrons) que será dado pelo NADH (reduzido na glicólise) que será reoxidado, liberando assim os elétrons. O acetaldeido vai receber esses elétrons e o próton e se transforma no etanol. Então o objetivo aqui é a reoxidaçao do NAD. Enzima: álcool desidrogenase.
Essa reação acontece apenas em microorganismos, que utilizarão os dois ATP produzidos na glicólise para realizar trabalho celular. O NADH será reoxidado, para que a glicólise ocorra novamente. 
Para o NADH ser reoxidado, os dois piruvatos serão descarboxilados, liberando dois acetaldeidos e dois CO2. 
Qual é o rendimento da fermentação alcoolica em termos de energia? 2 ATPs. 
NÃO tem liberação de NAD ali, porque o NAD reduzido será reoxidado. Então, a fermentação alcoolica libera somente 2 ATPs. É a base da produção do pão e de bebidas. 
Então, o objetivo da fermentação alcoolica é a reoxidação do NADH, assim como a fermentação lática, que ocorre nas nossas células quando não tem oxigênio (condições de hipóxia). 
FERMENTAÇÃO LÁTICA
Houve a glicólise, liberou o piruvato, que tem 3 carbonos. O NAD reduzido que foi produzido na glicólise tem que ser reoxidado. Não tem oxigênio, ta numa condição de hipóxia, ta acontecendo a cadeia transportadora de elétrons. O piruvado vai ser reduzido a lactato, precisando para isso de um poder redutor. Esse poder será dado através da reoxidação do NADH. Enzima: lactato desidrogenase
Musculo sem oxigênio, hemácias (só faz fermentação lática pois não possuem mitocôndria), 
- Em questão de rendimento, a fermentação lática libera somente 2 ATP, pois o NAD está sendo reoxidado. Por isso, vai utilizar até 18x mais glicose para compensar que está formando só 2 ATP. Então, a fermentação lática é um processo rápido e que irá utilizar bastante glicose.
CICLO DE CORI- reciclagem do ácido lático, não deixando ocorrer uma acidose
Acontece assim, a glicose está na hemácia ou no músculo sem oxigênio, vai acontecer a fermentação lática e ira liberar 2 ácidos láticos e 2 ATPs. Esse ácido lático vai ser reciclado: sai da hemácia, ou do musculo sem oxigênio, e vai até o fígado (via corrente sanguínea), onde será transformado em glicose, acontecendo um processo chamado de gliconeogênese ( formação de glicose nova). 
Essa glicose, via corrente sanguínea volta pro músculo ou pra hemácia e vai ser utilizada novamente como fonte de energia. Se não existisse o ciclo de Cori, ia acontecer a fermentação lática, chegar uma hora que o tampão não consegue mais tamponar, o pH diminuiria e isso seria incompatível com a vida.
- A dor do dia seguinte ao exercício é ocasionada pela injúria provocada no tecido. 
- As vitaminas hidrossolúveis são mais fáceis se serem eliminadas pois isso acontece através da urina. 
- Excesso de vitamina C pode dar pedra no rim, nosso organismo não absorve mais que 1g.
Então, o piruvato, quando não tem oxigênio, pode ir pra fermentação lática (queijo, iogurte) ou fermentação alcoolica ( em microorganismos, base da produção de bedidas, pao). 
Mas quando tem oxigênio, o piruvato vai pra respiração celular, é transformado em acetilcoA, vai pro ciclo de Krebs, cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa. 
Na presença de oxigênio, o piruvato irá para a respiração celular, se transformando no acetilcoA que vai para o ciclo de Krebs. Posteriormente, acontece a cadeia transportadora de elétons e fosforilação oxidativa. Agora nós veremos então a respiração celular, com oxigênio. 
RESPIRAÇÃO CELULAR
Acontece em 3 estágios: 
No 1, a glicose faz a glicólise, libera o piruvato, que se transforma em acetilcoA, ácidos graxos e aminoácidos também podem liberar acetilCoA. 
No 2, o acetilcoA entra no ciclo de Krebs, libera ATP, NADH e FADH2
No 3, o NAD e o FAD reduzidos que foram liberados vão pra cadeia transportadora de elétrons, sofrem fosforilação oxidativa e irão formar ATP.
COMO O PIRUVATO SE TRANSFORMA EM ACETILCOA? 
Ocorre a descarboxilação oxidativa do piruvato. Esse processo ocorre na mitocôndria.
O piruvato foi liberado no citosol (na glicólise), existe um transportador que o leva até a matriz mitocondrial e lá ele será oxidado à acetilcoA. Enzima: complexo da piruvato desidrogenase, formado por 3 três enzimas: E1, E2 e E3. 
Para esse complexo funcionar, são necessários cinco cofatores: 
- TTP ( tiaminapirofosfato): é vitamina B1
- FAD: pra nossa célula conseguir sintetizar o FAD precisa de vitamina B2
- NAD: pra ser sintetizado precisa da vitamina B3
- Coenzima A: tem uma base desidrogenada adenina, tem ribose e tem o acido pantotenico ( vitamina B5 ) e ela tem um grupo sulfidrila no final.
- Lipoato: não precisa de vitaminas
A primeira coisa que vai acontecer é a descarboxilação (sai o ácido carboxílico na forma de CO2), sobrou 2 carbonos, que irão oxidar. Eles oxidam liberando elétrons, vem o NAD para receber esses elétrons e forma o NAD reduzido. Vem a molécula da coenzima A e se liga ao carbono que acabou de ser oxidado, formando acetilCoA ( 2C ).
- Vão acontecer 3 coisas: descarboxilaçao, oxidação e a ligação da molécula de coenzima A. 
O piruvato, que tinha 3 carbonos se transforma entao no acetilCoA, que possui 2 carbonos e a molécula de coenzima A ligada. 
Saiu o acetilcoA, o próximo passo é regenerar essa enzima, o lipoato tem que tar na forma oxidada, entao ele vai oxidar e reduzir o FAD. Esse FAD agora vai oxidar, na hora que ele oxida ele reduz o NAD, e sai o NAD reduzido. A enzima ta agora com o FAD oxidado, o lipoato oxidado e o TTP, estando pronta para se ligar com outro piruvato e começar toda a reação novamente.
IMPORTÂNCIA DO PROCESSO
Várias doenças são causadas por problemas nessa reação. Se acontecer um defeito genético e essa enzima esta deficiente, o piruvato não consegue se transformar em acetilcoA. Assim, para produzir energia, a célula será forçada a fazer fermentação lática, ocorrendo uma acidose que levará a formação de tanto acido lático que o tampão não vai conseguir dar conta.
- Pode ser por problema genético ou deficiência de vitamina.
É importante lembrar que o SNC só utiliza glicose como fonte de energia, ou seja, o SNC vai estar com menos energia do que precisa além de estar formando muito acido lático, e sistema nervoso é bem sensível a acidose, gerando vários problemas.