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Metabolismo de Carboidratos. Profa.Dra. Leticia Labriola Abril 2011 Funções da Via Glicolítica � Gerar ATP (rápido); � Gerar intermediários para síntese; � Regenerar NADH; Rendimento da Oxidação da Glicose GLICÓLISE glicose Respiração Celular Citossol 2 Piruvatos Rendimento Energético Total 38 Mitocôndria ciclo de Krebs cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa 36 ATP em aerobiose 2 ATP em anaerobiose 1 NADH = 3 ATP 1 FADH2 = 2 ATP 13 Primeira reação da via glicolítica Reação irreversível Segunda reação da via glicolítica Terceira reação da via glicolítica Reação irreversível ATP e citrato (-) F-2,6, bisfosfato e AMP (+) Quarta reação da via glicolítica Quinta reação da via glicolítica Reações termodinamicamente desfavoráveis. O conjunto leva à formação de gliceraldeido 3P por retirada continua do produto. A diidroxiacetona fosfato não é substrato da Gliceraldeido 3P desidrogenase A oxidação do carbono torna a entrada do Pi favorável ... Sétima reação via glicolítica Substrato se liga a SH da enzima e, por reação com Pi, forma-se uma ligação anidrido fosfórico, ricaem energia, e reduz-se um NAD+ fortemente ligado à enzima. (inhibidores específicos para SH- EX: iodoacetato) Oitava reação da via glicolítica Transferência intramolecular do fosfato. Envolve a foramação intermediária de 1 composto bifosforilado (2-3 bifosfoglicerato) originado por doação de um grupo P da própria enzima ao substrato. Nona reação da via glicolítica Grupo P do fosfoenol piruvato é rico em energia. Pode ser transferido, em forma irreversível ao ADP produzindo ATP. Hexoquinase / Glicoquinase - Hexoquinase: Km = 0,1 mM - Hexoquinase IV ou Glicoquinase (fígado): Km = 10 mM - [Glicoquinase] aumenta com insulina - Glicoquinase não é inibida por G6P Glicose G6P ATP ADP hexoquinase - G6P Piruvato Quinase PEP PYR ADP ATP Piruvato quinase - alanina (no fígado) + Frutose 1,6P - A insulina aumenta a conc. e atividade da pyr. quinase - ATP (+ insulina no fígado) (- glucagon no fígado) Fosfofrutoquinase Frutose 6P Frutose 1,6 P ATP ADP Fosfofrutoquinase 1 - ATP - citrato + AMP + Frutose 2,6P Fosfofrutoquinase Frutose 6P Frutose 1,6 P ATP ADP Fosfofrutoquinase 1 - ATP Frutose 6P Frutose 2,6 P ATP ADP Fosfofrutoquinase 2 - citrato + AMP + Frutose 2,6P Frutose 6PFrutose 2,6 P Frutose 2,6 bisfosfatase Pi - citrato+ AMP + PEP (+ insulina no fígado) (+ glucagon no fígado) Resumo 4 Etapas principais: I. Dupla fosforilação de hexose, à custa de 2ATP, originando uma hexose com 2 grupos fosfato. (reações 1-3) II. Clivagem da hexose, produzindo 2 trioses fosforiladas (reação 4-5). III. Oxidação e nova fosforilação, desta vez por fosfato inorgânico(Pi) das trioses fosfato, formando moléculas de um intermediário com 2 grupos fosfato (reação 6). IV. Transferência dos grupos fosfato deste intermediário para ADP, formando 4 ATP e 2 piruvato (reações 7-10). Processos auto-suficientes por serem independentes de outras vias para regenerar as coenzimas que utilizam. Glicose: principal substrato oxidável para a maioria dos organismos. Hemácias - Não possuem mitocôndrias - Não metabolizam aminoácidos ou lipídeos - Produzem lactato constantemente - Não respondem a insulina Cérebro - Oxida glicose com grande preferência - Não tem glicogênio (gliconeogênese hepática) - Alta atividade mitocondrial - não gera lactato Fígado - Glicoquinase (baixa afinidade por glicose) - Insulina ativa FFQ2 e piruvato quinase - Glucagon ativa frutose 2,6 bisfosfatase (inibe glicólise) - Piruvato quinase é inibida por alanina Músculo - Entrada de glicose é estimulada por insulina - Glucagon não inibe a glicólise - Piruvato quinase não é inibida por alanina - Em atividade intensa faz glicólise anaeróbica Falhas da Via Glicolítica - Deficiências enzimáticas - não descritas - Diabetes Mellitus - falta de insulina ou resposta à insulina - diminuição de glicose no músculo - diminuição da atividade de glicoquinase - estímulo à gliconeogênese - acidose (corpos cetônicos) - Acidose lática - diminuição da glicólise aeróbica - aumento lactato sangüíneo, acidose - exercício físico intenso, sepsis, def. vent. - Cárie dentária - placa = colônia bactérias - metabolismo anaeróbico gera lactato - destrói esmalte, permite acesso à dentina - Infarto cardíaco - falta de O2, glicólise anaeróbica - falta de glicose - acidificação, dor - Tumores - crescimento maior que vascularização - indução do fator de transcrição HIF-1 - aumento de enzimas da via glicolítica - localização com glicose marcada Falhas da Via Glicolítica 1. Indicar a localização celular das enzimas da via glicolítica e os passos irreversíveis da glicólise. 2. Em um tubo de ensaio contendo todas as enzimas da via glicolítica, citar os compostos que devem ser fornecidos para iniciar sua atividade e para mantê-la funcionando. 3. Cite os compostos que apresentam ligações do tipo fosfoenol, anidrido fosfórico e éster fosfórico. Citar as vitaminas necessárias para a conversão de glicose em piruvato. 4. a) Escrever as reações globais da via glicolítica com a conversão de glicose a lactato e a piruvato. b) Qual a quantidade de energia que a célula armazena a partir de um mol de glicose, após a sua degradação a lactato (∆G0 ATP = 8000 cal/mol)? Calcule a porcentagem de energia armazenada após a glicólise, sabendo que a degradação de glicose a lactato libera 47000 cal/mol. 5. Qual a enzima que catalisa a fosforilação de glicose no tecido extra-hepático e seu regulador alostérico? Quais as diferenças entre essa enzima e a enzima presente no fígado? 6. Descrever a regulação da piruvato quinase, citando condições em que há acúmulo de fosfoenolpiruvato. 7. Esquematizar as reações catalisadas pela fosfofrutoquinase 2 e frutose 2,6 bisfosfatase. Descrever a importância deste sistema na regulação da via glicolítica. 8. Descrever a atividade da via glicolítica no músculo em função da relação ATP/ADP. 9. Explicar, detalhando os mecanismos de regulação de metabolismo envolvidos, porque o consumo de glicose muscular aumenta em situações em que há falta de O2. 10. O arseniato age sobre a gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase, modificando seu funcionamento e catalisando a seguinte reação: gliceraldeído 3 P 3 fosfoglicerato A intoxicação por arseniato pode resultar em extensa hemólise (destruição de hemáceas), sem grande acometimento de outros tecidos. Explique porque. NAD+ NADH
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