14_Armazenamento_e_controle_de_carboidratos

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14-1Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Mecanismos de Mecanismos de 
Armazenamento Armazenamento 
e Controle doe Controle do
Metabolismo de Metabolismo de 
CarboidratosCarboidratos
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14-2Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Degradação do glicogênioDegradação do glicogênio
� Cada glicose clivada a partir do glicogênio reage 
com o fosfato para originar a glicose-1-fosfato
� nesta fosforilação não há envolvimento de ATP
(Glicose)n HOP O3
2 -+
(Glicose) n-1
Glicogênio
fosforilase
+
OPO3
2 -
OH
HO
HO
CH2 OHO
Glicogênio
aa-D-Glicose-1-fosfato
2
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14-3Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Desdobramento do glicogênioDesdobramento do glicogênio
� A glicose 1-fosfato é isomerizada à glicose 6-
fosfato, em reação catalisada enzimaticamente
OPO3
2 -
OH
HO
HO
CH2 OH
O
aa-D-Glicose-1-fosfato
Fosfo-
glicomutase
OPO3
2 -
OH
HO
HO
CH2 OPO3
2 -
O
aa-D-Glicose-6-fosfato
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14-4Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Glicogênio a partir da glicoseGlicogênio a partir da glicose
� Glicose 1-fosfato reage com trifosfato de uridina
(UTP) para produzir UDPG e pirofosfato (PPi)
O- P- O- P
OH
HO
HO
CH2 OH
O
O
OHOH
HH
H
CH2
H
O
HN
N
O
O
O-
O
O-
O
Difosfato de uridina glicose
(UDPG)
Glicose-1-fosfato + UTP UDPG + PPi
3
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14-5Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Glicogênio a partir da glicoseGlicogênio a partir da glicose
� O acoplamento da formação de UDPG com a 
hidrólise do pirofosfato finaliza a formação de 
UDPG
Glicose-1-fosfato + UTP
2Pi
DDG°'
(kJ mol-1)
UDPG + PPi
PPi + H2 O -30.5
-30.5Glicose-1-fosfato + UTP UDPG + 2Pi
~0
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14-6Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Glicogênio a partir da glicoseGlicogênio a partir da glicose
� A difosfato de uridina glicose (UDPG) então adiciona a 
sua unidade de glicose para aumentar a cadeia de 
glicogênio
� O UTP é regenerado por troca do fostato com o ATP 
(Glicose) n +
glicogênio
UDPG
Glicogênio
sintase
Glicose- (Glicose) n + UDPNova unidade
de glicose adicionada
UDP + ATP UTP + ADP
Nucleosídio
fosfato quinase
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14-7Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Controle do Controle do MetMet. do Glicogênio. do Glicogênio
� O principal fator de controle é a glicogênio 
fosforilase
� Está sujeita ao controle alostérico e
� À modificação covalente
� Características da Glicogênio fosforilase
� É um dímero
� Existe na forma T (inativa) e R (ativa)
� A forma T pode ser fosforilada na unidade de serina
em cada uma das duas subunidades para formar 
fosforilase a
� A forma desfosforilada é chamada de fosforilase b
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14-8Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Controle do Controle do MetMet. do Glicogênio. do Glicogênio
� O glicogênio é degradado quando ocorrer alta [AMP], 
baixa [ATP] e baixa [G6P]
� O glicogênio é sintetizado quando ocorrer baixa 
[AMP], alta [ATP] e alta [G6P]
fosforilase b fosforilase a
2 ATP 2 ADP
H2 O2PiA glicose é um
inibidor alostérico
ATP e G6P são 
inibidores alostéricos
AMP é um ativador 
alostérico
PO3
2 - PO3
2 -
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14-9Copyright Ó 2000 V. T. Motta
GliconeogêneseGliconeogênese
�� GliconeogêneseGliconeogênese: síntese de glicose a partir de 
precurssores não-carboidratos
� A gliconeogênese não é exatamente o reverso da 
glicólise; isto é, a via do piruvato até glicose não 
ocorre por reversão das etapas da glicose até piruvato
� Existem três etapas irreversíveis na glicólise:
�Produção do piruvato a partir do fosfoenolpiruvato
�Produção de frutose 1,6-bisfosfato a partir da frutose 
6-fosfato
�Produção de glicose 6-fosfato a partir de glicose
� O resultado líquido da gliconeogênese é a reversão 
dessas três etapas, mas com reações e enzimas 
diferentes
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14-10Copyright Ó 2000 V. T. Motta
PiruvatoPiruvato a PEPa PEP
� Etapa 1: carboxilação do piruvato
� requer Mg2+ e biotina (carreador de CO2)
� a piruvato carboxilase está sujeita ao controle 
alostérico; é ativada pela acetil-CoA
CH3 CCOO 
-
O
CH2CCO2
-
O
CO2
-
+ CO2 + ATP
+ ADP + Pi
Piruvato
Oxaloacetato
biotina
Piruvato
carboxilase
6
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14-11Copyright Ó 2000 V. T. Motta
BiotinaBiotina
� Biotina é um carreador de CO2
N HHN
S
O
H H
CO2
-
Biotina
N HN
S
O
H H
C
O
NH-enz i ma
C
O
-O
1 . H2 N- enz i ma
2 . CO2 + AT P
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14-12Copyright Ó 2000 V. T. Motta
PiruvatoPiruvato a PEPa PEP
� Decarboxilação do oxaloacetato está acoplada com a 
fosforilação pelo GTP
� A reação líquida da carboxilação/descarboxilação é
+ ATPPiruvato + GTP
Fosfoenolpiruvato + A DP + GD P + Pi
CH2 = CCO2
-
OPO3
2 -
CH2 CCO2
-
O
CO2
-
+ CO2
+ GT P
Fosfoenolpiruvato
Oxaloacetato + GD P
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14-13Copyright Ó 2000 V. T. Motta
GliconeogêneseGliconeogênese
� A segunda reação que difere da glicólise
� DDG° = -16,7 kJ mol-1
� Frutose-1,6-bisfosfatase é uma enzima alostérica, 
inibida pelo AMP e ativada pelo ATP
Frutose-6-fosfato
C
CH2 OPO3
2 -
O
HHO
OHH
OHH
CH2 OH
Frutose-1,6-bisfosfato
C
CH2 OPO3
2 -
O
HHO
OHH
OHH
CH2 OPO3
2 -
Frutose-1,6-bis-
fosfatase
H2 O P i
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14-14Copyright Ó 2000 V. T. Motta
GliconeogêneseGliconeogênese
� A terceira reação que difere na glicólise
� DDG° = -13.8 kJ mol-1
OH
OH
HO
HO
CH2 OH
O
aa -D-Glicose
OH
OH
HO
HO
CH2 OPO3
2 -
O
aa-D-Glicose-6-fosfato
glicose-6-
fosfatase
H2 O P i
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14-15Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Mecanismos de controleMecanismos de controle
Alostérico
Modificação
covalente
Ciclos de 
substratos
Genético
Efetores (substratos, produtos ou coenzimas) 
de uma rota inibem ou ativam uma enzima
Inibição ou ativação de uma enzima 
depende da formação ou da quebra de uma 
ligação covalente, muitas vezes por 
fosforilação ou desfosforilação
Duas reações opostas (como a formação 
ou desdobramento de uma substância) são
catalisadas por diferentes enzimas, as quais 
são ativadas ou inibidas separadamente
A quantidade de enzima presente 
é aumentada pela síntese protéica
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14-16Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Mecanismos de controleMecanismos de controle
� Alostérico: frutose-2,6-bisfosfato (F2,6P)
� Um ativador alostérico da fosfofrutoquinase
� Um inibidor alostérico da frutose bisfosfato fosfatase
� Altas concentrações estimulam a glicólise, enquanto 
baixas concentrações estimulam a gliconeogênese
� A concentração de F2,6P na célula depende do 
balanço entre sua síntese (catalisada pela 
fosfofrutoquinase-2) e sua degradação (catalisada 
pela frutose bis fosfatase-2)
� As enzimas que controlam a formação e degradação 
de F2,6P são controladas por um mecanismo de 
fosforilação/desfosforilação
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14-17Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Mecanismos de controleMecanismos de controle
� Ciclos de substrato
� Refere-se ao fato de que reações opostas podem ser 
catalisadas por diferentes enzimas que, por sua vez, 
podem ser reguladas de modo independente e ter 
diferentes velocidades
� Ciclo de Cori
� Sob exercício extenuante anaeróbico, a glicólise no 
tecido muscular converte a glicose a piruvato; o NAD+
é regenerado pela redução do piruvato a lactato
� O lactato do músculo é transportado para o fígado 
onde é reoxidado a piruvato e convertido em glicose 
� Assim, o fígado compartilha o estresse do exercício 
vigoroso 
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14-18Copyright Ó 2000 V. T. Motta
O ciclo de O ciclo de CoriCori
Gliconeogênese
no fígado
Glicólise
no músculo
Glicose
Piruvato
Lactato Lactato
Piruvato
Glicose
2 ATP
NADH
NAD +
NADH
NAD +
2GTP
4A TP
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14-19Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Via das Pentoses fosfatoViadas Pentoses fosfato
� Como o nome implica, açúcares de cinco carbonos, 
incluindo a ribose, são produzidos a partir da glicose
� Gera o NADPH a partir de NADP+; o NADPH+ é o 
doador de elétrons (agente redutor) na biossíntese, a 
qual, por natureza, é um processo redutivo
� Inicia com duas etapas de oxidação (NADP+) para 
formar ribulose-5-fosfato
� Existe uma série de etapas onde monossacarídios
fosfato com três-, quatro-, cinco-, seis- e sete-
carbonos são produzidos
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14-20Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Via Pentose fosfatoVia Pentose fosfato
CHO
CH2 OPO3
2 -
OHH
HH O
OHH
OHH
Glicose-6-
fosfato
CO2
-
CH2 OPO3
2 -
OHH
HH O
OHH
OHH
CO2
-
C
CH2 OPO3
2 -
OHH
O
OHH
OHH
6-Fosfogliconato
NADP + NADPH NADP + NADPH
CH2 OH
C
CH2 OPO3
2 -
O
OHH
OHH
+ CO2
Ribulose-5-fosfato
11
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14-21Copyright Ó 2000 V. T. Motta
CH2 OH
C
CH2 OPO3
2 -
O
OHH
OHH
Ribulose-5-
fosfato
CH2 OH
C
CH2 OPO3
2 -
O
HHO
OHH
Xilulose-5-fosfato
CHO
CH2 OPO3
2 -
OH
OHH
OHH
Ribose-5-fosfato
H
CHO
CH2 OPO3
2 -
OHH
CH2 OPO3
2 -
OH
OHH
OHH
H
C
CH2 OH
HO H
O
Sedoeptulose-
7-fosfato
Gliceraldeído-
3-fosfato
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14-22Copyright Ó 2000 V. T. Motta
CHO
CH2 OPO3
2 -
OHH
OHH
Eritrose-4-fosfato
CHO
CH2 OPO3
2 -
OHH
CH2 OPO3
2 -
OH
OHH
H
C
CH2 OH
HO H
O
Sedoeptulose-7-fosfato
Gliceraldeído-3-fosfato
CH2 OPO3
2 -
OH
OHH
H
C
CH2 OH
HO H
O
Frutose-6-fosfato
OHH
12
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14-23Copyright Ó 2000 V. T. Motta
CHO
CH2 OPO3
2 -
OHH
Gliceraldeído-
3-fosfato
CH2 OPO3
2 -
OH
OHH
H
C
CH2 OH
HO H
O
Frutose-6-
fosfato
CH2 OH
C
CH2 OPO3
2 -
O
HHO
OHH
Xilulose-5-
fosfato
CHO
CH2 OPO3
2 -
OH
OHH
H
Eritrose-
4-fosfato
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14-24Copyright Ó 2000 V. T. Motta
Via Pentose fosfatoVia Pentose fosfato
� As reações são catalisadas pela 
�Transcetolase: transferência de unidade de dois 
carbonos (C2)
�Transaldolase: transferência de unidades de três 
carbonos (C3)
� A transcetolase requer tiamina pirofosfato
� Controle da via pentose fosfato
� Glicose-6-fosfato (G6P) pode ser canalizada tanto para 
glicólise como para a via pentose fosfato
� Se ATP é necessário, G6P é canalizado para a glicólise
� Se NADPH ou ribose-5-fosfato é necessário, G6P é 
canalizado para a via pentose fosfato