GlicoliseeCatabolismodasHexosesBQI100GCB2ministrada

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31/08/2016
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR
BQI 100 – BIOQUÍMICA FUNDAMENTAL
Glicólise e Catabolismo 
das Hexoses
31/08/2016
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Relações energéticas entre as vias 
catabólicas e anabólicas
Macromoléculas 
Celulares
Polissacarídeos
Lipídeos
Proteínas
Ácidos Nucléicos
Precursores 
Moleculares
Monossacarídeos
Ácidos Graxos
Aminoácidos
Bases Nitrogenadas
Nutrientes contendo 
energia
Carboidratos
Gorduras
Proteínas
Produtos finais e 
energia liberada
CO2
H2O
NH3
Anabolismo Catabolismo
Energia 
química
Os três tipos de Vias Metabólicas
Fosfolipídeo
Triacilgliceróis Ácidos Graxos
Alanina FenilalaninaAmido
Glicose
Serina
Glicogênio
Sacarose
Piruvato
Leucina
Isoleucina
(a) Catabolismo convergente
(b) Anabolismo divergente
(c) Via cíclica
Acetoacetil-CoA Eicosanóides
Ácidos Graxos
Mevalonato
Triacilgliceróis
FosfolipídeosCDP-diacilglicerol
Borracha
Isopentil-
pirofosfato
Vitamina K Éster de 
colesterol
Colesterol
Pigmentos 
carotenóides
Hormônios 
esteróides
Ác. 
biliares
. 
Oxaloacetato Citrato
Acetato 
(acetil-CoA)
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Visão geral do Catabolismo
Macromoléculas Proteínas Polissacarídeos Lipídeos
Blocos 
construtores das 
biomoléculas
Aminoácidos Glicerol, ácidos, graxosGlicose 
Estágio I
Estágio II
Pentoses 
e hexoses
Glicólise
2 Gliceraldeído-3-
fosfato
Piruvato
Acetil-CoA
Visão geral do Catabolismo
Produto comum 
de degradação
NH3
Estágio III
Acetil-CoA
Ciclo do Ácido 
Cítrico
H2O CO2
Fosforilação oxidativa
Produtos finais 
do catabolismo
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As principais vias de utilização da glicose nas 
células dos vegetais superiores e dos animais 
GLICOSE
Glicogênio, amido e 
sacarose
PiruvatoRibose-5-
fosfato
armazenagem
Via Glicolítica
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Via Glicolítica – Fase preparatória
Glicose
Glicose-6-fosfato
Frutose-6-fosfato
Frutose-1,6-bifosfato
Gliceraldeido-3-fosfato
Diidroxiacetona fosfato
Hexoquinase
Fosfoexose
isomerase
Fosfofrutose
-quinase
Aldolase
Triose fosfato 
isomerase
Hexoquinase
Glicose Glicose-6-fosfato
1) Fosforilação da glicose
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Fosfoexose
isomerase
Glicose-6-fosfato Frutose-6-fosfato
2) Conversão da glicose-6-P em frutose-6-P
Frutose-6-fosfato Frutose-1,6-bifosfato
Fosfofruto-
quinase 1
3) Fosforilação da frutose-6-P em frutose-1,6-BiP
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Frutose-1,6-bifosfato
Aldolase
Gliceraldeido-3-
fosfato
Diidroxiacetona 
fosfato
4) Clivagem da frutose-1,6-BiP
Triose fosfato isomerase
Aldolase
Gliceraldeido-3-
fosfato
Diidroxiacetona 
fosfato
Frutose-1,6-bifosfato
Derivados de 
carbonos da 
Glicose
Derivados de 
carbonos da 
Glicose
Interconverção das trioses fosfatos
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Gliceraldeido-3-
fosfato
Diidroxiacetona 
fosfato
Triose fosfato 
isomerase
5) Interconverção das trioses fosfatos
Via Glicolítica – Fase de pagamento
Gliceraldeido-3-fosfato (2)
1,3- Bifosfoglicerato (2)
3-Fosfoglicerato (2)
2-Fosfoglicerato (2)
Fosfoenolpiruvato (2)
Piruvato (2)
Gliceraldeído 
3-fosfato 
desidrogenase
Fosfoglicerato 
quinase
Fosfoglicerato 
mutase
Enolase
Piruvato 
quinase
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Gliceraldeido-3-
fosfato 
Fosfato 
inorgânico
1,3- Bifosfoglicerato 
Gliceraldeído 
3-fosfato 
desidrogenase
6) Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-
bifosfoglicerato
Gliceraldeído 3-
fosfato 
desidrogenase
Gliceraldeido-
3-fosfato 
1,3- Bifosfoglicerato 
Formação do 
complexo 
enzima-substrato
Formação do 
intermediário 
tiohemiacetal
Oxidação do 
intermediário 
tioester
Saida do 
produto
Troca do NADH 
por NAD+ , 
ataque do Pi no 
tioester
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1,3- Bifosfoglicerato 
Adenina
Adenina
3- Fosfoglicerato 
Fosfoglicerato 
quinase
7) Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato
para o ADP
2- Fosfoglicerato 
Fosfoglicerato 
mutase
3- Fosfoglicerato 
8) Converção do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato
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2- Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato 
Enolase
9) Desidratação 2-fosfoglicerato para 
fosfoenolpiruvato (PEP)
Adenina
AdeninaFosfoenolpiruvato Piruvato 
Piruvato 
quinase
10) Transferência do grupo fosforil do PEP para o ADP
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Etapas fundamentais da glicólise
C6
C6
C3 C3
C3
C3
I
II
III
IV
2 ATP 
2 ADP
2 Pi
2(H+ + e- )
4 ADP 
4 ATP
2
2
P
P
P P
P
P
P Fosfato
C3 Triose
C6 Hexose
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2 Piruvato + 2 NADH + 2ATP + 2 H2O
Glicose + 2NAD+ 2 Piruvato + 2 NADH + 2 H+
2ADP + 2Pi 2ATP + 2 H2O
∆G1´0= -146 kJ/mol
∆G2´0= 2 x 30,5 = 61 kJ/mol
∆Gs´0= ∆G1´0 + ∆G2´0= -85 kJ/mol
ΔG °’ = ? 
Equação Geral
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RELEMBRANDO Cofatores Enzimáticos
Coenzima Exemplos de grupos 
transferidos
Precursor dietético em 
mamíferos
Tiamina pirofosfato Aldeídos Tiamina (vitamina B1)
Flavina adenina 
dinucleotídeo (FAD)
Elétrons Riboflavina (vitamina B2)
Nicotinamida adenina 
dinucleotídeo (NAD)
Íon hidreto (:H-) Ácido nicotínico (niacina)
Coenzima A Grupo acila Ácido pantotênico mais 
outras moléculas 
Pirodoxal fosfato Grupos amino Piridixina (vitamina B6)
5’-desoxiadenosil-
cobalamina (coenzima 
B12)
Átomos de H e grupos 
alquila
Vitamina B12
Biocitina CO2 Biotina
Tetraidrofolato Unidades de 1C Folato
Ácido lipóico Elétrons e grupos acila Não é necessário estar 
presente na dieta
Algumas coenzimas que funcionam como transpostadoras transientes de 
grupos funcionais ou de átomos específicos
RELEMBRANDO Coenzimas NAD+ e FAD
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Os três destinos catabólicos do piruvato
Glicose
2 lactato
2 Piruvato
2 Etanol + 2 CO2
4 CO2 e 4 H2O
2 Acetil CoA
Fermentação alcoólica
em leveduras
Fermentação a lactato 
durante contração 
muscular vigorosa, nos 
eritrócitos e em alguns 
microrganismos
Glicólise (10 
reações 
sucessivas)
Ciclo do 
ácido 
cítrico
Nos animais, vegetais, e muitas células 
microbianas sob condições aeróbicas
Condições 
aneróbicas
Condições 
aneróbicas
Condições 
aeróbicas
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Reação catalisada pela Lactato Desidrogenase
Equação geral:
Glicose + 2 ADP + 2 Pi� 2 lactato + 2 ATP + 2 H2O
Piruvato
Lactato
Lactato
desidrogenase
Glicose
Glicólise
Fermentação 
a Lactato
Reações catalisadas pela piruvato carboxilase e álcool 
desidrogenase na fermentação alcoólica
Equação geral:
Glicose + 2 ADP + 2 Pi� 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O
Piruvato
Etanol
Piruvato
descarboxilase
Glicose
Glicólise
Acetaldeído
Álcool 
desidrogenase
Fermentação 
Alcoólica
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RELEMBRANDO Cofatores Enzimáticos
Coenzima Exemplos de grupos 
transferidos
Precursor dietético em 
mamíferos
Tiamina pirofosfato (TPP) Aldeídos Tiamina (vitamina B1)
Flavina adenina 
dinucleotídeo (FAD)
Elétrons Riboflavina (vitamina B2)
Nicotinamida adenina 
dinucleotídeo (NAD)
Íon hidreto (:H-) Ácido nicotínico (niacina)
Coenzima A Grupo acila Ácido pantotênico mais 
outras moléculas 
Pirodoxal fosfato Grupos amino Piridixina (vitamina B6)
5’-desoxiadenosil-
cobalamina (coenzima 
B12)
Átomos de H e grupos 
alquila
Vitamina B12
Biocitina CO2 Biotina
Tetraidrofolato Unidades de 1C Folato
Ácido lipóico Elétrons e grupos acila Não é necessário estar 
presente na dieta
Algumas coenzimas que funcionam como transpostadoras transientes de 
grupos funcionais ou de átomos específicos
Vias afluentes da Glicólise
Trealose Lactose
Sacarose
Amido, glicogênioD-Glicose
D-Galactose
D-Manose
D-Frutose
UDP-galactose
UDP-glicoseGlicose-
1-fosfatoc
Glicose-
6-fosfato
Frutose-
6-fosfato
Frutose1,6-
bifosfato
Gliceraldeido
-3-fosfato
Manose-6-fosfato
Frutose-1-fosfato
Gliceraldeído + Diidroxiacetona 
fosfato
Hexoquinase
Fosfoglicomutase
HexoquinaseHexoquinase
Frutoquinase
Fosfomanose
isomerase
Sacarase
Triose 
quinase Triose fosfato isomerase
Frutose -1-fosfato 
aldolase
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Hidrólise extracelular dos dissacarídeos 
ingeridos na alimentação
Maltose + H2O 2 D-Glicose
Lactose + H2O D-Galactose + D-glicose
Sacarose + H2O D-frutose + D-glicose
maltase
Lactase
Sacarase
Reação catalisada pela fosforilase do glicogênio
Extremidade não-redutora
Extremidade não-redutora
Cadeia do glicogênio 
(glicose)n
Glicogênio diminuído de 
um resíduo (glicose)n-1
Glicose-1-fosfato
Fosforilase do 
Glicoênio
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Ação da enzima de 
desramificação ou oligo (α 1-6) 
para (α 1-4) glicanotransferase
Atividade de 
transferase da 
enzima de 
desramificação
Atividade α(1→6) 
glicosidase da 
enzima de 
desramificação
Fosforilase do 
glicogênio
Glicose 6-fosfato
Extremidades não-redutoras
Ligação 
(α 1-6)
glicogênio 
Glicose
Glicose -1-fosfato isomerase
Polimero (α 1-4) desramificado; substrato 
para nova ação da fosforilase
Regulação da via glicolítica
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1. Regulação alostérica – muito rápida. Normalmente há ativação por 
substratos ou inibição por produtos da reação ou da via (“feedback” 
negativo ou retroalimentação) 
2. Regulação hormonal – mais lenta. Coordenação nos diferentes tecidos 
e órgãos. Normalmente envolve modificações covalentes em enzimas
3. Velocidades de síntese e degradação das enzimas (muito mais lenta) 
Formas de regulação
Enzimas reguladoras situadas em pontos críticos da via (as vias de 
degradação e de síntese devem ser reguladas de forma coordenada)
Regulação Glicólise
�Os pontos-chave:
�Hexoquinase
�Fosfofrutoquinase
�Piruvatoquinase
�Fosforilase do glicogênio
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� Hexoquinase
- enzima reguladora;
- é inibida pelo produto de sua reação a Glicose -6P
- catalisa também fosforilação de outras hexoses.
� Glicoquinase (Hexoquinase do Fígado)
- age após refeição rica em açúcar. Regulada pelos níveis de
glicose do sangue
Regulação alostérica da Fosfofrutoquinase
(PFK-1)
Frutose-6-
fosfato
+ ATP Frutose-
1,6-
bifosfato
+ ADP
Citrato
AMP, ADPATP
ATP, citrato, NADH, ácidos 
graxos, PEP, baixo pH
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Fosforilase do glicogênio
� músculo: controle hormonal – adrenalina
controle alostérico – AMP
cálcio
� fígado: controle hormonal – glucagon
controle alostérico - glicose
aumenta 
atividade da 
enzima
diminui 
atividade da 
enzima
Fígado
Sítios alostéricos 
vazios
Fosforilase a 
fosfatase
Glucagon: regulador 
hormonal
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As principais vias de utilização da glicose nas 
células dos vegetais superiores e dos animais 
GLICOSE
Glicogênio, amido e 
sacarose
PiruvatoRibose-5-
fosfato
armazenagem
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Oxidação da glicose pela 
“Via das PENTOSES FOSFATO”
• Células em divisão rápida (pele, medula óssea, mucosa intestinal: usam 
pentoses para as vias de síntese de DNA, RNA, coenzimas reduzidas (poder 
redutor para biossíntese)
Reações oxidativas da Via das Pentoses 
Fosfato
Glicose-6-
fosfato 
desidrogenase
lactonase
6-fosfogliconato
desidrogenase
Fosfopentose
isomerase
Glicose-6-fosfato
6-fosfo-glicono-δ
lactona
6-fosfogliconato
D-ribulose-5-
fosfato
D-ribose-5-
fosfato
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Reações não-oxidativas da Via das Pentoses Fosfato
D-ribose-5-
fosfato (5C)
Glicose-6-
fosfato (6C)
Reações oxidativas da via das 
pentoses fosfato
Sedoeptulose-7-
fosfato (7C)
Frutose-6-
fosfato (6C)
Xilulose-5-
fosfato (5C)
Gliceraldeído-3-
fosfato (3C)
Eritrose-4-
fosfato (4C)
Frutose-6-
fosfato (6C)
Xilulose-5-
fosfato (5C) Gliceraldeído-3-
fosfato (3C)
epimerase
transcetolase transaldolase
transcetolase
aldolase
Triose fosfato 
isomerase
Frutose 1,6 
bifosfatase
Fosfohexose
isomerase
G
l
i
c
o
n
e
o
g
ê
n
e
s
e
5C + 5C � 7C + 3C
7C + 3C � 6C + 4C
4C + 5C � 6C + 3C
• Nos tecidos que requerem mais NADPH do que ribose-5-P, as 
pentoses fosfato produzidas são recicladas em glicose-6-P.