3 Oxidação de Glicose a Piruvato parte II

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Glicólise: oxidação
de glicose a piruvato II 11AULA
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Bioquímica II | Glicólise: oxidação de glicose a piruvato II
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INTRODUÇÃO Nesta aula continuaremos a falar da glicólise. Dessa vez, exploraremos a etapa 
de pagamento ou de síntese de ATP. Lembre-se de que:
• Na primeira fase, dois ATPs foram hidrolisados para fosforilar a molécula 
de glicose.
• Os produtos da primeira fase são duas moléculas de gliceraldeído 3P, um 
açúcar fosforilado de três carbonos. 
É daí que partiremos agora. Recorde-se de que, com uma molécula de glicose, 
duas moléculas de gliceraldeído 3P são geradas e, portanto, a partir delas, duas 
moléculas de todos os intermediários são produzidas também. 
Estágio 2: Nesse último estágio da glicólise, as duas moléculas de 
três carbonos (G3P) são convertidas em duas moléculas de piruvato.
2 Gliceraldeído 3-fosfato 2 Piruvato
A molécula de G3P é oxidada e ao mesmo tempo fosforilada, 
formando uma molécula de 1,3-bisfosfoglicerato. Observe que, nessa 
etapa, uma molécula de fosfato inorgânico (Pi) é incorporada à molécula 
de G3P no entanto não há consumo de qualquer molécula de ATP 
(reação 6).
De onde vem então a energia para formar uma ligação covalente 
entre o G3P e o Pi?
Resumo do estágio 2: 
Reação 6: O H
C
HCOH
CH OPO2 3
2–
P+
O
–
O
HO O
–
O
C
HCOH
CH OPO2 3
2–
P
O
–
O
O O
–
NAD
+
NADH + H
+ +
Gliceraldeído
3-fosfato
desidrogenase
Fosfato
inorgânico
Gliceraldeído
3-fosfato
1,3
bifosfoglicerato
�G´ = 6,3 kJ/mol0
Bifosfoglicerato
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Parte da energia que foi liberada no processo oxidativo 
(transformação de gliceraldeído em glicerato) foi conservada na formação 
de uma molécula de 1,3-BISFOSFOGLICERATO, que possui, então, um potencial 
energético maior do que o G3P. Nesta reação, uma molécula de NAD+ 
é reduzida a NADH + H+. Esta é uma reação típica, catalisada por uma 
classe de enzimas denominadas desidrogenases ligadas ao NAD+. 
Na etapa seguinte, a energia conservada na molécula de 1,3- 
bisfosfoglicerato (BPG) será utilizada na formação de uma molécula de 
ATP (ligação éster-fosfórica entre ADP + Pi), sendo o BPG convertido, 
então, em 3-fosfoglicerato (3PG). 
1,3-B I S F O S F O G L I -
C E R A T O 
É a primeira 
molécula de alta 
energia formada 
na glicólise.
Reação 7: 
Essa reação é catalisada pela enzima fosfoglicerato quinase. Uma 
vez que duas moléculas de triose fosfato são formadas por molécula de 
glicose, duas moléculas de ATP são geradas nesse estágio. Este processo de 
formação de ATP é um exemplo de fosforilação em nível de substrato. 
Pela ação de uma fosfoglicerato mutase, o 3PG será convertido 
em 2-P-Glicerato (2PG). 
O
C
HCOH
CH OPO2 3
2–
P
O
–
O
O O
–
1,3
bifosfoglicerato �G´ = –18,5 kJ/mol
0
O
P
P
Rib Adenina
+
ADP
O
C
HCOH
CH OPO2 3
2–
O
–
O
P
P
Rib Adenina
P
O
–
–
O O
ATP
3–fosfoglicerato
+
fosfoglicerato
quinase
Mg
2+
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Bioquímica II | Glicólise: oxidação de glicose a piruvato II
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Reação 8: 
A etapa subseqüente é catalisada pela enolase e envolve a 
desidratação e redistribuição da energia dentro da molécula. A 
proximidade do grupamento funcional hidroxila com o íon fosfato 
favorece a formação de um enol-fosfato, o fosfoenolpiruvato (PEP), 
que é também considerado um composto de alta energia. 
Reação 9: 
O passo seguinte é também uma fosforilação em nível do substrato. 
O fosfoenolpiruvato transfere seu grupo fosfato para o ADP, formando 
ATP. O produto é o piruvato, e a reação é catalisada pela piruvato 
quinase. 
FO S F O E N O L P I R U-
V A T O 
É a segunda molécula 
de alta energia formada 
na glicólise. 
3-fosfoglicerato
O
—
O
HC
CH
C
2 P O
—
O
—
O
O
OH
Mg2+
fosfoglicerato
mutase
O
—
O
HC
CH
C
2
P O
—
O
—
O
OH
O
2-fosfoglicerato
G´°= 4,4 kJ/mol
H C O P O
HO CH 2 O
OC
OO
-
-
-
C O P O
CH2 O
OC
OO
-
-
-
H O2
2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato
enolase
G´º= 7,5 kJ/mol
O
C
C
Ch2
O
–
Fosfoenolpiruvato
�G´ = –31,4 kJ/mol0
O
P
P
Rib Adenina
+
O
C
C
Ch3
O
O
P
P
Rib Aden
P
O
–
–
O O
ATP
Piruvato
+
Piruvato
quinase
Mg , K
2+ +
P
O
–
O
O O
–
O
Fosfoenolpiruvato
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Devemos lembrar que, nesse segundo estágio, partimos de duas 
moléculas de gliceraldeído 3P e, portanto, duas moléculas de piruvato, 
duas de NADH + H+ e quatro moléculas de ATP foram formadas. Ao 
calcularmos o rendimento energético em termos de formação de ATPs, 
veremos que foram gastas duas moléculas no primeiro estágio da via e 
que foram ressintetizadas quatro moléculas, ou seja ocorreu formação 
líquida de duas moléculas de ATP (Figura 11.1).
Figura 11.1: Fase de pagamento da glicólise. Também chamada etapa 
de conservação de energia ou, simplesmente, etapa de síntese de ATP.
Fase de pagamento
Conversão oxidativa de 
gliceraldeído 3-fosfato 
em piruvato e a formação 
acoplada de ATP e NADH.
!
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UTILIZAÇÃO DO PIRUVATO E REOXIDAÇÃO DO NADH 
Já vimos no início da aula que o piruvato pode ter vários destinos. 
O estado redox do tecido e a presença ou ausência de O2 determinam 
qual via deverá ser seguida. 
1o destino – Quando em condições anaeróbicas, o piruvato é 
reduzido pelo NADH, formando lactato (na fermentação lática) ou 
etanol e CO2 (na fermentação alcoólica). 
Fermentação lática
Na fermentação lática a reação é catalisada pelo complexo 
enzimático piruvato desidrogenase. Nessas condições, a molécula de 
NAD+ é regenerada, estando pronta para ser reutilizada em um outro 
ciclo da via glicolítica.
Piruvato + NADH + H+ L(+)-Lactato + NAD+
 A fermentação lática ocorre em alguns microorganismos e também 
no músculo de vertebrados e invertebrados.
Fermentação alcoólica
Na fermentação alcoólica a conversão de piruvato em etanol e CO2 
envolve duas reações sucessivas. A primeira reação é a conversão de 
piruvato em acetaldeído, uma reação de descarboxilação, na qual o CO2 
é liberado. Esta reação é catalisada pela piruvato descarboxilase. 
piruvato acetaldeído
CO2
piruvato
descarboxilase
A segunda reação é a reoxidação do NADH a NAD+. Esta última 
reação é catalisada pela enzima álcool desidrogenase. Os produtos fi nais 
da fermentação alcoólica são, portanto, o etanol, uma molécula de dois 
carbonos, CO2 e NAD
+.
acetaldeído etanol
NADH NAD+
álcool 
desidrogenase
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2o destino – Quando em condições aeróbicas, o piruvato é 
transferido para as mitocôndrias e, após conversão em acetil-Coenzima A 
(Acetil-CoA), é oxidado em CO2 no ciclo do ácido cítrico. Os equivalentes 
do NADH + H+ produzidos na via glicolítica são também levados para 
as mitocôndrias, onde serão transferidos para aceptores específi cos, 
em um processo que veremos mais tarde e que é denominado cadeia 
transportadora de elétrons.
Piruvato + NAD+ + CoA Acetil-CoA + NADH + H+ + CO2
REGULAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA
Embora a maioria das reaçõesda via glicolítica 
seja reversível, três delas são marcadamente 
exergônicas e são consideradas irreversíveis do ponto 
de vista fi siológico. Essas reações são catalisadas 
pela HEXOQUINASE E GLICOQUINASE, FOSFOFRUTOQUINASE 
e PIRUVATO QUINASE e são consideradas os principais 
sítios de regulação da glicólise. 
A regulação da via ocorre segundo 
o princípio da máxima economia. A via será 
inibida se o organismo estiver em um estado fi siológico energeticamente 
favorável, ou seja, quando o balanço ATP/ADP for positivo. Em outras 
palavras, se a célula tem muito ATP, as vias metabólicas de síntese de 
ATP serão inibidas. Em baixas concentrações de ATP (altas concentrações 
de ADP), a via será ativada. Entretanto, não se engane... Não existe 
nenhuma situação fi siológica em que a via esteja parada. Ela pode 
funcionar a uma velocidade maior ou menor, mas qualquer inibidor 
ou situação metabólica que paralise a via glicolítica certamente levará 
o organismo à morte.
GLICOQUINASE E HEXOQUINASE
glicose + ATP glicose –6P + ADP + Pi
FOSFOFRUTOQUINASE 
frutose 6-P + ATP frutose 1,6-bisfosfato + ADP 
+ Pi
PIRUVATUVATO QUINASE 
fosfoenolpiruvato + ADP + Pi piruvato + ATP
Enzimas chaves da via glicolítica:
HEXOQUINASE FOSFOFRUTO-
QUINASE PIRUVATO QUINASE
!
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Tabela 11.1: Reguladores das enzimas chaves da via glicolítica.
Enzima Inibidor (-) Ativador (+)
Hexoquinase
Fosfofrutoquinase
Piruvato quinase
Glicose 6-fosfato; ATP
ATP; citrato AMP; ADP
O detalhamento dessa regulação será visto após estudarmos outras 
vias metabólicas, uma vez que os processos metabólicos ocorrem de 
maneira integrada.
R E S U M O
A glicólise é uma seqüência de dez reações catalisadas por enzimas e por 
meio das quais uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de 
piruvato, com a produção de duas moléculas de ATP e duas de NADH. A via 
glicolítica pode ser dividida em uma etapa de investimento e uma etapa de 
pagamento. Na primeira etapa, a célula investe dois ATPs e quebra a glicose em 
duas moléculas de gliceraldeído 3P. Na segunda etapa, duas moléculas de alta 
energia são produzidas: 1,3-bisfosfoglicerato e fosfenolpiruvato. A formação 
dessas moléculas é fundamental para a síntese de quatro moléculas de ATP. 
Além de ATP, dois NAD+ são reduzidos a NADH, para cada molécula de glicose 
quebrada. A via glicolítica é regulada principalmente pela carga energética da 
célula. O indicador da carga energética é a relação entre a concentração de 
ATP e a concentração de ADP e/ou AMP. Os principais pontos de regulação são 
as enzimas hexoquinase, fosfofrutoquinase e piruvato quinase, todas as três 
metabolicamente irreversíveis. A via trabalha tanto em condições aeróbicas 
quanto em condições anaeróbicas.
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Nas três últimas aulas, você conheceu uma das vias metabólicas 
mais importantes do metabolismo energético. Não perca de vista a 
totalidade dessas aulas, pois, mais importante que saber detalhes da via 
metabólica, é a compreensão do seu sentido fi siológico, ou seja, para 
que ela serve. Isso vai orientar você quanto ao que precisar ser fi xado 
realmente. Não deixe de entender os conceitos de máxima economia, de 
moléculas de alta energia, de acoplamento entre reações. Tais conceitos 
são universais quando se trata de Bioquímica e entendê-los facilita a 
compreensão dessa e de cada uma das outras vias metabólicas que você 
verá na Bioquímica II. 
O próximo módulo chama-se respiração celular. Ele fala das vias 
complementares à glicólise que ocorrem na presença de oxigênio (ciclo 
de Krebs ou ciclo do ácido cítrico e cadeia transportadora de elétrons). 
Portanto, não esqueça que a glicólise também é parte desse processo.
EXERCÍCIOS
De 1 a 6, assinale a(s) afi rmativa(s) correta(s):
1. Sobre os aspectos gerais da via glicolítica:
a) na via glicolítica são produzidas seis moléculas de ATP;
b) duas moléculas de piruvato são formadas por cada molécula de glicose que entra 
na via;
c) ocorrem duas reações de condensação na via;
d) a regulação alostérica é importante para esta via;
e) a via glicolítica só ocorre em organismos anaeróbicos.
2. A glicólise apresenta duas etapas:
a) ambas requerem ATP para ativação;
b) somente uma é catalisada pela aldolase;
c) somente uma produz piruvato;
d) ambas são catalisadas por quinases.
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3. Qual enzima não é importante para a via glicolítica?
a) aldolase;
b) enolase;
c) piruvato carboxilase;
d) piruvato quinase.
4. A conversão de gliceraldeído 3P em 1,3-bisfosfoglicerato.
a) requer ATP;
b) é inibida por frutose 1,6 bi-P;
c) é catalisada por uma desidrogenase NAD+ dependente;
d) é uma reação de condensação.
5. A produção de frutose 1,6-bisP.
a) libera energia;
b) é uma etapa comprometida na via glicolítica;
c) é catalisada pela hexoquinase;
d) é inibida por ATP.
6. A produção de ATPs na glicólise.
a) ocorre em duas reações separadas;
b) ocorre na ausência de 2P-glicerato;
c) requer a produção de lactato;
d) requer a produção de piruvato.
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7 . Com relação ao processo de fermentação alcoólica (etanólica), podemos dizer que:
a) as reações da glicólise são diferentes daquelas que ocorrem nos organismos que 
produzem lactato;
b) o acetaldeído é um composto intermediário nesta transformação;
c) NAD+ é convertido em NADH;
d) grandes quantidades de oxigênio são necessárias para que tal processo ocorra.
8 . Estabeleça os aspectos comparativos entre as enzimas hexoquinase e glicoquinase.
9. Como você explicaria a existência de uma mesma via metabólica presente desde 
os microorganismos até os seres mais complexos que conhecemos?
10. Você reparou que todos os compostos da via glicolítica, exceto a molécula 
de piruvato, encontram-se fosforilados? Pense/especule sobre uma razão 
para este fato.
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RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS AVALIATIVOS
Assinale a(s) afi rmativa(s) correta(s)
1. Sobre os aspectos gerais da via glicolítica.
a) na via glicolítica são produzidas seis moléculas de ATP:
b) duas moléculas de piruvato são formadas por cada molécula de glicose que 
entra na via; CORRETA
c) ocorrem duas reações de condensação na via;
d) a regulação alostérica é importante para esta via; CORRETA
e) a via glicolítica só ocorre em organismos anaeróbicos.
2. A glicólise apresenta duas etapas e:
a) ambas requerem ATP para ativação;
b) somente uma é catalisada pela aldolase;
c) somente uma produz piruvato; CORRETA
d) ambas apresentam reações catalisadas por quinases. CORRETA
3. Qual dessas enzimas não é importante para a via glicolítica?
a) enolase;
b) aldolase;
c) piruvato carboxilase; CORRETA
d) piruvato quinase.
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4. A conversão de gliceraldeído 3P a 1,3-bisfosfoglicerato:
a) requer ATP; CORRETA
b) é inibida por frutose-1,6 bisP;
c) é catalisada por uma desidrogenase NAD+ dependente;
d) é uma reação de condensação.
5. A produção de frutose 1,6-bisP:
a) libera energia;
b) é a reação fi nal na via glicolítica;
c) é catalisada pela hexoquinase;
d) é inibida por ATP. CORRETA
6. A produção de ATPs na glicólise:a) ocorre em duas reações separadas; CORRETA
b) ocorre na ausência de 2P-glicerato;
c) requer a produção de lactato;
d) requer a produção de piruvato.
7 . Com relação ao processo de fermentação alcoólica (etanólica), podemos dizer que:
a) as reações da glicólise são diferentes daquelas que ocorrem nos organismos que 
produzem lactato;
b) o acetaldeído é um composto intermediário nesta transformação; CORRETA
c) NAD+ é convertido em NADH;
d) grandes quantidades de oxigênio são necessárias para que este processo ocorra.
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8 . Estabeleça os aspectos comparativos entre as enzimas hexoquinase e glicoquinase.
Ambas são enzimas que catalisam a reação de fosforilação de glicose em glicose 
6-P. Ambas são inibidas pelo produto. Hexoquinase é a isoforma presente na 
maior parte dos tecidos extra-hepáticos, enquanto a glicoquinase é a isoforma 
encontrada no fígado. As isoformas têm diferentes afi nidades pelo substrato 
(glicose). Enquanto a hexoquinase é uma enzima generalista, que catalisa a 
fosforilação de hexoses, como glicose, manose e frutose, a glicoquinase é bastante 
específi ca para glicose. A hexoquinase possui alta afi nidade (baixo Km) por seu 
substrato glicose, enquanto a glicoquinase possui baixa afi nidade.
9. Como você explicaria a existência de uma mesma via metabólica presente desde 
os microorganismos até os seres mais complexos que conhecemos?
Falar de relações evolutivas entre os organismos.
10. Você reparou que todos os compostos da via glicolítica, exceto a molécula 
de piruvato, encontram-se fosforilados? Pense/especule sobre uma razão 
para este fato.
Falar de organização celular, fosfato como etiqueta de endereçamento.
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