9_metabolismo_de_carboidratos_glicolise_e_gliconeogenese

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METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
GLICÓLISE
Glicose Composto rico em energia 
Excelente combustível celular
Precursor de vários intermediários metabólicos
GLICÓLISE
Rota metabólica de degradação da glicose (oxidação) 
para obtenção de energia e intermediários metabólicos.
ATP e 
NADH
PIRUVATO
Via central do metabolismo dos carboidratos, essencial para
alguns tecidos animais e vegetais (única/principal fonte de
energia).
Transporte de glicose às células
O transporte da glicose para dentro das células ocorre por meio
de difusão facilitada através de transportadores.
GLUTS – família de transportadores
de glicose (apresenta especificidade
tecidual).
GLUT 1 – eritrócitos e células
endoteliais (captação basal de glicose).
GLUT 2 – células β pancreáticas
(sensor de glicose).
GLUT 4 – responsivo à insulina
(músculo e tecido adiposo).
Localização
sub-celular
A rota da glicólise acontece 
no citosol das células. 
Faz parte do processo de 
respiração celular.
Respiração celular
REAÇÕES DA GLICÓLISE
10 reações catalisadas por enzimas que convertem uma molécula
de glicose (6 átomos de carbono) em 2 moléculas de piruvato (3
átomos de carbono) – 2 estágios
Fase I – Fase de Investimento
Consumo 
de ATP
1- Fosforilação da glicose
• Reação irreversível – etapa regulatória
• Gasto energético (consome 1 ATP) – ativação da glicose
• Enzima HEXOCINASE
GLICOCINASE (fígado e pâncreas)
Glicose glicose 6-fosfato
Captura da 
glicose dentro 
da célula
HEXOCINASE
Amplamente distribuída (4 isoenzimas).
 Fosforila outras hexoses além da glicose.
 Inibida pelo produto quando se acumula 
(glicose 6-P) - inibição alostérica
 Km baixo = alta afinidade para glicose
GLICOCINASE (hexocinase IV)
Presente no fígado e pâncreas.
Também fosforila a glicose em glicose 
6-P e outras hexoses.
Não é inibida pelo produto.
Km alto = baixa afinidade para glucose
 é regulada em nível de transcrição –
aumento da demanda de energia ([ATP] 
baixa, contração muscular intense) ou 
aumento do consume de glucose ([ ] elevada 
no sangue).
HEXOQUINASE
 Km baixo = alta afinidade 
 Vmáx baixa
GLICOQUINASE
 Km alto = baixa afinidade
 Vmáx alta
FÍGADO E PÂNCREAS
Alta [ ] de glicose – GK 
move-se para o citosol
Alta [ ] de F6P – GK move-
se para o núcleo
2 - Conversão da 
Glicose 6-P em Frutose 6-P
• Isomerização - Reação reversível
• Enzima:  FOSFOGLICOSE ISOMERASE
Glicose 6-fosfato frutose 6-fosfato
3 - Fosforilação da Frutose 6-P
• Reação irreversível – limitante da velocidade
• Gasto energético (consome 1 ATP)
• Enzima FOSFOFRUTOCINASE-1 (PFK-1)
Frutose 6-fosfato
Frutose 1,6-bifosfato
Etapa 
regulatória!!
FOSFOFRUTOCINASE 1
Formada por 4 subunidades:
Regulação alostérica
AMP, ADP  ativador
**Frutose 2,6-bifosfato  ativador
ATP  inibidor
Citrato  inibidor (reforça a inibição 
do ATP)
Relação 
ATP/ADP alta = enzima inibida
ATP/ADP baixa = enzima ativada
Ponto de controle
mais importante!!!!
Etapa limitante da 
velocidade!!!!!!!!
Frutose 2,6-bifosfato
Ativador mais potente da fosfofrutocinase-1 – efetor alostérico
positivo!
Faz parte da regulação hormonal rápida da glicólise.
Aumenta a afinidade da 
PFK-1 pelo substrato e 
reduz a afinidade pelos 
inibidores alostéricos
As concentrações de frutose 2,6-bifosfato são reguladas pelas taxas
de síntese e degradação.
Fosfofrutocinase-2 (PFK-2) e fructose 2,6-bifosfatase – é a mesma
enzima com dois domínios: quinase e fosfatase.
FFK-2
Sua atividade é regulada pela insulina e glucagon.
FFK-2
Insulina – ativa a quinase - aumenta síntese de frutose 2,6-diP – ativa a
PFK-1
Glucagon – ativa a fosfatase - diminui a síntese de frutose 2,6-diP -
reduz a velocidade da glicólise.
4 - Clivagem da frutose 1,6-bifosfato
• Reação reversível
• Enzima ALDOLASE
Frutose 1,6-bifosfato
Diidroxiacetona 
fosfato
Gliceraldeído 
3-fosfato
5 - Interconversão de Trioses
• Reação reversível – 2 moléc. gliceraldeído 3-fosfato
• Enzima TRIOSE FOSFATO ISOMERASE
Diidroxiacetona 
fosfato
2 moléc. de Gliceraldeído 
3-fosfato
Fase II – Fase de pagamento
Síntese de 
ATP e NADH
6 - Oxidação do Gliceraldeído 3-P
Gliceraldeído 3-fosfato 1,3 -bifosfoglicerato
• Reação reversível – 1ª reação de oxidação-redução –
forma-se um anidrido de ácido carboxílico com ácido 
fosfórico (acil-fosfato).
• Enzima GLICERALDEÍDO 3-P-DESIDROGENASE
Composto de alta energia 
(P de alta energia)
7-Transferência de P e síntese de ATP
• Reação reversível
• Liberação de energia – transferência do grupo P para o ADP
• Enzima FOSFOGLICERATO CINASE
1,3 -bifosfoglicerato 3 -fosfoglicerato
2x
Fosforilação em 
nível de substrato 
(P de alta energia)
8 - Conversão de 3-fosfoglicerato em 
2-fosfoglicerato
• Reação reversível
• Enzima FOSFOGLICERATO MUTASE
3 -fosfoglicerato 2 -fosfoglicerato
9 - Desidratação do 2-fosfoglicerato
• Reação reversível
• Enzima ENOLASE
2 -fosfoglicerato fosfoenolpiruvato 
(PEP)
Composto de alta energia 
(P de alta energia)
10 - Transferência de grupo P e formação 
de piruvato
• Reação irreversível – limitante da 
velocidade
• Liberação de energia -
transferência do grupo P para o 
ADP 
• Enzima PIRUVATO CINASE
fosfoenolpiruvato piruvato
Fosforilação em 
nível de substrato 
(P de alta energia)
2x
2x
PIRUVATO QUINASE
Regulação alostérica:
Frutose 1,6-biP  ativador
ATP, acetilCoA, AG de cadeia 
longa (sinais de alta energia) inibidor
FÍGADO:
Regulação covalente
Inibida por fosforilação estimulada por
glucagon (modificação covalente) –
resulta em menor consumo de glicose.
ENTRADA DE OUTROS AÇÚCARES NA GLICÓLISE
Outros monossacarídeos 
entram na glicólise em 
vários pontos.
CONTROLE DA VIA GLICOLÍTICA
O fluxo de glicose pela via glicolítica é regulado para manter os
níveis de ATP praticamente constants e quantidades adequadas dos
intermediários glicolíticos que tem papel biossintético.
O ajuste rápido da velocidade da via é alcançado pela interação
entre:
 Consumo de ATP
 Regeneração do NADH
 Regulação alostérica/covalente de enzimas (hexocinase, PFK-1 
e piruvato cinase – reações irreversíveis)
 Flutuações dos metabólitos-chave da via
EFEITO HORMONAL
Mais lento – horas a dias
Aumento da síntese e expressão das 
enzimas.
Insulina – ativa enzimas glicolíticas
Glucagon/adrenalina – inibe enzimas 
glicolíticas
DESTINOS DO PIRUVATO
DESTINOS DO PIRUVATO
Fermentação láctica 
(glicólise anaeróbica)
Fermentação alcoólica
Conversão do piruvato em lactato em tecidos com oxigenação
insuficiente e/ou com poucas mitocôndrias e em organismos
anaeróbicos – reciclar o NADH.
Enzima: lactato 
desidrogenase
Glicólise anaeróbica/fermentação láctica
Fermentação 
alcoólica
Metabolismo da glicose
até piruvato e a conversão
deste em etanol e CO2 em
bactérias/leveduras.
2 etapas:
Reoxidação do NADH
DESTINOS DO PIRUVATO
Conversão em acetil CoA
Conversão em oxalacetato
CARBOXILAÇÃO 
DESCARBOXILAÇÃO 
Balanço energético: 4 ATPs produzidos
2 ATPs gastos
Rendimento líquido: 2 ATPs
BALANÇO DA GLICÓLISE
Anaeróbica:
1 glicose + 2Pi + 2 ADP 2 lactato + 2ATP + 2 H2O
NÃO EXISTE PRODUÇÃO/CONSUMO LÍQUIDO DE 
NADH!!!!
Balanço energético: 4 ATPs produzidos
2 ATPs gastos
Rendimento líquido: 2 ATPs
2 NADH
Aeróbica:
1 glicose + 2Pi + 2 ADP + 2 NAD+
2 piruvato + 2ATP + 2 NADH + 2 H+ + H2O
BALANÇODA GLICÓLISE
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
GLICONEOGÊNESE
Gliconeogênese
Via metabólica importante – períodos de jejum
Alguns tecidos: 
cérebro,
hemácias, medula
renal,cristalino e 
córnea ocular,
testículos e 
músculo em
exercício
Suprimento 
contínuo 
de glicose
Biossíntese de glicose a partir de 
precurssores que não são carboidratos
A Gliconeogênese ocorre principalmente no citosol das células
do FÍGADO e em menor quantidade nos rins .
Gliconeogênese
A síntese de glicose é importante pois esta é a única fonte de
energia utilizada pelo cérebro, eritrócitos e medula renal.
Em plantas oriundas de sementes, as gorduras e proteínas
estocadas são convertidas em glicose e esta em sacarose (a
forma de transporte ao longo da planta em desenvolvimento).
Precursores não-
glicídicos
– Lactato;
– Glicerol;
– Aminoácidos.
São transformados em 
piruvato ou oxaloacetato ou 
entram na via na forma de 
intermediários.
Ciclo de Cori
Lactato: céls. que não tem
mitocôndrias e músculo em exercício
Glicerol: hidrólise dos triacilgliceróis
do tec. adiposo que são transportados
até o fígado.
Aminoácidos: metabolismo de proteínas e 
aa glicogênicos ( cetoácidos).
utiliza várias enzimas da
GLICÓLISE (reações reversíveis).
Três reações da glicólise são
essencialmente IRREVERSÍVEIS:
Hexoquinase
Fosfofrutoquinase
Piruvatoquinase
Gliconeogênese Hexoquinase
Fosfofrutoquinase 1
Piruvatoquinase
4 reações alternativas
1) Reação de contorno da piruvatocinase: 
Conversão de fosfoenolpiruvato em piruvato.
Sequência de duas reações com enzimas tanto do citosol quanto da 
mitocôndria.
O piruvato pode ser
oriundo do citosol ou
formado dentro da
mitocôndria.
Biotina - grupo prostético
(coenzima).
Ativador alostérico: acetil
CoA (formada na beta-oxidação
– disponibilidade de ácidos
graxos como combustível).
1a enzima regulatória da
via!!!!!
Gliconeogênese Ciclo de Krebs
Na mitocôndria:
A enzima piruvato carboxilase transfere um CO2 para o piruvato 
formando oxaloacetato.
Na síntese de 1 molécula de fosfoenolpiruvato a partir de piruvato há gasto
de 1 ATP e 1 GTP.
PEP-carboxicinase
(duas isoenzimas – citosol e
mitocôndria).
GTP-dependente.
Catalisa a transferência de um grupo
fosfato do GTP para o oxalacetato
formando o fosfoenolpiruvato.
Ocorre tanto na mitocôndria quanto
no citosol – depende do precursor da
via (piruvato ou lactato).
A gliconeogênese precisa de 
NADH para acontecer.
Quando o precursor inicial da via 
for o piruvato há a necessidade de 
transferir o NADH e o 
oxaloacetato formados na 
mitocôndria para o citosol.
Quando o precursor inicial da via 
for o lactate, a sua conversão em 
piruvato no cytosol já fornece os 
NADHs necessários. Assim a 
reação até PEP ocorre dentro da 
mitocôndria.
1
2
Frutose 1,6-bifosfatase
Regulação alostérica:
Inibidor: Frutose 2,6-bifosfato 
e AMP
Ativador: ATP
2) Reação de contorno da fosfofrutocinase-1: 
Conversão de frutose-6P a frutose 1,6-bifosfato.
Frutose 2,6-bifosfato
Inibidor mais potente da frutose 1,6-bifosfatase – efetor
alostérico negativo!
Faz parte da regulação hormonal rápida da gliconeogênese.
Diminui a afinidade da 
frutose 1,6-bifosfatase 
pelo substrato e diminui a 
gliconeogênese.
As concentrações de frutose 2,6-bifosfato são reguladas pelas taxas
de síntese e degradação.
Fosfofrutocinase-2 (PFK-2) e fructose 2,6-bifosfatase – é a mesma
enzima com dois domínios: quinase e fosfatase.
FFK-2
Sua atividade é regulada pela insulina e glucagon.
FFK-2
Insulina – ativa a quinase - aumenta síntese de frutose 2,6-diP – inibe a
frutose 1,6-bifosfatase – inibe a gliconeogênese.
Glucagon – ativa a fosfatase - diminui a síntese de frutose 2,6-diP – ativa
a frutose 1,6-bifosfatase – ativa a gliconeogênese.
2
3
Glicose 6-fosfatase
Promove a hidrólise da 
glucose 6-fosfato em 
glicose livre que é 
exportada pelas células 
do fígado e dos rins
(dentro do RE)
NÃO OCORRE NO 
MÚSCULO!!!!!!!
MÚSCULO NÃO FORNECE
GLICOSE LIVRE PARA A
CIRCULAÇÃO!!!
3) Reação de contorno da hexo/glicocinase: 
Conversão de glicose a glucose-6-fosfato.
Balanço energético da 
gliconeogênese
Consumo:
 4 ATP
 2 GTP
 2NADH
Regulação da Gliconeogênese
A gliconeogênese e a glicólise
são reciprocamente reguladas:
Quando uma é ativa a outra é inibida!
A Glicólise e a Gliconeogênese ocorrem na mesma célula. 
No entanto, as duas vias NÃO ocorrem simultaneamente.
Se isto ocorresse, haveria um gasto de energia inútil.