Glicólise [Modo de Compatibilidade]

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INTRODUÇÃO AO METABOLISMOINTRODUÇÃO AO METABOLISMO
INTRODUÇÃO AO METABOLISMO
Atividade celular onde sistemas multienzimáticos cooperam
para realizar 4 funções básicas:
• obter energia química – solar ou de nutrientes
• converter os nutrientes em macromoléculas celulares:
aminoácidos, monossacarídeos, ácidos nucléicos e ácidosaminoácidos, monossacarídeos, ácidos nucléicos e ácidos
graxos (ou isopreno).
• polimerizar monômeros em macromoléculas: proteínas,
ácidos nucléicos, lipídios e polissacarídeos.
• degradar biomoléculas para liberação de energia necessária
para realização das funções celulares especializadas
METABOLISMO
SÃO AS REAÇÕES QUÍMICAS DAS BIOMOLÉCULAS
Catabolismo: é a fase degradativa onde as biomoléculas são convertidas em
produtos menores e mais simples. O catabolismo é um processo
oxidativo que libera energia, a qual é armazenada na forma de
ATP e de transportadores de elétrons (NADH, NADPH e FADH2).
Anabolismo: é a fase biossintética, onde moléculas menores e mais simples sãoAnabolismo: é a fase biossintética, onde moléculas menores e mais simples são
convertidas em moléculas maiores e mais complexas. O
anabolismo é um processo redutivo que requer energia
proveniente, geralmente, da hidrólise do ATP e elétrons do NADH,
NADPH ou FADH2.
Oxidação: é a perda de elétrons; a substância que perde elétrons é chamada de
agente redutor.
Redução: é o ganho de elétrons; a substância que ganha elétrons é chamada de
agente oxidante.
ESTRUTURA DO NAD
Nicotinamida Adenina Dinucleotídio
NAD+ (oxidada) NADH (reduzida)
NAD+ + 2H → NADH + H+
FAD (oxidada) FADH2 (reduzido)
ESTRUTURA DO FAD
Flavina Adenina Dinucleotídio
Catabolismo e Anabolismo
• Catabolismo: as vias catabólicas convergem para poucos produtos
finais.
• Anabolismo: as vias anabólicas divergem para sintetizar várias
biomoléculas.
• Algumas vias servem tanto ao catabolismo como ao anabolismo e são
chamadas de vias anfibólicas. Ex.: Ciclo de Krebs
De acordo com a forma química pela qual os organismos
obtêm energia eles são divididos em 2 grandes grupos
•Autotróficos: utilizam o CO2 como fonte de carbono.
•Heterotróficos: nutrientes orgânicos como fonte de carbono.
• CO2, O2, e H2O são reciclados
• Na biosfera, autotróficos e heterotróficos convivem em um ciclo
interdependente.
• O carbono, o oxigênio e a água são constantemente reciclados entre
heterotróficos e autotróficos.
• A energia solar é a força propulsora deste processo.
• O metabolismo envolve inúmeras reações, geralmente catalisadas por enzimas, as
quais podem atuar isoladamente ou em conjunto, formando sistemas multi-
enzimáticos .
• Via metabólica: Uma via metabólica é uma série de reações químicas
seqüenciais catalisadas por enzimas.
• As vias metabólicas centrais – metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas -
são similares em todas as formas de vida. Isso comprova a evidência de que todossão similares em todas as formas de vida. Isso comprova a evidência de que todos
os seres vivos são oriundos de um ancestral comum.
• Nas vias metabólicas as enzimas podem estar:
- separadas.
- em complexos multi-enzimáticos.
- em sistemas ligado à membrana.
Organização das Vias Metabólicas
Cíclica
(os intermediários são reciclados)
Linear
(produto das reações são 
os substratos das reações 
subseqüentes)
Espiral
(algumas enzimas são 
utilizadas repetidamente)
Complexo multienzimático
Enzimas
isoladas
Complexo ligado 
à membrana
GLICÓLISEGLICÓLISE
ATP
ATP – Adenosina Trifosfato
• OATP é a moeda energética das células;
• Nos organismos autotróficos, a energia luminosa é transformada em energia
química que é armazenada na molécula de ATP;
• Nos organismos heterotróficos, o catabolismo libera energia que é
armazenada no ATP;
• O ATP conduz a energia da fotossíntese e do catabolismo para os processos
celulares que necessitam de energia;
• POR QUÊ OATP?
• É fácil de ser sintetizado, já que a enzima ATPase é a mais comum de todas
produzidas pelas células;
• O desdobramento do ATP ocorre de maneira rápida, respondendo de forma
eficiente às necessidades da célula;
• As ligações entre os fosfatos conseguem estocar mais energia do que as
ligações covalentes das outras moléculas celulares;
• Através do ATP as células conseguem otimizar a transferência de energia no
metabolismo, evitando desperdício e garantindo uso em quantidades
adequadas para cada função.
ATP
Esquema simplificado da 
molécula de ATP
Forma espacial da molécula de 
ATP
Hidrólise do ATP e de outros Compostos com
Ligações Químicas de Alto Conteúdo Energético
Hidrólise de outros Compostos com Ligações
Químicas de Alto Conteúdo Energético
Hidrólise do fosfoenolpiruvato (PEP)
Hidrólise de outros Compostos com Ligações
Químicas de Alto Conteúdo Energético
Hidrólise do 1,3-bifosfoglicerato
Hidrólise de outros Compostos com Ligações
Químicas de Alto Conteúdo Energético
Hidrólise do acetil-CoA
ACETIL-CoA
•• METABOLISMO DOS METABOLISMO DOS 
CARBOIDRATOS:CARBOIDRATOS:
•• CATABOLISMOCATABOLISMO
•• GLICÓLISEGLICÓLISE
Glicose
• Glicose: principal combustível da
maioria dos organismos e ocupa uma
posição central no metabolismo.
• É a única fonte de energia para
algumas células e tecidos, como
hemáceas e tecido nervoso, podendo
ser o único substrato que esses
tecidos são capazes de oxidar.
• Na dieta humana e animal a glicose é
Fórmula:
C6H12O6
• Na dieta humana e animal a glicose é
proveniente da hidrólise de
dissacarídeos e polissacarídeos:
– AMIDO: glicose � α-amilase e
amiglicosidade
– SACAROSE: glicose + frutose �
sacarase
– LACTOSE (do leite): galactose + glicose
� lactase
– CELULOSE: glicose � celulase
Glicólise ou Via Glicolítica ou Via de Embden-Meyerhoff-Parnas
• Via central, quase universal, do catabolismo da glicose
• Composta por 10 reações – as mesmas em todas as células, diferindo em alguns
detalhes da sua regulação e no destino do piruvato
• Ocorre em 2 fases (cada fase tem 5 reações)
• Fase preparatória (5 reações)
– converte a glicose (6 carbonos) em 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato (3
carbonos)
– Nesta fase ocorre gasto de 2 moléculas de ATP
• Fase de Pagamento (5 reações)• Fase de Pagamento (5 reações)
- nesta fase ocorre a produção de 2 moléculas de piruvato (3 carbonos), com
produção de 4 ATPs e 2 NADH.
Os produtos finais da Glicólise:
- 2 moléculas de piruvato, 2 moléculas de NADH e 2 ATPs de lucro (4 ATPs
produzidos na fase de pagamento menos 2 ATPs gastos na fase preparatória)
- Ao terminar as 10 fases da glicólise uma molécula de glicose (6 carbonos) foi
hidrolisada em duas moléculas de piruvato (3 carbonos)
A GLICÓLISE é ANAERÓBICA, ou seja, não é necessário oxigênio para que ocorra a
conversão de glicose em piruvato.
Três tipos de transformações 
químicas são particularmente
importantes:
FASE
PREPARATÓRIA
(Gasto de 2 ATP)
Local da glicólise: Citoplasma
Produção de 2 NADH 
+ 2 H+
Produção de 4 ATP
Formação de 2 
Piruvatos
FASE DE
PAGAMENTO
Glicólise - Primeira Fase
Fase Preparatória
Clivagem de uma hexose em duas tioses
Passo 1
• Fosforilação da glicose no carbono 6 para liberar GLICOSE-6-
FOSFATO- “ativação” da glicose
• Consumo de 1 ATP: doador de fosfato
• Enzima Hexoquinase
• Cofator: Mg2+
Passo 2
• Conversão da glicose-6-fosfato em FRUTOSE-6-FOSFATO
• Catalisada pela fosfohexose isomerase – catalisa a isomerização
reversível de uma aldose em uma cetose
• Enzima altamente específica e requer Mg2+ (cofator) para ser ativa.
Passo 3
• Segunda reação de ativação da glicose
• Fosforilação da Frutose-6-fosfato em FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO
• Consumo de outro ATP – doador do grupo fosfato• Catalisada pela enzima – Fosfofrutoquinase-1
• Também necessita do Mg2+ como cofator
Passo 4
• Clivagem da Frutose-1,6-bifosfato liberando duas trioses:
Gliceraldeído-3-fosfato – uma aldose
Diidroxiacetona fosfato- uma cetose
• Catalisada pela enzima: Aldolase (frutose-1,6-bifosfato aldolase)
Passo 5
• Conversão da Diidroxiacetona fosfato em GLICERALDEÍDO-3-
FOSFATO (Gli-3-P)
• Apenas o Gli-3-P pode ser degradado nos passos subseqüentes da
glicólise.
• Catalisada pela enzima: Triose fosfato isomerase
Resumo da Fase Preparatória:
• Investimento de 2 ATPs: ativação da molécula de glicose
• Hexoses foram convertidas em um produto comum: 2 moléculas de
gliceraldeído-3-fosfato
Importância da fosforilação dos intermediários da glicólise
• A fosforilação impede que os intermediários da glicólise saiam da célula a• A fosforilação impede que os intermediários da glicólise saiam da célula a
despeito da concentração extracelular ser bem menor do que a intracelular.
• A energia do ATP é investida aumentando o conteúdo de energia livre dos
intermediários, o que aumenta a velocidade da reação e faz com que as
reações sigam na direção de formação do produto.
• As ligações fosfato são armazenadoras de energia – os intermediários da
glicólise possuem uma grande quantidade de energia armazenada nas sua
ligações de fosfato.
Glicólise - Segunda Fase
Fase de Pagamento
Passo 6
• Gliceraldeído-3-P é oxidado (desidrogenado) e fosforilado formando 1,3-
Bifosfoglicerato
• O fosfato inorgânico (Pi) é utilizado como doador de fosfato e não o ATP
• NADH é gerado nesta reação
• Catalisada pela enzima: Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase
• Coenzima Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) derivada da vitamina
B3 ou Nicotinamida.
Passo 7
• Transferência do fosfato do 1,3-BPG para o ADP
• SÍNTESE DE ATP a partir de um fosfato de alta energia
• Fosforilação a nível de substrato
• Catalisada pela: Fosfogliceratoquinase liberando 3-Fosfoglicerato
• Cofator : Mg2+
Passo 8 
• Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-FOSFOGLICERATO
• Catalisada pela enzima: Fosfoglicerato Mutase
• Cofator: Mg2+
Passo 9
• Enolase: promove a remoção reversível de uma molécula de água do 2-
fosfoglicerato liberando FOSFOENOLPIRUVATO (PEP)
• Ocorre um rearranjo para formar um composto a partir do qual mais
energia pode ser liberada na hidrólise
Passo 10
• Segunda fosforilação em nível de substrato gerando o segundo ATP
• Enzima Piruvato quinase: transferência do grupo fosfato do
fosfoenolpiruvato para o ADP
• Cofator da piruvato quinase: Mg2+ e K+
BALANÇO FINAL DA GLICÓLISE’
Equação Geral da Glicólise:
Glicose + 2ATP 2 Gliceraldeído-3-fosfato + 2 ADP 
2 Gliceraldeído-3-fosfato + 4 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi 2 Piruvato + 4 ATP + 2NADH + 2H+
Glicose + 2ADP + 2NAD+ + 2Pi 2 piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H20
Produtos finais da Glicólise:
• No final da glicólise ocorre a produção de: 2 ATPs, 2 NADH e 2 piruvato• No final da glicólise ocorre a produção de: 2 ATPs, 2 NADH e 2 piruvato
• Há produção bruta de 4 ATPs na glicólise; porém, como foram consumidos 2 
ATPs na fase preparatória, o lucro líquido final é de 2 ATPs.
- A conversão da glicose a piruvato permite aproveitar somente uma parcela 
da energia total da glicose � 200 Kj/ mol (menos de 10%).
- A maior parte da energia fica armazenada na molécula de piruvato
DESTINOS DO PIRUVATO
O Piruvato pode seguir 3 direções após a Glicólise
Sob condições Aeróbicas:
• o piruvato é oxidado a Acetyl-CoA, que
entra no Ciclo do Ácido Cítrico (ou Ciclo de
Krebs)
• o NADH é reoxidado a NAD+ através da
cadeia respiratória.
Sob condições Anaeróbicas:
• O piruvato é reduzido a etanol –
Fermentação Alcoólica
• O piruvato é reduzido a ácido lático –• O piruvato é reduzido a ácido lático –
Fermentação Láctea
• A síntese do etanol e do ácido lático são
importantes para regenerar o NAD+. A
incapacidade de regenerar o NAD+ deixaria a
célula sem receptor de elétrons para a
oxidação do gliceraldeído-3-fosfato e as
reações liberadoras de energia cessariam.
Assim, o NAD+ precisa ser regenerado a
partir de outras reações, no caso, a
formação do etanol ou do lactato.
NAD+ + 2H → NADH + H+NAD+ + 2H → NADH + H+
Fermentação Láctica
•Principal função da fermentação
láctica para a célula : regeneração do
NAD+.
•Em animais: reação comum nas
células do cérebro, retina, eritrócitos
e outras células que não possuem
mitocôndrias.
•Em alguns microrganismos: bactérias
láticas (Lactobacillus, Leuconostoc,
Pediococcus, Streptococcus,
Lactococcus e Enterococcus).
•A enzima que catalisa a reação de
redução do piruvato em ácido lático é a
lactato desidrogenase.
Fermentação Alcoólica•Principal função da fermentação alcoólicapara a célula : regeneração do NAD+.
•Os produtos finais são etanol e CO2
•Esse processo é realizado em dois passos:
•1: Descarboxilação do piruvato a
acetaldeído pela Piruvato descarboxilase
•2. Redução do acetaldeído a etanol pela
álcool desidrogenase
•Processo muito comum em leveduras
(fungos) – produção de vinho e álcool
combustível.
•CO2 gerado é responsável pelo aumento de
volume nas massas a base de farinha e
carbonatação da cerveja e do champagne
(bolhas).
•Coenzima TPP – tiamina pirofosfato
•Cofator: Magnésio
Como outros açúcares entram na glicólise
Além da glicose, outros açúcares podem entrar na Via Glicolítica. Os mais
comuns são:
• Polissacarídeos: amido e glicogênio
• Dissacarídeos: sacarose, maltose, lactose, trealose
• Monossacarídeos: frutose, galactose, manose
• Polissacarídeos, tri e dissacarídeos: são primeiro convertidos em
monossacarídeos
- Glicogênio e amido: glicose
- Sacarose: glicose e frutose
- Maltose: glicose
- lactose: galactose e glicose
• Esses açúcares são primeiro convertidos para um derivado fosforilado:
• Manose: fosforilada a manose-6-fosfato pela hexoquinase e então é
convertida em frutose-6-fosfato pela fosfomanose isomerase.
Como Outros Açúcares Entram na Glicólise
Manose + ATP
Hexoquinase
Manose-6-
Fosfato
Glicose-6-fosfato
Fosfomanose
isomerase
Frutose: açúcar encontrado nas frutas e na sacarose
- nos músculos e rins:
Frutose + ATP Frutose-6-Fosfato
- no fígado:
Como Outros Açúcares Entram na Glicólise
Hexoquinase
Frutose + ATP
Frutoquinase
Frutose-1-Fosfato
Gliceraldeído Diidroxiacetona
-Fosfato
Gliceraldeído
+ ATP Gliceraldeído-3-Fosfato
Gliceraldeído-3-Fosfato
Frutoquinase
Frutose-1-Fosfato aldolase
Triose 
quinase
Triose 
Fosfato
isomerase
Galactose: açúcar do leite
Galactose + ATP Galactose-1-P Glicose-1-P Glicose-6-P
Como Outros Açúcares Entram na Glicólise
Galactoquinase
Conjunto de reações 
Fosfoglicomutase
Conjunto de reações 
das quais participa o 
nucleotídeo UDP 
(uridina difosfato)
Amido e Glicogênio
Como Outros Açúcares Entram na Glicólise
ou amido fosforilase (nas plantas)