Aula 7 - Glicolise

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Aula 7: Glicólise 
- Quais são os destinos da glicose no nosso corpo? 
 1. Armazenamento: Glicogênio, amido e sacarose. 
 2. Oxidação por glicólise: Piruvato.
 3. Oxidação pela via pentose-fosfato: Ribose-5-fosfato
 4. Síntese de polímeros estruturais: Matriz Ext. e polissacarídeos da parede celular.
 
- Em certa parte, a glicólise se divide em duas partes. Uma molécula de 6C está dando origem a duas moléculas de 3C. 
- Fase: Preparatória e fase de Pagamento. 
 A) Preparatória: Fosforilação da glicose e sua conversão a gliceraldeido-3-fosfato.
 - A molécula sofre uma preparação para produzir energia. A glicose, por meio da fase preparatória da glicólise sofre várias reações que vão modificar a molécula e transforma-la em uma de alta energia. Essa fase tem as 5 primeiras etapas. 
 B) Pagamento: Conversão oxidativa do gliceraldeido-3-fosfato em piruvato e formação acoplada de ATP e NADH. Nessa fase, basicamente é a fase de formação de ATP.
- na fase A, ela é uma molécula de 6C, que forma uma molécula de 3C (Gliceraldeido-3-fosfato e Di-Hidroxiacetona-fosfato) essas duas moléculas vem da quebra da Frutose-1,6-bifosfato
- Essas duas moléculas são convertíveis. Uma se converte na outra. 
- Mas a que segue na via de pagamento na glicose é a Gliceraldeido-3-fosfato. 
- Cada Gliceraldeido-3-fosfato produz 1 NADH e 2 ATPs. Porém, DOIS Gliceraldeido-3-fosfato produz 2NADH e 4 ATPs, mas a produção liquida é de 2 ATPs.
- Para pegar uma molécula de 6C e chegar a uma de 3C, alguma hora essa molécula tem que ser quebrada. Na fase preparatória, eu preparo essa molécula de glicose. As reações da fase preparatória fazem é preparar a molécula para que ela seja quebrada em duas moléculas de 3C. 
- Então, quando há a quebra da glicose em duas moléculas de 3C, eu produzo uma molécula de Gliceraldeido-3-fosfato e uma de Di-Hidroxiacetona-fosfato. Essas duas moléculas podem se auto converter. 
- Porem, a que segue na via é a Gliceraldeido-3-fosfato, a Di-Hidroxiacetona-fosfato é convertida em Gliceraldeido-3-fosfato, gerando assim, DUAS Gliceraldeido-3-fosfato. 
- O ΔG’o (Padrão) é um valor que quando as concentrações dos produtos e dos reagentes é 1 M. 
- O ΔG na célula é as condições que se encontram na célula. Existe duas classificações 
 
- Em células que não tem mitocôndria, ou em células que estão em hipóxia (baixa concentração de O2) existe uma reação a mais que é necessária para permitir que a glicólise aconteça, que é a FERMENTAÇÃO. 
- Reações da Glicólise: 
 1° Reação – Fosforilação da Glicose
 *O fosfato do ATP vai ser utilizado para fosforilar a glicose. A enzima hexoquinase vai transferir o grupamento fosfato para o carbono 6 da glicose, formando a glicose-6-fosfato. Essa fosforilação garante que a glicose não saia mais da célula. Então, esse gasto de energia inicial é necessário para garantir que a glicose fique dentro da célula. Reação exergônica, ou seja, ∆G= -16,7kJ/mol (negativo- espontânea).
 * a glicose que vem da digestão entrou na célula pelo seu transportador (GLUT). Para a glicose ficar retida na célula, ela precisa ser fosforilada. A enzima Hexoquinase é responsável por fosforilar a glicose, pegando um fosfato do ATP. Logo, para eu fosforilar a glicose, preciso gastar um ATP. 
 * A glicose é fosforilada no carbono 6. A glicose-6-fosfato então, não passa mais pela GLUT. Então, ela já ficou na célula. Um ATP é usado para isso. 
 *A glicose-6-fosfato vai para a via clicolítica e vai seguir a continuação das reações. Ou então se ela não seguir essa via, ela pode ir para a via das pentoses fosfato que é importante para produzir ribose-5-fosfato e na síntese de ácidos nucleicos. Ou essa glicose-6-fosfato vira Glicose-1-fosfato para a síntese de glicogênio no fígado. 
 *Por ex: A pessoa passou muito tempo sem comer e ai o glicogênio acabou, ai você se alimentou a primeira coisa é estocar glicogênio, então, se você acabar com a sua síntese de glicogênio ela vai para a síntese de glicogênio. Outra situação é quando a pessoa está em jejum e acabou o estoque de glicogênio, ai você faz o processo reverso da glicose, que é a gliconeogênese. 
 - 2° Reação – Isomerização de G6P a F6P
 * Rearranjo da estrutura química (isomerização). Para tornar a molécula simétrica é necessário isomerar. A enzima que atua é a isomerase. Então, a molécula de glicose-6-fosfato que antes estava na sua forma em anel passou para sua forma linear e depois foi isomerada, ou seja, a molécula que tinha um grupamento aldeído foi convertida no seu isômero, que é quando esse grupamento aldeído é convertido em uma cetona. Com isso, o produto final dessa segunda etapa é a frutose-6-fosfato. (Reação endergônica- ∆G= 1,7kJ/mol). 
 * ela é catalisada pela enzima Fosfo-hexose-isomerase e vai tornar o carbono 1 disponível para receber o fosfato. Agora a molécula vai ser isomerizada para que o carbono 1 fique livre para receber outro fosfato.
3° Reação – Fosforilação de F6P a F 1,6 Bifosfato
 * O novo grupamento carboxílico é fosforilado por ATP. A frutose-6-fosfato é fosforilada, formando a frutose-1,6-bifosfato, por ação da enzima fosfofrutoquinase-1 (PFK1). (Reação exergônica- ∆G= -14,2kJ/mol). A molécula vai ser fosforilada no carbono 1 para ficar simétrica.
 * Outra reação de fosforilação, então a molécula vai ser fosforilada no carbono 1 que foi preparada na reação anterior para poder ocorrer. A enzima que catalisa essa reação é a Fosfofrutoquinase-1(PFK-1). Aí eu gasto outro ATP, nessa fase, já gastei 2 ATPs. 
4°Reação – Clivagem da F 1,6 Bifosfato
 * O açúcar de 6C é clivado, produzindo duas moléculas de 3C. A frutose-1,6-bifosfato é clivada em duas moléculas, uma de Di-Hidroxiacetonafosfato e a outra em gliceraldeído-3-fosfato, por ação da enzima aldolase. (∆G= 23,8kJ/mol).
 * nessa fase, a molécula fosforilada 2x (1x no carbono 6 e 1x no carbono 1) por meio da enzima aldolase vai quebrar a molécula. Então essa molécula está passível de ser quebrada em duas moléculas de 3C. Então a aldolase quebra a Frutose-1,6-bifosfato em duas moléculas, a Di-Hidroxiacetona-fosfato e Gliceraldeido-3-fosfato. Então, essa etapa é onde a etapa preparatória acaba. 
5° Reação – A interconversão das trioses-fosfato
 *O produto Di-Hidroxiacetona-fosfato é isomerada formando gliceraldeído-3-fosfato. (∆G= 7,5kJ/mol).
 * Os dois compostos gerados são interconvertiveis, ou seja, um vira pode se transformar no outro, através da enzima que se chama triose-fosfato isomerase. Mas só segue na via o Gliceraldeido-3-fosfato. Então, Di-Hidroxiacetona-fosfato vira Gliceraldeido-3-fosfato. Logo, tem 2 Gliceraldeido-3-fosfato na via glicolitica
6° Reação – A oxidação do Gliceraldeido-3-P a 1,3-Bifosfotoglicerato 
 * As duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são oxidadas. A fase de geração de energia da glicólise começa, uma vez que o NADH é gerado e uma ligação de alta energia com fosfato é formada. O gliceraldeído-3-fosfato reage com o fosfato inorgânico, com ação da enzima gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase e forma 1,3-bifosfoglicerato. (∆G=6,3kJ/mol).
 * O Gliceraldeido-3-fosfato vai ser fosforilado novamente, só que agora não vai ser usado o fosfato do ATP, agora é um fosfato inorgânico. Então, um fosfato inorgânico entra na molécula e produz uma molécula que se chama 1,3-Bifosfoglicerato. Além disso, por meio de reações acopladas, ela reduz uma coenzima NAD+ e forma NADH. Então, o Gliceraldeido-3-fosfato forma NADH quando se fosforila e produz 1,3-Bifosfoglicerato. Cada Gliceraldeido-3-fosfato libera 1NADH, logo, tenho 2 NADHs. 
7°Reação – A transferência do fosforila do 1,3-bifosfoglicerato a ADP
 * Transferência do grupamento fosfato para uma molécula de ADP para formar o ATP. O fosfato da molécula de 1,3-bifosfoglicerato é retirado com ação da enzima fosfoglicerato quinase para reagir com a molécula de ADP, para formar 3-fosfogliceratoe ATP. (∆G=-18,5kJ/mol). * A 1,3-Bifosfoglicerato é uma molécula de alta energia; É a primeira molécula de alta energia, com alto potencial de transferência de grupo fosforil. Ela vai fosforilar um ADP pela ação da enzima fosfoglicerato-cinase. Então, uma molécula de 3- fosfoglicerato é produzida e também um ATP por molécula (tenho duas moléculas). Na fase preparatória eu tenho 2 ATPs gastos e nessa reação eu produzo 2 ATPs, logo o saldo fica zerado. Então, a molécula de 3-fosfoglicerato vais seguir nas reações da glicólise. 
8°Reação – A conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato
 * O éster remanescente no 3-fosfoglicerato possui baixa energia de hidrólise, por isso sofre ação da enzima fosfoglicerato mutase que é responsável por inverter a posição do grupamento fosfato do carbono 3 para o carbono 2, ou seja, o fosfato e a hidroxila só mudam de posição originando 2-fosfoglicerato. (∆G= 4,4kJ/mol).
 * Mudança do fosfato de lugar. Ação da enzima fosfoglicerato-mutase.
9°Reação – A desidratação de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato
 * A remoção de água da 2-fosfoglicerato cria uma ligação enol-fosfato de alta energia. 2-fosfoglicerato perde uma molécula de água com ação da enolase e forma a fosfoenolpiruvato. (∆G= 7,5kJ/mol).
 * 2-fosfoglicerato sofre uma desidratação, pela ação da enzima enolase, e forma a segunda molécula com alto potencial de transferência de grupo fosforil para o ADP. Que se chama Fosfoenolpiruvato.
10° Reação – A transferência do fosforil do PEP para ADP
 *Transferência para a molécula de ADP um grupamento fosfato de alta energia para formar ATP, finalizando a glicólise. A enzima piruvato cinase que retira esse grupamento fosfato da molécula de fosfoenolpiruvato e transfere para o ADP formando ATP e piruvato com produto. (∆G= -31,4kJ/mol).
 * Fosfoenolpiruvato pela ação da enzima piruvato-cinase fosforila ADP e forma piruvato + ATP. Logo, tem duas moléculas de fosfoenolpiruvato, são fosforilados dois ADPs e consequentemente, são produzidos 2 ATPs. Então, ao final, foram produzidos 4 ATPs; 2 foram produzidos para pagar o que foi utilizado na fase preparatória; E os outros 2, são o ganho líquido de ATP. 
 
- São formados 2 NADHs, eles são importantes porque são os doadores de elétrons do complexo I da CTE e são importantes quando temos aerobiose. 
- existem células que não tem mitocôndria, os eritrócitos, então elas não fazem fosforilação oxidativa. 
- Além disso, existe uma situação em particular, que é: Quando estamos em exercício físico, quando nossa célula está em uma taxa metabólica tão alta que o aporte de oxigênio começa a ser deficiente; Logo, é uma célula que está em hipóxia, então, células musculares em grande atividade, ficam em hipóxia, tem um baixo aporte de oxigênio.
- Com isso, quando sobrecarregamos nosso musculo, acumulamos lactato no musculo. Esse lactato é um produto de uma reação chamada fermentação láctica que acontece quando temos hipóxia na célula. 
- Pq o nosso corpo faz fermentação láctica? Pq produzimos um NADH na glicólise, mas não temos destino para ele, porque não tem CTE ou ela está deficiente. 
- Quais são os destinos do piruvato? Pode pela ação da enzima piruvato desidrogenase formar Acetil CoA, e esse Acetil ir para o ciclo de Krebs e continuar a Cadeia respiratória. 
- Não existe transportador de NADH na célula, então como o NADH passa do citossol para a mitocôndria? Por meio da Lançadeira Malato-Aspartato. Essa lançadeira utiliza o poder do NADH reduzido na glicólise para reduzir o NADH dentro mitocôndria. Então, é produzido NADH na glicólise ou no ciclo de Krebs, esse NADH é utilizado na reação que vai de Oxaloacetato a malato, aí regenera-se NAD+ citossólico. Se o NADH for oxidado na reação da lançadeira malato-Aspartato, o NAD+ será regenerado, com isso, o ciclo de Krebs e a glicólise poderão continuar. O malato, então passa pelo transportador de membrana e vai para a matriz mitocondrial; De certa forma, o NADH citossólico está sendo gastado fazendo uma reação que está levando uma molécula para dentro da matriz mitocondrial (o malato); Na MM tem a enzima malato-desidrogenase que pega o malato e transforma ele em oxaloacetato; Para fazer essa reação, o NADH é reduzido. Logo, é de uma maneira indireta que esse NADH entra na mitocôndria. 
- A lançadeira é um mecanismo em que, eu uso a energia do NADH citossólico e passo para dentro da mitocôndria sem necessariamente levar a coenzima. 
- Existe dois tipos de reação que regenera NAD+ citossólico que são as FERMENTAÇÕES. 
- Existe a fermentação láctica e a alcoólica. Nós realizamos a Láctica. 
- Fermentação Lática: Então a glicose foi feita, foi produzido NADH e piruvato. Gliceraldeido-3-fosfato produziu NADH quando fez a reação para 1,3-bifosfoglicerato e no final produziu piruvato. Então, está sobrando NADH e piruvato e não tem CTE; Aí, a lactato-desidrogenase, transforma piruvato a lactato e ainda utiliza uma coenzima reduzida e regenera NAD+ no citossol para que esse NAD+ possa ser utilizado pela Glicólise. 
- Então, quando um exercício físico é intenso, o metabolismo da minha célula muscular começa a ser tão alto que o aporte de oxigênio fica deficiente, eu começo a fazer fermentação lática e aí lactato começa a sobrar no citossol para que a glicose possa ser feita. 
- A fermentação alcoólica é basicamente a mesma coisa da fermentação lática, a enzima que atua é a Alcool-desidrogenase; O piruvato vira, por uma descarboxilação Acetaldeido; Acetaldeido, pela ação da enzima álcool-desidrogenase vira etanol e regenera NAD+ também citossólico. 
- Na fermentação lática tenho como produto NAD+ e lactato e na fermentação alcoólica tenho Etanol e NAD+.