metabolismo da glicose com atividade

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INTRODUÇÃO AO METABOLISMO E
METABOLISMO DA GLICOSE
Bioquímica
Prof. Amintas Lira
USO DE GLICOSE PELO ORGANISMO
GLICÓLISE
• DO GREGO, GLYCUS, DOCE + LYSIS, QUEBRA;
• A GLICOSE É O PRINCIPAL SUBSTRATO OXIDÁVEL PARA A MAIORIA 
DOS ORGANISMOS;
• DAS BACTÉRIAS AOS SERES HUMANOS, QUASE TODAS AS CÉLULAS 
SÃO CAPAZES DE ATENDER SUAS NECESSIDADES ENERGÉTICAS A 
PARTIR DESSE AÇÚCAR;
• É IMPRESCINDÍVEL PARA ALGUMAS CÉLULAS E TECIDOS, COMO 
HEMÁCIAS E TECIDO NERVOSOS, PORQUE É O ÚNICO OU 
PRINCIPAL SUBSTRATO QUE ESSES TECIDOS CONSEGUEM OXIDAR 
PARA PRODUZIR ENERGIA.
VIA GLICOLÍTICA
• OCORRE NO CITOPLASMA CELULAR ONDE UMA MOLÉCULA DE 
GLICOSE É DEGRADADA EM DUAS MOLÉCULAS DE PIRUVATO (ÁCIDO 
ORGÂNICO COM TRÊS ÁTOMOS DE CARBONO) EM UMA SÉRIE DE 10 
REAÇÕES, CADA UMA DELAS CATALISADA POR UMA ENZIMA 
ESPECÍFICA PARA A REAÇÃO; 
• AS MOLÉCULAS DE PIRUVATO TEM DOIS DESTINOS A DEPENDER DA 
DISPONIBILIDADE DE OXIGÊNIO NAS CÉLULAS: 
- ANAEROBIOSE: O PIRUVATO PODE SER TRANSFORMADO EM 
LACTATO OU ETANOL. 
- AEROBIOSE: O PIRUVATO É TRANSFORMADO EM ACETIL-COA QUE 
ENTÃO SEGUE PARA O SEGUNDO E TERCEIRO ESTÁGIO DE 
DEGRADAÇÃO DA GLICOSE.
TRANSPORTE DA GLICOSE PARA AS 
CÉLULAS
TRANSPORTE POR DIFUSÃO FACILITADA INDEPENDENTE DE Na+:
• MEDIADO POR TRANSPORTADORES DE GLICOSE (GLUT –
GLUCOSE TRANSPORTERS), FAMÍLIA DE PROTEÍNAS QUE 
ALTERAM SUA CONFIGURAÇÃO ESPACIAL AO SE LIGAR COM A 
GLICOSE. 
TRANSPORTE POR DIFUSÃO FACILITADA DEPENDENTE DE Na+:
• OCORRE NO INTESTINO, TÚBULOS RENAIS, PLEXO COROIDE;
• TRANSPORTE ATIVO, OCORRE CONTRA UM GRADIENTE DE 
CONCENTRAÇÃO;
• O SÓDIO É TRANSPORTADO JUNTO COM A GLICOSE POR 
TRANSPORTADOR ESPECÍFICO.
TRANSPORTE DA GLICOSE PARA AS 
CÉLULAS
TRANSPORTE POR DIFUSÃO FACILITADA INDEPENDENTE DE Na+:
TRANSPORTE DA GLICOSE PARA A 
CÉLULA
• AÇÃO DA INSULINA SOBRE O GLUT-4:
VIA GLICOLÍTICA
ESSAS 10 REAÇÕESS PODEM SER CLASSIFICADAS EM:
• FASE PREPARATÓRIA: A GLICOSE É FOSFORILADA E QUEBRADA EM
DUAS MOLÉCULAS DE GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO (MOLÉCULA COM
3 ÁTOMOS DE CARBONO). QUEBRA DE DOIS ATP;
• FASE DE PAGAMENTO: CONVERSÃO OXIDATIVA DAS DUAS
MOLÉCULAS DE GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO EM DUAS MOLÉCULAS
DE PIRUVATO COM FORMAÇÃO ACOPLADA DE QUATRO MOLÉCULAS
DE ATP E DUAS DE NADH.
VIA GLICOLÍTICA
VIA GLICOLÍTICA – FASE PREPARATÓRIA
VIA GLICOLÍTICA – FASE DE PAGAMENTO
1- Fosforilação da glicose
• A HEXOQUINASE AO CONTRÁRIO DA GLICOCINASE É INIBIDA PELO SEU PRODUTO;
• UMA VEZ FOSFORILADA A GLICOSE NÃO SAI DA CÉLULA;
• A GLICOCINASE APRESENTA Km MAIS ELEVADO QUE A HEXOQUINASE, E 
PORTANTO, É MAIS EFICIENTE EM CONCENTRAÇÕES ELEVADAS DE GLICOE;
• NOS HEPATÓCITOS EXISTEM A PROTEÍNA REGULADORA DE GLICOCINASE (GKRP) 
QUE INIBE A ATIVIDADE DA GLICOCINASE, ESSA INIBIÇÃO É REVERTIDA COM O 
AUMENTO DA [GLICOSE] NOS HEPATÓCITOS.
A glicose é ativada para as 
reações subseqüentes pela sua 
fosforilação no C-6 para liberar 
a glicose-6-fosfato; o doador 
de fosfato é o ATP e a enzima 
que catalisa essa reação é a 
hexoquinase (glicocinase no 
fígado e ilhotas do pâncreas) .
VIA GLICOLÍTICA – FASE PREPARATÓRIA
1- Fosforilação da glicose
VIA GLICOLÍTICA – FASE PREPARATÓRIA
2- Conversão de Glicose-6-fosfato a Frutose-6-fosfato
A enzima fosfohexose isomerase
(fosfoglicose isomerase) catalisa a 
isomerização reversível de uma 
aldose, a glicose-6-fosfato, em 
uma cetose, a frutose-6-fosfato.
VIA GLICOLÍTICA – FASE PREPARATÓRIA
3- Conversão de Frutose-6-fosfato a Frutose-1,6-bifosfato
• PRINCIPAL PONTO DE REGULAÇÃO;
• REGULAÇÃO NEGATIVA: ↑[ATP], ↑[CITRATO], ↑[FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO];
• REGULAÇÃO POSITIVA: ↑[ADP OU AMP], ↑[FRUTOSE-2,6-BIFOSFATO] (MAIS 
POTENTE ATIVADOR);
Fosforilação da frutose-6-
fosfato em frutose-1,6-
bifosfato. A fosfofrutoquinase-
1 catalisa a transferência de um 
grupo fosfato do ATP para a 
frutose-6-fosfato se converter 
em frutose-1,6-bifosfato.
VIA GLICOLÍTICA – FASE PREPARATÓRIA
• INIBE A 1,6-BIFOSFATASE, INIBINDO A GLICONEOGÊNESE;
• A F-2,6-BIFOSFATO É OBTIDA PELA AÇÃO DA PFK2
3- Conversão de Frutose-6-fosfato a Frutose-1,6-bifosfato
VIA GLICOLÍTICA – FASE PREPARATÓRIA
4- Clivagem da Frutose-1,6-bifosfato
5- Interconversão da Triose fosfato
Clivagem da frutose-1,6-
bifosfato. A enzima Aldolase
quebra a molécula liberarando
duas trioses fosfato diferente, o 
gliceraldeído-3-fosfato, uma 
aldose, e a diidroxiacetona
fosfato, uma Cetose.
VIA GLICOLÍTICA – FASE PREPARATÓRIA
Interconversão das trioses fosfato. 
Apenas o gliceraldeído-3-fosfato pode 
ser diretamente degradada nos passos 
subsequentes da glicólise. Entretanto, o 
outro produto, a diidroxiacetona fosfato, 
é rápida e reversivelmente convertida 
em gliceraldeído-3-fosfato pela triose 
fosfato isomerase
6- Oxidação da Gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-Bifosfoglicerato
• NOS ERITRÓCITOS PARTE DO 1,3-BPG É CONVERTIDO EM 2,3-BPG, QUE É 
HIDROLISADO POR UMA FOSFATASE DANDO 3-FOSFOGLICERATO;
• UMA DAS ADAPTAÇÕES FISIOLÓGICAS SOFRIDA POR UMA PESSOA QUE PASSA 
PARA UMA ALTITUDE MAIOR É O ↑[2,3-BPG] QUE REDUZ A AFINIDADE DA 
HEMOGLOBINA PELO O2, PERMITINDO QUE MAIS O2 SEJA LIBERADO NOS TECIDOS.
• ARSÊNICO COMPETE COM O Pi PELP SÍTIO DA ENZIMA, FORMANDO UM 
COMPLEXO (3-FOSFOGLICERATO), QUE SE HIDROLISA ESPONTANEAMENTE.
O primeiro passo da 
fase de pagamento da 
glicólise é a conversão 
do gliceraldeído-3-
fosfato em 1,3-
bifosfoglicerato, 
catalisado pelo 
gliceraldeído-3-
fosfato desidrogenase.
VIA GLICOLÍTICA – DE PAGAMENTO
7- Transferência de um grupamento fosfato 
do 1,3-Bifosfoglicerato para o ADP
Fosforilação em
nível de substrato
Transferência do fosfato do 1,3-
bifosfoglicerato para o ADP. A enzi-
ma fosfogliceratoquinase transfere o 
grupo fosfato de alta energia do gru-
po carboxila do 1,3-bifosfoglicerato
para o ADP, formando ATP e 3-fos-
foglicerato.
VIA GLICOLÍTICA – FASE DE PAGAMENTO
8 - Conversão do 3-Fosfoglicerato a 2-Fosfoglicerato
9 – Desidratação do 2-Fosfoglicerato a Fosfoenolpiruvato
Conversão do 3-fosfoglicerato em 
2-fosfoglicerato. A enzima fosfo-
glicerato mutase catalisa a 
transferência reversível do grupo 
fosfato entre
C-2 e C-3 do glicerato.
Desidratação do 2-fosfoglicerato
para fosfoenolpiruvato. A segunda 
reação glicolítica que gera um 
composto com alto potencial de 
transferência de grupo fosfato é 
catalisada pela enolase. Esta enzima 
promove a remoção reversível de 
uma molécula de água do 2-
fosfoglicerato para liberar 
fosfoenolpiruvato.
VIA GLICOLÍTICA – FASE DE PAGAMENTO
10- Transferência de um grupamento fosfato 
do Fosfoenolpiruvato para o ADP
Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para 
o ADP. O último passo na glicólise é a transferência do 
grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, 
catalisada pela piruvato quinase.
VIA GLICOLÍTICA – FASE DE PAGAMENTO
NO FÍGADO
• REGULAÇÃO POSITIVA DA PIRUVATO QUINASE: 
↑[FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO];
• REGULAÇÃO NEGATIVA DA PIRUVATO QUINASE: 
↑[PROTEÍNA-CINASE A];
ERITRÓCITO
• DEFICIÊNCIA DE PK → ANEMIA HEMOLÍTICA
AO FIM DA VIA GLICOLÍTICA CADA MOLÉCULA DE GLICOSE DA
ORIGEM A:
- 2 PIRUVATOS
- 2 NADH+
- 4 ATPs (LUCRO REAL DE 2 ATPs)
PRODUTOS DA VIA GLICOLÍTICA
CONVERSÃO DO PIRUVATO A ACETIL-COA
• PRIMEIRO PASSO PARA OXIDAÇÃO DO PIRUVATO EM MEIO AERÓBICO;
• ACONTECE NO CITOPLASMA;
• CATALISADA POR UM COMPLEXO ENZIMÁTICO DENOMINADO COMPLEXO
PIRUVATO DESIDROGENASE
Esse complexo é formado por três enzimas diferentes – piruvato desidrogenase, 
driidrolipoil transacetilase e diidrolipoil desidrogenase – e por cinco coenzimas: tiamina 
pirofosfato (TPP), coenzima A (CoA), nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+), flavina
adenina dinucleotídeo (FAD) e ácido lipóico. 
FRUTOSE
Músculos e Rins:
Fosforilação pela Hexocinase:Frutose + ATP → Frutose – 6 – fosfato + ADP
Fígado:
Fosforilação pela Frutocinase:
Frutose + ATP → Frutose – 1 – fosfato + ADP
PARTICIPAÇÃO DE OUTRAS HEXOSES NA 
VIA GLICOLÍTICA
Incorporados na Via GlicoliticaIncorporados na Via Glicolitica
GALACTOSE MANOSE
Fígado:
PARTICIPAÇÃO DE OUTRAS HEXOSES NA 
VIA GLICOLÍTICA
Incorporado na GlicóliseIncorporados na Via Glicolitica
REDUÇÃO DE PIRUVATO A LACTATO
GLICONEOGÊNESE
• SÍNTESE DE GLICOSE A PARTIR DE COMPOSTOS QUE NÃO SÃO CARBOIDRATOS - AA, 
LACTATO E GLICEROL – APÓS CONSUMO DO GLICOGÊNIO HEPÁTICO EM PERÓDOS 
DE JEJUM ;
• APESAR DA POSSIBILIDADE DE OXIDAÇÃO DE AA E CORPOS CETÔNICOS PARA A 
OBTENÇÃO DE ENERGIA, ALGUMAS CÉLULAS SÓ USAM OU USAM 
PREFERENCIALMENTE GLICOSE PARA ESSA FINALIDADE;
• ESSE PROCESSO NÃO É A GLICÓLISE AO INVERSO , MAS UMA VIA METABÓLICA 
ESPECÍFICA, QUE REQUER TANTO ENZIMAS CITOPLASMÁTICAS QUANTO 
MITOCONDRIAIS, E ONDE PARTICIPAM SETE DAS DEZ REAÇÕES DA GLICÓLISE;
GLICONEOGÊNESE
• ESSE PROCESSO NÃO É A GLICÓLISE AO INVERSO , MAS UMA VIA METABÓLICA 
ESPECÍFICA, QUE REQUER TANTO ENZIMAS CITOPLASMÁTICAS QUANTO 
MITOCONDRIAIS, E ONDE PARTICIPAM SETE DAS DEZ REAÇÕES DA GLICÓLISE;
GLICONEOGÊNESE
JEJUM NOTURNO JEJUM PROLONGADO
FIGADO 90% 60%
RINS 10% 40%
GLICONEOGÊNESE
• DURANTE O JEJUM, OS PRECURSORES MAIS IMPORTANTES DA GLICOSE, NOS 
ANIMAIS, SÃO OS AA – PROVENIENTES DE PROTEÍNAS ENDÓGENAS, SOBRETUDO 
MUSCULARES; 
AA GLICOGÊNICOS AA NÃO GLICOGÊNICOS
GLICINA 
ALANINA
VALINA
SOLEUCINA
METIONINA 
PROLINA
FENILALANINA
SERINA 
TRIPTOFANO 
CISTEINA 
ASPARAGINA 
ARGININA
TIROSINA 
TREONINA 
HISTIDINA 
GLUTAMINA 
ASPARTATO 
GLUTAMATO
GLICOSE
ACETIL CoA
LISINA
LEUCINA
α- CETOÁCIDOS
(OXALACETATO, α-CETOGLUTARATO) 
CORPOS CETÔNICOS
GLICONEOGÊNESE
• A PARTIR DO GLICEROL
Incorporado na Gliconeogênese
GLICONEOGÊNESE
MÚSCULOS OU 
ERITRÓCITOS
A PARTIR DO LACTATO (CICLO DE CORI):
DESCARBOXILAÇÃO DO OXALACETATO CITOSÓLICO 
• A REAÇÃO DEPENDE DA ENERGIA FORNECIDA PELA HIDRÓLISE DE 
UM GTP;
CARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO
• A BIOTINA (VITAMINA B7) É COENZIMA DA PIRUVATO CARBOXILASE;
• ESSA REAÇÃO É IMPORTANTE PARA FORNECER SUBSTRATO (OAA) 
PARA A GLICONEOGÊNESE E FORNECER OAA PARA O CICLO DE 
KREBS;
• ESSA REAÇÃO ACONTECE NAS MITOCONDRIAS DAS CÉLULAS 
HEPÁTICAS, RENAIS E, SOMENTE COM A ÚLTIMA FUNÇÃO, NAS 
CÉLULAS MUSCULARES;
• REGULAÇÃO POSITÍVA: ↑ [ACETIL CoA], 
DESFOSFORILAÇÃO DA GLICOSE-6-FOSFATO
• CONTORNA A REAÇÃO IRREVERSSÍVEL DA HEXOQUINAS;
• ACONTECE NÁS CÉLULAS HEPÁTICAS E RENAIS;
• TAMBÉM PARTICIPA DA GLICOGENÓLISE;
• SUA DEFICIÊNCIA CONGENITA RESULTA EM UM DOS TIPOS DE 
DOENÇA DE ARMAZENAMENTO DO GLICOGENIO
DESFOSFORILAÇÃO DA FRUTOSE-1,6-FOSFATO
• CONTORNA A REAÇÃO IRREVERSSÍVEL DA PFK-1;
• REGULAÇÃO POSITIVA: ↑ [ATP];
• REGULAÇÃO NEGATIVA: ↑ [AMP], ↑ [FRUTOSE-2,6-BISFOSFATO]
GLICONEOGÊNESE
1. O QUE É METABOLISMO?
2. DIFERENCIE VIAS METABÓLICAS DE MAPAS METABÓLICOS
3. DIFERENCIE E RELACIONE CATABOLISMO E ANABOLISMO.
4. O QUE SIGNIFICA ATP E QUAL SUA IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA?
5. DESCREVA REAÇÕES DE DESFOSFORILAÇÃO/FOSFORILAÇÃO E 
OXIREDUÇÃO, RESPECTIVAMENTE.
6. QUAL OS PRECURSORES E FUNÇÕES BIOLÓGICAS DAS MOLÉCULAS NAD E 
FAD?
7. QUAIS AS FORMAS DE ENTRADA DE GLICOSE NAS CÉLULAS?
8. QUAL A IMPORTÂNCIA DA INSULINA PARA O METABOLISMO DA GLICOSE?
9. COMO É MANTIDA A CONDIÇÃO NORMOGLICEMICA EM UM INDIVÍDUO 
SAUDÁVEL?
10. DESCREVA, DE FORMA OBJETIVA, A GLICÓLISE DESTACANDO SUAS FASES E 
PRODUTOS.
11. QUAIS OS PONTOS DE REGULAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA? CITE FATORES DE 
REGULAÇÃO PARA CADA PONTO.
12. QUAIS OS POSSÍVEIS DESTINOS DOS PIRUVATOS OBTIDOS NA GLICÓLISE E 
QUAL A IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA DE CADA UM DELES?
ATIVIDADE