Metabolismo de Carboidratos I_Aula Bioquímica I-Farmácia_Mai2014

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AULA 2: METABOLISMO DE 
CARBOIDRATOS I 
Jessica Catarine Frutuoso do Nascimento 
Universidade Federal de Pernambuco 
Centro de Ciências Biológicas 
Departamento de Bioquímica 
Bioquímica I (BQ320) 
Módulo: Metabolismo de Carboidratos 
Digestão de carboidratos 
Principais fontes de carboidratos da dieta humana 
Sacarose Lactose Amido 
Absorção de carboidratos 
Difusão facilitada 
Transportadores de monossacarídeos 
 Família GLUT 
GLUT4 em miócitos 
Destinos celulares da glicose 
GLICOSE 
Polissacarídeos 
Glicogênio 
Ribose-5-fosfato e 
NADPH 
Piruvato 
Glicogênese 
Via das 
pentoses-fosfato 
Glicólise 
Visão geral- 
Metabolismo energético 
Glicólise- Equação geral 
Glicose + 2 ADP + 2 NAD⁺ + 2Pi 
2 Piruvato + 2NADH + 2 H⁺ + 2 ATP + 2 H2O 
Cadeia 
transportadora 
Fosforilação a nível 
do substrato 
Vias catabólicas e 
anabólicas 
Localização: CITOSOL 
Fosforilação oxidativa 
Destinos do piruvato 
Fase preparatória 
Consumo de ATP 
Fase de compensação 
Produção de ATP e cofatores reduzidos 
Reações da glicólise 
1) Fosforilação da glicose 
 
 
 
 
 
 Reação IRREVERSÍVEL 
 Consumo de ATP 
 Hexocinase: Isoenzimas I, II, III, IV (glicocinase) 
 Ponto de regulação- Inibição pela glicose-6-fosfato 
Glicose-6-P 
2) Conversão de glicose-6-fosfato a frutose-6-
fosfato 
 
 
 
 
 
 
 Reação REVERSÍVEL 
 Fosfo-hexose-isomerase ou fosfoglicose-isomerase 
Reações da glicólise 
3) Fosforilação da frutose-6-fosfato a frutose-1,6-
bifosfato 
 
 
 
 
 Reação IRREVERSÍVEL 
 Consumo de ATP 
 Fosfofrutocinase I (PFK-I): Forte regulação alostérica 
 Etapa de comprometimento da via glicolítica 
Reações da glicólise 
 ATP 
Citrato 
ADP e AMP 
Frutose-2,6-bifosfato 
4) Clivagem da frutose-1,6-bifosfato 
 
 
 
 
 
 Reação REVERSÍVEL 
 Aldolase 
Reações da glicólise 
5) Conversão da diidroxiacetona-fosfato a 
gliceraldeído-3-fosfato 
 
 
 
 
 Reação REVERSÍVEL 
 Triose-fosfato-isomerase 
 Final da fase preparatória da glicólise: 
Glicose + 2 ATP 2 Gliceraldeído-3-fosfato + 2 ADP 
Reações da glicólise 
6) Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-
bifosfoglicerato 
 
 
 
 
 
 Reação REVERSÍVEL 
 Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase 
 Síntese de NADH 
Reações da glicólise 
7) Transferência do grupo fosforil ao ADP 
 
 
 
 
 
 Reação REVERSÍVEL 
 Fosfoglicerato-cinase 
 Síntese do primeiro ATP (Fosforilação a nível do substrato) 
Reações da glicólise 
8) Conversão do 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato 
 
 
 
 
 
 
 Reação REVERSÍVEL 
 Fosfoglicerato-mutase 
Reações da glicólise 
9) Desidratação do 2-fosfoglicerato 
 
 
 
 
 
 Reação REVERSÍVEL 
 Enolase 
 Composto com alto potencial de transferência de grupos 
fosforil 
Reações da glicólise 
10) Transferência do grupo fosforil ao ADP 
 
 
 
 
 
 Reação IRREVERSÍVEL 
 Piruvato-cinase 
 Síntese do segundo ATP (Fosforilação a nível do substrato) 
Reações da glicólise 
 ATP 
Acetil-CoA 
Ácidos graxos de 
cadeia longa 
Alanina 
Frutose-1,6-bifosfato 
 Fase de compensação 
 
Gliceraldeído-3-fosfato + PPi + 2ADP + NAD⁺ Piruvato + 
2ATP +NADH + H⁺ +H2O 
 
2 Gliceraldeído-3-fosfato + 2PPi + 4ADP + 2NAD⁺ 2Piruvato 
+ 4ATP + 2NADH + 2H⁺ + 2H2O 
Glicose + 2 ATP 2 Gliceraldeído-3-fosfato + 2 ADP (Fase 
preparatória) 
Glicose + 2PPi + 2ADP + 2NAD⁺ 2Piruvato + 2ATP + 2NADH + 
2H⁺+ 2H2O 
 
Reações da glicólise 
2 moléculas de gliceradeído-3-fosfato por glicose 
Balanço geral da glicólise 
Destinos do piruvato 
Condições anaeróbicas 
 
Fermentação: 
Transferência dos e⁻ para 
o piruvato, reoxidando o 
NADH a NAD⁺. 
Condições aeróbicas 
 
NADH reoxidado a NAD⁺ 
na cadeia transportadora 
de e⁻ (O2 é o aceptor 
final dos e⁻) 
Fermentação Láctica 
 Tecidos em hipóxia, músculo em intensa atividade 
contráctil, eritrócitos, retina, micro-organismos lácticos 
Fermentação Alcoólica 
 Micro-organismos (ex.: Leveduras) 
TPP: Tiamina pirofosfato 
Ciclo do ácido cítrico 
 Ciclo de Krebs ou Ciclo dos 
Ácidos Tricarboxílicos (TCA) 
 Via ANFIBÓLICA 
 Localização: Mitocôndria 
Conversão do Piruvato ao acetil da 
Acetil-CoA 
 Complexo da piruvato-desidrogenase (PDH) 
 Descarboxilação oxidativa 
 
 
 
 
 
 Produção de NADH 
Complexo Piruvato-desidrogenase 
 Necessidade de 5 cofatores: 
• Tiamina pirofosfato (TPP) 
• Dinucleotídeo de flavina-adenina (FAD) 
• Coenzima A (CoA) 
• Dinucleotídeo de nicotinamida-adenina (NAD) 
• Lipoato 
 3 enzimas: 
• E1 (Piruvato desidrogenase)- Ligada ao TPP 
• E2 (Diidrolipoil-transacetilase) - Ligada ao Lipoato 
• E3 (Diidrolipoil-desidrogenase)- Ligada ao FAD 
Complexo Piruvato-desidrogenase 
Etapa ① limitante do processo 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
I. Formação do Citrato 
 
 
 
 
 
 
• Baixos níveis de Oxalacetato na mitocôndria 
• Reação irreversível 
• Citrato sintase 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
2C 4C 6C 
Reciclagem da CoA 
II. Formação do Isocitrato 
 
 
 
 
 
 
• Reação reversível 
• Aconitase 
 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
Mudança na configuração 
III. Descarboxilação oxidativa do isocitrato 
 
 
 
 
 
• Reação irreversível 
• Formação de NAD(P)H 
• Isocitrato desidrogenase: 2 isoformas 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
6C 5C 
IV. Descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato 
 
 
 
 
 
• Reação irreversível 
• Produção de NADH 
• Complexo α-cetoglutarato desidrogenase (muito semelhante 
ao PDH) 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
5C 4C 
V. Conversão de succinil-CoA em succinato 
 
 
 
 
 
• Reação reversível 
• Succinil-CoA sintetase: 2 isoformas (GDP ou ADP) 
• Produção de GTP (fosforilação a nível do substrato) 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
VI. Oxidação de succinato a fumarato 
 
 
 
 
 
• Reação reversível 
• Succinato desidrogenase – Ligada a membrana mitocondrial 
interna 
• Produção de FADH2 (covalentemente ligado a enzima) 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
VII. Hidratação do fumarato a L-malato 
 
 
 
 
 
• Reação reversível 
• Fumarase – Altamente esterioespecífica 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
Isômero trans 
VIII. Oxidação do L-malato a oxalacetato 
 
 
 
 
 
• Reação reversível 
• L-malato desidrogenase 
• Produção de NADH 
• Oxalacetato restaurado para iniciar outro ciclo 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
Balanço energético 
Glicólise – 2 ATP + 2 NADH 
Síntese do Acetil-CoA – 2 NADH 
Ciclo do ácido cítrico – 6 NADH + 2 FADH2 + 2 GTP 
 
4 ATP (GTP) + 10 NADH + 2 FADH2 
 
4 ATP (GTP) + 25 ATP + 3 ATP = 32 ATP/glicose 
x 2,5 x 1,5 
Papel anabólico do ciclo 
Reações anapleróticas 
 Reações de reposição dos intermediários do ciclo 
do ácido cítrico. 
Fígado e rins 
Regulação do Ciclo do Ácido 
Cítrico 
Etapa de regulação Ativadores Inibidores 
Complexo piruvato-
desidrgenase 
AMP; CoA; NAD⁺; Ca²⁺ ATP; acetil-CoA; NADH; 
ácidos graxos 
Citrato-sintase ADP NADH, succinil-CoA; 
citrato; ATP 
Isocitrato-desidrogenase Ca²⁺; ADP ATP 
Complexo α-
cetoglutarato-
desidrogenase 
Ca²⁺ Succinil-CoA; NADH