2 Oxidação de Glicose a Piruvato parte I

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Glicólise: oxidação
de glicose a piruvato I 10AULA
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Bioquímica II | Glicólise: oxidação de glicose a piruvato I
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Na aula anterior, você conheceu a história da Glicólise e soube como se chegou 
ao conhecimento disponível sobre esta via metabólica. Agora podemos falar um 
pouco mais sobre ela, suas funções, seus intermediários, enzimas, cofatores etc. 
Essa é uma via importante, pois a glicose (que você já conhece da Bioquímica I) 
é, quantitativamente, o principal substrato oxidável na maioria dos seres vivos: 
dos microorganismos ao homem. A glicólise é a principal via para a utilização da 
glicose e ocorre no citosol da maioria das células, sendo considerada, portanto, 
uma via universal. Ela pode ocorrer se o oxigênio estiver disponível (aerobiose) 
ou na total ausência dele (anaerobiose). 
A GLICOSE COMO SUBSTRATO OXIDÁVEL
Quase todas as células são capazes de atender às suas demandas 
energéticas apenas a partir de glicose. Esse açúcar é imprescindível para 
algumas células e tecidos, como hemácias e tecido nervoso, por constituir 
o único substrato que eles são capazes de utilizar para obter energia.
Você viu nas nossas aulas iniciais que a energia contida nas moléculas 
oxidáveis, como a glicose, são derivadas em última análise da radiação 
solar. Esse tipo de energia é transformado em energia química durante 
a síntese de moléculas orgânicas (principalmente glicose) que ocorre na 
fotossíntese. Os organismos chamados heterotrófi cos são capazes de 
utilizar tal energia presente nas ligações químicas das moléculas orgânicas 
para realizar suas atividades celulares. Mas essa utilização não ocorre de 
forma direta: primeiro a energia precisa ser convertida em ATP. 
INTRODUÇÃO
CO2 + H2O (CH2O)n piruvato
Luz solar ADP + Pi ATP 
fotossíntese glicólise
Uma das vias metabólicas de extração de energia, acoplada à 
síntese de ATP, é a glicólise, também chamada via glicolítica. Nela, 
a glicose é oxidada (degradada, quebrada) e, durante esse processo 
oxidativo, a célula é capaz de utilizar a energia liberada para sintetizar 
duas moléculas de ATP.
Esquema 10.1
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A GLICOSE COMO INDICADOR METABÓLICO
O nível sangüíneo de glicose é chamado glicemia. Variações 
na glicemia são indicadores do estado fisiológico do organismo. 
Assim, quando a glicemia está baixa (hipoglicemia), as células têm 
um comportamento metabólico distinto daquele que ocorre quando a 
glicemia está alta (hiperglicemia). 
Hiperglicemia indica um estado fi siológico de fartura e, portanto, 
de armazenamento ou biossíntese (anabolismo – como você viu nas aulas 
de introdução ao metabolismo). 
Hipoglicemia indica um estado fi siológico de privação, mesmo 
que momentânea, e as células respondem derivando seu metabolismo 
para a degradação (catabolismo). 
Os níveis sangüíneos de glicose são mantidos dentro de uma 
faixa estreita, graças a diferentes vias metabólicas de síntese de glicose 
(gliconeogênese) ou armazenamento de glicose na forma de glicogênio 
(glicogenogênese), em contraposição a vias de oxidação de glicose 
(glicólise). Esse processo, que procura manter os níveis de glicose no sangue 
constantes, chama-se homeostase e é fi namente regulado por hormônios. 
Pequenas variações nesse nível indicam, para as células, o que fazer.
Glossário:
Glicogênio – um 
polímero de glicose.
Gliconeogênese ou neo-
glicogênese – síntese de 
glicose a partir de precur-
sores não glicídicos.
Glicogenogênese – sín-
tese de glicogênio.
Glicólise – quebra da 
glicose.
Glicogenólise – quebra 
do glicogênio.
Figura 10.1: A homeostase de glicose é mantida pelas vias de síntese e de degradação.
Glicogênio, amido
Fotossíntese
GlicoseGlicose
Gliconeogênese
Co e
luz solar
2 Piruvato
e
Alanina
ATP NADPH e
ribose-5-P
Glicólise e ciclo
de Krebs
Via das
pentoses-
fosfato
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Bioquímica II | Glicólise: oxidação de glicose a piruvato I
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GLICÓLISE – ASPECTOS GERAIS
Na via glicolítica, uma molécula de glicose (seis carbonos 
– Figura 10.2) é quebrada, produzindo duas moléculas de três carbonos 
denominadas piruvato. É um processo oxidativo no qual duas moléculas 
de NAD+ (Figura 10.3) são reduzidas a duas moléculas de NADH + H+. 
Figura 10.3: Nicotinamida adenina dinucleotídeo – NAD. O NAD pode estar na sua 
forma oxidada NAD+ ou na sua forma reduzida NADH.
Para que esta via ocorra, existem etapas que consomem energia 
(através da hidrólise de ATP - Figura 10.4): etapas endergônicas, onde a 
molécula de glicose é preparada para ser clivada; e etapas que sintetizam 
ATP: etapas exergônicas, onde moléculas de ATP são formadas a partir 
da energia liberada durante o processo oxidativo. 
Figura 10.4: Adenosina 
trifosfato – ATP. Em 
destaque, a ligação 
fosfoéster entre a 
adenosina e o fosfato e 
as ligações fosfoanidras, 
entre fosfatos.
Figura 10.2: Glicose ou 
α-D- glicopiranose (projeção 
de Haworth).
H H HO O
R
+HC C
NH2 NH2
2H+
2e-
+
N
O-O
O
O
P
O
O-
O
O H
OH OH
H H
HP
CH2
O
H
OH OH -
H H
CH2
..
N
NADH
Reduzido
NAD+
(oxidado)
Adenina
NH2
N
H
N
N
N
ATP
AMP
Adenosina
ADP
O
O
O O O
O
OO
OP P
Ligações
fosfoanidras
fosfoéster
O
O
P
H
OH OH -
H H
CH2
H
NH2
N
N
N
N
�
�
�
HH
O
HO
H OH
OH H OH
H
CH2OH
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4
5
6
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No processo completo, associando-se consumo e formação de 
ATP, temos um saldo líquido de duas dessas moléculas. Vale ressaltar 
que, na realidade, conservamos parte da energia liberada nesse processo 
oxidativo na formação de ligações éster–fosfato (ligações ricas em energia) 
entre a molécula de ADP e fosfato inorgânico (Pi). Uma visão geral deste 
processo é apresentada na Figura 10.5.
Como produtos desta via temos, além de ATP e NADH, duas 
moléculas de piruvato. O destino deste piruvato depende da célula e da 
presença ou ausência de oxigênio, como veremos mais adiante.
Figura 10.5: Resumo 
da via glicolítica. Uma 
molécula de glicose (seis 
carbonos) é quebrada 
em duas moléculas de 
piruvato (três carbonos). 
Neste processo, a energia 
liberada é utilizada para a 
síntese de duas moléculas 
de ATP. O produto fi nal 
(piruvato) pode ter des-
tinos diferentes (lactato, 
CO2 e H2O ou etanol e 
CO2), como veremos 
mais adiante.
Glicólise
Glicose
2 piruvato
Frutose - 1,6 -
bisfosfato
2NAD+2ADP
+ 2Pii
2NADH2ATP
Lactato CO +
H O
2
22
2 Etanol
+ CO22
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Bioquímica II | Glicólise: oxidação de glicose a piruvato I
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A VIA GLICOLÍTICA PASSO A PASSO
A glicólise pode ser dividida em dois estágios. O estágio 1 é chamado 
estágio de investimento; e o estágio 2, o de pagamento ou de síntese de 
ATP. Nesta aula, nós iremos mostrar o primeiro estágio apenas. Na aula 
seguinte você verá a última fase, o estágio 2.
Estágio 1: Neste primeiro estágio da via glicolítica, são gastas duas 
moléculas de ATP, sendo a molécula de glicose (seis carbonos) convertida 
em duas moléculas de três carbonos (gliceraldeído 3-fosfato).
Glicose 2 x gliceraldeído 3P
A glicose entra na via glicolítica por fosforilação, na hidroxila do 
carbono 6, formando uma molécula de glicose 6-fosfato (G6P). 
Glicose + ATP Glicose 6-fosfato + ADPReação 1:Resumo do estágio 1: 
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Esta reação é dependente de energia, sendo, portanto, acoplada à 
clivagem de uma molécula de ATP e é catalisada pela enzima hexoquinase. 
(Figura 10.6). 
Figura 10.6: Hexoquinase e seu mecanismo de ação. A seta indica o substrato (glicose) 
em (a) se aproximando do sítio ativo. Em (b) a mudança conformacional induzida pela 
ligação do substrato (fi t induzido).
Entretanto, nas células do parênquima hepático e nas ilhotas 
pancreáticas, tal reação é catalisada pela enzima glicoquinase, cuja 
atividade é induzida e afetada por mudanças no estado nutricional. A 
hexoquinase é inibida de maneira alostérica pelo produto de sua reação, 
a G6P. A hexoquinase está presente em baixas concentrações em todos 
os tecidos extra-hepáticos e possui alta afi nidade (baixo Km) por seu 
substrato, a glicose. Sua função é permitir que a glicose seja utilizada pelos 
tecidos, mesmo quando os níveis de glicose no sangue estejam baixos. 
No momento em que uma molécula de glicose entra na célula e é 
fosforilada, ela permanece dentro da célula mesmo contra um gradiente 
de concentração. A hexoquinase pode catalisar a fosforilação dos 
isômeros α (alfa) e β (beta) da glicose, bem como de outros açúcares de 
seis carbonos. A função da glicoquinase é remover glicose do sangue após 
a alimentação. Ao contrário da hexoquinase, a glicoquinase tem um alto 
Km por glicose e opera em condições ótimas quando os níveis de glicose 
do sangue são elevados, sendo específi ca para este tipo de açúcar. 
A glicose 6-fosfato, além de ser a molécula utilizada nas próximas 
etapas da via glicolítica, é um componente importante na junção de diversas 
outras vias metabólicas, tais como gliconeogênese, via das pentoses, 
glicogenogênese e glicogenólise, como estudaremos mais adiante. 
Para relembrar 
os conceitos de 
enzima alostérica 
e Km – ver as aulas 
de enzimas da 
Bioquímica I.
!
a b
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Bioquímica II | Glicólise: oxidação de glicose a piruvato I
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EN Z I M A I N D U Z Í V E L 
Uma enzima cuja 
síntese pode ser 
aumentada (induzida) 
em uma determinada 
situação metabólica. 
Em contraposição, 
utilizamos o termo 
enzima constitutiva, 
cujo nível é constante, 
independente da 
situação metabólica.
Além disso, essa primeira reação da glicólise tem conseqüências 
importantes para a célula: ao ser fosforilada, a glicose não pode mais 
sair da célula, pois os mecanismos de transporte dessa molécula não 
servem para aquela que já foi fosforilada. Isto mantém o nível de glicose, 
na célula, sempre baixo em relação à concentração extracelular. Como 
o transporte de glicose é dependente da concentração (ver difusão 
facilitada e glicose, em Biologia Celular I), a tendência da glicose é 
sempre entrar na célula.
Outra conseqüência desta primeira reação é indicar o caminho 
metabólico que a glicose vai seguir. A fosforilação no carbono 6 indica 
que a glicose será degradada na via glicolítica. Como veremos mais 
tarde, a glicose pode receber diferentes “etiquetas” que indicam outros 
destinos metabólicos.
Na segunda reação da glicólise, a glicose 6P é convertida em 
frutose 6P (Fru 6P). Essa é uma reação do tipo isomerização aldose-cetose 
e é catalisada por uma fosfo-hexoisomerase (reação 2). 
Glicose 6P Frutose 6PReação 2: 
Na etapa seguinte, também dependente da energia de clivagem de 
ATP, a molécula de frutose 6P é fosforilada na hidroxila do carbono 1, 
formando uma molécula de Frutose 1-6-bisfosfato (Fru 1,6-bisP) (reação 
3). Tal reação é catalisada pela enzima fosfofrutoquinase (PFK). (Veja 
reação 3 e Figura 10.7). A PFK é tanto uma enzima alostérica quanto 
uma ENZIMA INDUZÍVEL, cuja atividade é considerada o principal ponto de 
regulação da velocidade da via glicolítica. 
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Frutose 6P Frutose 1,6-bisfosfatoReação 3: 
Figura 10.7: Fosfofrutoquinase (PFK). A PFK é uma enzima chave da glicólise. Preste atenção nas 
características da enzima e da reação que ela catalisa. Esta reação é um importante ponto de 
regulação da via, como veremos na próxima aula.
A seguir, a molécula de frutose 1-6-bisfosfato sofre uma clivagem 
pela ação da enzima aldolase, gerando duas moléculas isômeras, que 
possuem três carbonos: gliceraldeído 3P (G3P) e dihidroxiacetona 
fosfato (DHAP). Pela ação de uma triose-isomerase específi ca, a DHAP 
é convertida em G3P. Assim, iniciaremos os passos seguintes com duas 
moléculas de G3P.
Fique atento. Em alguns 
livros você vai encontrar 
notações diferentes para 
as moléculas. A frutose 
1,6-bisfosfato pode 
ser encontrada como 
frutose 1,6-bifosfato ou 
frutose 1,6-difosfato; a 
fosfofrutoquinase pode 
ser encontrada como 
fosfo-frutose-quinase ou 
ainda fosfofrutocinase, 
junto ou separado. 
!
Frutose 1,6-bisfosfato dihidroxiacetona-P + gliceraldeído 3PReação 4: 
∆G10 = 23.8 kJ/mol
O P O CH2
O
O
- 6
-
H
H HO
HOH
OH
O CH2 OH
5
4 3
2
1 ATP ADP
Mg2+
2
6
H
H HO
HOH
OH
O CH
5
4 3
2
2CH
1
O P O
O
O
-
-
O P O
O
O-
-
Frutose 6-fosfato frutose 1,6-bisfosfato
Gº = -14,2 kJ/mol
O P O CH 2
O
O
O
CH O P O
O
O
-
-
OH
HO
H
H
H OH
2
2
34
5
6
CH O P O
C O
C H OH
2
2
-
-
O
O
CH O P O2
HCOH O
O
-
-
C
O H
+
Frutose 1,6-bisfosfato
Gliceraldeído
3-fosfato
Dihidroxiacetona
3-fosfato
aldolase
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Bioquímica II | Glicólise: oxidação de glicose a piruvato I
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dihidroxiacetona-P gliceraldeído 3PReação 5: 
Até aqui uma molécula de seis carbonos (a glicose) foi parcialmente 
quebrada em duas moléculas de três carbonos (gliceraldeído 3-P). Note 
que as duas moléculas geradas são fosforiladas e apresentam a metade 
do número de carbonos que a molécula original de glicose.
Se você prestou atenção, provavelmente reparou que até aqui não 
ocorreu síntese de ATP. Pelo contrário, a célula gastou duas moléculas 
de ATP (reações 1 e 3). Por este motivo, essa primeira fase é chamada 
etapa de investimento ou etapa preparatória. Tal etapa é fundamental, 
pois nela a célula coloca à disposição do processo a energia já 
existente, e esse investimento possibilita, em etapas posteriores, não 
só a recuperação do investimento inicial, como também a síntese de 
mais ATP. Isto acontece através de um conjunto de reações conhecido 
por etapa de pagamento ou etapa de conversão de energia ou simplesmente 
etapa de síntese de ATP.
∆G10 = 7,5 kJ/mol
CH OH2
C O
CH O P O
O
O -
-
2
HCOH
CH O P O2
O
O-
-
C
O H
Triose fosfato
isomerase
Dihidroxiacetona
fosfato
Gliceraldeído
3-fosfato
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Figura 10.8: Resumo das reações da etapa de investimento ou etapa 
preparatória da glicólise. Nessa fase, os eventos principais são a fosforilação 
da glicose e sua conversão a gliceraldeído-3P.
Clivagem de um 
açúcar-fosfato de seis 
carbonos em dois 
açúcares- fosfato de 
três carbonos.
Lembre-se de que esse assunto não acabou. Na próxima aula, você 
verá o estágio 2 da glicólise, e como a célula usa a energia da quebra 
da glicose, para sintetizar ATP. Não esqueça que, embora por motivos 
didáticos os dois estágios estejam separados,o processo é um só. 
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