Glicólise: Metabolismo da Glicose

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15/09/2014
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Glicólise
Prof. Ms Caio Victor Coutinho de Oliveira
Reconhecer a importância da glicose como
substrato oxidável
Objetivos
Verificar as reações de oxirredução do NAD e
sua importância no contexto da glicólise;
Definir em que compartimento celular e em que
situações fisiológicas ocorre a glicólise;
 Identificar as moléculas de Piruvato, ATP e
NADH como produtos da glicólise.
Metabolismo: processo geral no qual os sistemas vivos
adquirem e utilizam energia livre para realizarem
funções
 Catabolismo ou degradação: processo pelo qual os
nutrientes e os constituintes celulares são degradados
para o aproveitamento de seus componentes e/ou para
geração de energia
 Anabolismo ou biossíntese: processo pelo qual as
biomoléculas são sintetizadas a partir de componentes
mais simples
Conceitos
Mas como que os organismos obtém 
essas fontes de nutrientes para 
obtenção de energia?
 Autotróficos: organismos que podem sintetizar os
seus constituintes celulares a partir de moléculas
simples como CO2 e H2O.
Conceitos
Heterotróficos: organismos que obtém a energia
livre através da oxidação de compostos orgânicos,
sendo então dependentes dos organismos
autotróficos para tal.
Conceitos
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 ATP (Adenosina trifosfato): Moeda energética da
célula. Composto por:
1 – Adenosina (adenina + ribose)
2- Três grupamentos fosfato (-PO-23 )
Energia
AMP
ADP
ATP
Energia
 Defeitos no metabolismo da Glicose – obesidade e
diabetes que leva a hipertensão, aterosclerose e
doenças vasculares.
 Glicose: única fonte energética de células
especializadas e a principal pelo cérebro.
 Importância da garantia do suprimento contínuo de
glicose.
Energia
Quebra de polissacarídeos
Origem
1) Glicogênio hepático e muscular
Origem
2) Dieta
Origem
3) Síntese a partir de precursores não
glicídicos
Neoglicogênese
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 Intestino: SGLT
 Eritrócitos: GLUT-1
 Cérebro: GLUT-3 insulina-
independente
 Músculo esquelético e
cardíaco e tecido adiposo:
GLUT-4 insulinodependente
 Hepatócitos: GLUT-2 insulino-
independente
Transportadores Transportadores
P
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Destinos
Glicólise
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Por que iniciar o estudo do 
metabolismo dos compostos 
combustíveis pela glicólise?
 Via metabólica universal (passos idênticos nas nossas
células cerebrais e nas bactérias anaeróbicas) para
metabolizar a glicose e produzir energia
 Permite introduzir os mecanismos de regulação das
vias metabólicas por pequenos efetores lotéricos, por
modificações químicas reversíveis de enzimas e pelo
controle da expressão genica.
Glicólise
Primeira via metabólica a ser elucidada e,
provavelmente, a melhor compreendida
Ocorre no citoplasma
Glicólise
Primeiro estágio do catabolismo de
carboidratos
Açúcares simples são metabolizados a
piruvato
 Processo anaeróbico – não necessita de oxigênio
Funções
 Transformar glicose em piruvato.
 Sintetizar ATP com ou sem oxigênio.
 Preparar a glicose para ser degradada
totalmente em CO2 e H2O.
 Permitir a degradação parcial da glicose em
anaerobiose.
 Alguns intermediários são utilizados em
diversos processos biossintéticos.
 O corpo necessita de um suprimento contínuo de
energia química para realizar suas muitas e complexas
funções
 As transformações de energia do corpo dependem
basicamente de:
1) Reações de óxido-redução
2)Reações químicas que conservem e liberem
energia existente no ATP
Metabolismo 
Energético
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 As reações de oxidação e redução são
caracteristicamente acopladas (toda energia liberada
por uma reação é incorporada nos produtos de outra
reação).
 Agente redutor descreve a substância que doa ou
perde elétrons ao ser oxidada
 Agente oxidante (aceitador de elétrons) é a
substância que está sendo reduzida (ganhando
elétrons)
Metabolismo 
Energético
Glicólise
100m
42 km
 Principal via metabólica para produção de
energia (grego, glycus, doce + lysis, romper).
 Sequência de 10 reações enzimáticas, que
ocorre no citosol, nas quais uma molécula de
glicose é convertida em duas moléculas de 3
carbonos (piruvato), com produção líquida de 2
moléculas de ATP
Glicólise
Visão Geral Visão Geral
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 Principal carboidrato combustível; forma de
carboidrato circulante no sangue
Glicose
 Finamente regulado: manutenção de uma
concentração normal de 5 mmol/L e
essencial para sobrevivência
< 2,5 mmol/L → coma hipoglicêmico
> 7 mmol/L → diabetes e riscos de doenças
renais, vasculares e oculares.
1 glicose (6C)
ADP ATP
NAD NADH
2 piruvatos (3C)
Glicólise
Glicólise Aeróbica:
Glicose
2 piruvato + ATP
2 Acetil-coA + 2 CO2
Ciclo de Krebs 
Cadeia respiratória
Fosforilação oxidativa (ATP)
CO2 e H2O
Total de ATP = 38
Glicólise Anaeróbica:
Glicose
2 piruvato + ATP
Fermentação lática Fermentação
alcoólica
(Lactato) (Etanol)
Total de ATP = 2
Glicólise
1 – Fase de investimento: fosforilação da glicose
e quebra em triose fosfato
Fases
Investimento
 Aumenta o conteúdo de energia livre dos
intermediários
 Requer o investimento de duas moléculas de ATP e
resulta na clivagem da cadeia de hexose em duas
trioses fosfato
Ocorrem duas reações de fosforilação, pois os
compostos fosforilados (como o são todos os
intermediários da glicólise) não atravessam as
membranas livremente
2 – Fase de produção de energia: conversão oxidativa
de gliceraldeído-3-P a piruvato com formação acoplada
de ATP e NADH
Fases
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Produção
 Produção de 4 moléculas de ATP (ganho
líquido de 2 ATP)
 Recuperação do “investimento” tem mais de
60% de eficiência
 Ocorrem duas reações de fosforilação em nível
de substrato, assim denominadas porque a
reação transfere não só energia livre ao ADP,
mas também o próprio fosfato necessário à
síntese de 1ATP
Produção
 É importante notar que apenas 5,2% da energia
de oxidação da glicose foram liberados ao fim
da glicólise, permanecendo todo o restante na
forma de piruvato
 São formados 2 NADH
1) Fosforilação da 
Glicose
2) Conversão de G6P a 
F6P
3) Conversão de F6P a 
Frutose-1,6-bi P
4) Clivagem da 
Frutose-1,6-bifosfato
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5) Inter conversão da 
Triose fosfato
5) Inter conversão da 
Triose fosfato
6) Oxidação da 
Gliceraldeído-3-fosfato 
a 1,3-Bifosfoglicerato
Fosforilação em
nível de substrato
Reação Acoplada 7) Transferência de um 
grupamento fosfato 
do 1,3-Bifosfoglicerato para o ADP
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7) Transferência de um 
grupamento P
do 1,3-Bifosfoglicerato para o ADP
8) Conversão do 3-
Fosfoglicerato a 2-
Fosfoglicerato Instabilidade 
eletrostática
9) Desidratação do 2-
Fosfoglicerato a 
Fosfoenolpiruvato
10) Transferência de um 
grupamento fosfato 
do Fosfoenolpiruvato para o 
ADP
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Resumo Equação geral
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1 - ATP: Fase de investimento com a utilização de 2 ATP e fase
de produção com formação de 4 ATP – Saldo líquido 2
ATP/glicose.
2 - NADH: Redução de 2 NAD+ a 2 NADH. Em aerobiose, são
oxidados na cadeia transportadora de elétrons e em anaerobiose
são oxidados na fermentação
3 – Piruvato: Produção de 2 moléculas. Em aerobiose é
oxidado a Acetil-CoA e vai para o Ciclo de Krebs. Em
anaerobiose, sofre fermentação lática ou alcoólica.
Produtos da Glicólise
1- Ionizados em pH 7 – carga líquida negativa. A MP
impermeável a moléculas carregadas, assim os intermediários
não se difundem;
2- Componentes essenciaisna conservação da energia
metabólica (reação enzimática). Ex: Gli-6-P, 1,3-BPG e
PEP
Formação da ligação - energia parcialmente
conservada na formação de ésteres.
Glicose Glicose-6-P
ATP ADP
Hexocinase
Importância dos 
intermediários P
ADP ATP
Piruvato cinase
Piruvato + ATPPEP
Quebra de ligações – produção de
intermediários de alta energia – Síntese de ATP.
Destinos do Piruvato
O piruvato é reduzido a lactato, reoxidando uma
molécula de NADH em NAD+
Ocorrência: eritrócitos e em células musculares quando
há baixa [O2] e alta demanda de ATP
Fermentação Lática 
Piruvato Lactato
LDH
NADH NAD
 Para o funcionamento da via glicolítica, é
necessário que o NAD esteja na sua forma
oxidada (para poder sequestrar íons H+ e doar ao
O2 na Cadeia Transportadora de elétrons)
Regeneração 
do NAD
Lactato
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- Enzima: Lactato desidrogenase (LDH), sendo esta reação
altamente reversível
Lembrando que:
Ausência ou baixa concentração de oxigênio:
Equação resumida:
Fermentação Lática 
 Dependem exclusivamente da Glicólise para gerar ATP
 Não possuem mitocôndrias
 Mesmo na presença de oxigênio faz fermentação
láctica
 Ausência de PK – Não forma piruvato - não faz
fermentação lática (não reoxida o NADH)
 Ausência PK e/ou lactato desidrogenase: Glicólise
cessa por falta de NAD+ (oxidado)
 Falta de ATP = MORTE CELULAR
Hemácias
Ex: Glicólise anaeróbica no músculo (intensa
atividade)
Baixa [O2] →↑Glicólise anaeróbica – Ácido lático
 Células contém simporte (saída) para lactato e íons H+
para evitar baixo pH intracelular (defesa)
Liberação na corrente sanguínea - ↓ pH sanguíneo
Superprodução e/ou subutilização de lactato: ↓ pH
sanguíneo e na [bicarbonato]
↓ oxigenação - ↓ ATP, ↑ PFK-1 = ↑ lactato com ↓ da
sua utilização
Acidose Láctica
 O piruvato é convertido a etanol e CO2.
 Ocorre em leveduras. Produção de pães e
bebidas alcoólicas.
Fermentação Alcoólica 
 Duas reações consecutivas:
1- A enzima piruvato-descarboxilase que converte
piruvato a acetaldeído;
2- Redução do acetaldeído a etanol pelo NADH
catalisada pela álcool desidrogenase.
Fermentação Alcoólica 
 Hexocinase (HK)
 Fosfofrutocinase-1 (PFK-1)
 Piruvato cinase (PK)
Hexocinase X Glicocinase (afinidade pelo substrato x função)
Hexocinase - Alta afinidade a glicose e inibição pela
glicose-6-fosfato.
Glicocinase – células do parênquima hepático. Baixa
afinidade a glicose. Inibida pela frutose-6-fosfato e ativada por
frutose-1-fosfato.
Enzimas reguláveis 
da via Glicolítica
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Fígado tem capacidade de “tamponamento”
dos níveis de glicose sanguínea (elevada ou
baixa)
Equilíbrio da glicose no sangue
↑ [glicose] sangue → captação pelo fígado (rápido
através da MP hepática já que [glicose] no fígado =
sanguínea)
↑ na fosforilação de glicose intracelular
A glicose fosforilada fica mantida dentro da célula.
A glicoquinase tem atividade oposta à da glicose-6-P
Glicoquinase
- Diminuição da [Glicose] sangue
No fígado : Glicose-6-P Glicose + Pi
- Diminui a [Glicose-6-P] intracelular e mantém o pool
de Pi na célula
- Saída da glicose defosforilada para o sangue
Pi
Glicose-6-
fosfatase
Glicose-6-fosfatase
Frutose-6-P Frutose-1,6-BP
ATP ADP
PFK-1
AMP
ADP
Fru-2,6-BP
Citrato
ATP
↓ pH
- Ponto chave de regulação da Glicólise – Reação irreversível
Fosfofrutoquinase-1
1) Estado energético de célula;
2) pH intracelular
3) Disponibilidade de compostos alternativos
como ácidos graxos e corpos cetônicos
4) Relação sanguínea de insulina/glucagon
Fatores 
intervenientes na V
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1) Concentração do substrato
2) Alosteria
3) Fosforilação (hormonal)
4) Ativação da expressão gênica
Formas de Regulação 
Enzimática
 Hexocinase – concentração do substrato, expressão
gênica
 PFK-1 – concentração do substrato, alosteria,
expressão gênica
PFK-2 – fosforilação
PK – concentração do substrato, alosteria, fosforilação,
expressão gênica
Regulação da Glicólise