resumo - Glicólise e gliconeogenese

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Glicólise
É a conversão da glicose em duas moléculas de piruvato.
Durante esse processo 2 moléculas de ATP são gastas, e ao final do processo 4 moléculas de ATP são produzidas. (Saldo positivo de 2 ATP)
Esse processo inicia a oxidação da glicose, perda de elétrons e hidrogênios, os quais são captados por NAD+, que se converte em NADH ao receber elétrons e hidrogênio. 
A principal função do NADH é levar moléculas de elétrons ricas em energia à cadeia respiratória.
Esse processo envolve 10 reações consecutivas, onde as 3 primeiras são consideradas a fase de investimento (gasto de 2 moléculas de ATP), na 4º ocorrerá a clivagem, e as restantes constituirão a fase de pagamento (saldo positivo de 2 moléculas de ATP e 2 piruvato).
1º REAÇÃO
Essa primeira reação é mediada pela enzima hexocinase.
Ocorre o gasto da primeira molécula de ATP
A enzima hexocinase vai adicionar um fosfato, proveniente do ATP, no carbono 6 da glicose, a qual será convertida em glicose-6-fosfato. 
A molécula de glicose fosforilada não consegue atravessar a bicamada lipídica. (Isso ocorre devido a carga negativa do fosfato). Sendo assim, essa molécula fica “presa”.
A função principal dessa reação é impedir a saída da glicose da célula
2º REAÇÃO 
Essa segunda reação é mediada pela enzima isomerase. 
A enzima isomerase converte a glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato, uma molécula isômera. (Ambas possuem a fórmula C6H13O9P).
O principal objetivo dessa reação é a obtenção de uma molécula mais simétrica, preparando assim a molécula para a futura divisão. 
3º REAÇÃO 
Essa terceira reação é mediada pela enzima fosfofrutocinase
Ocorre o gasto da segunda molécula de ATP
A enzima fosfofrutocinase vai adicionar um fosfato no carbono 1 da frutose-6-fosfato, que será então convertida em frutose-1,6-difosfato
Essa terceira reação propicia uma molécula ainda mais simétrica, já que agora há fosfato (P), nas duas extremidades. 
4º REAÇÃO 
Essa quarta reação é mediada pela enzima aldolase.
A enzima aldolase divide a Frutose-1,6-difosfato em duas trioses isômeras, o gliceraldeído-3-fosfato e a di-hidroxicetona-fosfato.
Somente o gliceraldeído-3-fosfato continua nas reações glicosídicas.
Dessa forma, a molécula de di-hidroxicetona-fosfato será convertida através da enzima triose fosfato isomerase em gliceraldeído-3-fosfato.
Saldo final da 4º reação: duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato.
A partir dessa etapa, todas as próximas reações serão duplicadas
5º REAÇÃO
Essa quinta reação é mediada pela enzima desidrogenase. 
Ocorre conversão de NAD+ em NADH, e a adição de um fosfato inorgânico no carbono 1.
Essa reação ocorre em dois passos:
Primeiramente ocorre a oxidação do gliceraldeído, onde o NAD+ irá capturar os H+ e se converter em NADH. Há a entrada de uma molécula de água (H2O), onde o OH é transferido ao gliceraldeído, e o H+ restante vai para o NADH, resultando em NADH+H+.
A segunda etapa é a entrada do fosfato. O fosfato inorganico não possui energia suficiente para se ligar ao gliceraldeído, por isso depende primeiramente da oxidação, a qual gera um delta favorável. 
6º REAÇÃO
Essa reação é mediada pela enzima fosfogliceratocinase.
A fosfogliceratocinase irá transferir o fosfato inorganico (adicionado na etapa anterior), do carbono 1 à uma molécula de ADP, convertendo-a em uma molécula de ATP.
O ácido-1,3-difosfoglicérico é dessa forma convertido em 3-fosfoclicerato.
Como as reações estão sendo duplicadas, há a formação de 2 moléculas de ATP.
As próximas reações terão como objetivo a retirada do fosfato do 3-fosfoclicerato para a formação de mais 1 molécula de ATP (duplicada). Isso irá ocorrer através de mudanças na posição que tornem favorável a saída desse fosfato. 
A próxima reação irá ser mediada por uma mutase, a qual troca a posição do fosfato, do carbono 3 para o carbono 2, formando o 2-fosfoglicerato.
Em sequência, uma enolase retira uma molécula de agua do 2-fosfoglicerato, convertendo a em fosfoenolpiruvato. 
Uma quinase age transferindo o fosfato do fosfoenolpiruvato para uma molécula de ADP que será convertida em ATP. A molécula restante é o ácido piruvato. 
Considerações finais: Há a formação de 4 moléculas de ATP e 2 moléculas de ácido piruvato. Como tinha sido gasto 2 moléculas de ATP nas reações iniciais, há um saldo positivo de 2 ATP + 2 piruvato. 
Destino do piruvato
O piruvato formado na glicólise é mais adiante metabolizado por três rotas catabólicas. 
Em organismos aeróbios ou em tecidos em condições aeróbias, a glicólise é apenas o primeiro estágio da degradação completa da glicose. O piruvato é oxidado a partir da perda de CO2, gerando o grupo acetil da acetil-coA, que será utilizado no ciclo de Krebs.
O segundo destino é a redução a lactato, por meio da fermentação láctica. 
O musculo esquelético, quando em contração vigorosa, trabalha em condições de baixa pressão de o2 (hipóxia), onde NADH não pode ser reoxidado a NAD+.
No entanto, NAD+ é necessário como aceptor de elétron para a oxidação do piruvato.
Sob essas condições, o piruvato é reduzido a lactato, recebendo os elétrons do NADH e regenerando o NAD+, necessário para continuar a glicólise. 
A terceira rota principal do catabolismo do piruvato leva à produção de etanol. Em alguns vegetais, protistas e leveduras, o piruvato é convertido, em condições anaeróbias, em etanol e CO2, num processo chamado de fermentação alcóolica. Há liberação de 2 ATPS
Regulação da glicólise
A velocidade e a quantidade de glicose consumida é muitas vezes maior em condições anaeróbias do que em aeróbias.
O rendimento de ATP da glicólise em condições anaeróbias (2 ATP por molécula de glicose) é muito menor do que aquele a partir da oxidação da glicose a CO2, em condições aeróbias (30 ou 32 ATP por molécula de glicose). Portanto para produzir a mesma quantidade de ATP, é necessário consumir 15X mais glicose em condições anaeróbias. 
O fluxo de glicose da via glicolítica é regulado para manter os níveis de ATP constantes. O ajuste necessário é alcançado pela interação complexa entre o consumo de ATP, a regeneração de NADH e a regulação de algumas enzimas glicolíticas. 
Em uma escala de tempo um pouco maior a glicólise é regulada pelos hormônios glucagon, insulina e adrenalina. 
Diabetes melito tipo 1 
O metabolismo de glicose em mamíferos é limitado pela captação da glicose pelas células e sua fosforilação pela hexocinase. 
A captação de glicose é mediada por transportadores da família GLUT: nos hepatócitos (GLUT 1 e GLUT 2), no cérebro (GLUT 3), os quais estão sempre presentes na membrana plasmática. 
O principal transportador de glicose nas células do musculo esquelético, musculo cardíaco e tecido adiposo é o GLUT 4. Este está armazenado em vesículas e só se movimenta para a membrana a partir de sinais desencadeados a partir da insulina, a qual é secretada pelas células beta pancreáticas.
Os portadores de diabetes melito tipo 1 tem pouquíssimas células B pancreáticas e são incapazes de liberar insulina o suficiente para desencadear a captação de glicose pelas células do musculo esquelético, cardíaco e tecido adiposo. Assim, após uma refeição contendo carboidratos, a glicose se acumula a níveis anormais no sangue (hiperglicemia). Incapazes de captar glicose, o musculo e o tecido adiposo utilizam ácidos graxos armazenados nos triglicerídeos como seu principal combustível. 
No fígado, a acetil Co A, derivada da degradação desses ácidos graxos, é convertida a corpos cetônicos que são exportados e levados a outros tecidos para serem utilizados como combustível.
Esses compostos são especialmente críticos para o cérebro, que utiliza os corpos cetonicos como combustível quando a glicose está indisponível. (Os ácidos graxos não conseguem atravessar a barreira hematoencefálica, por isso não servem de combustível para o cérebro).
Em pacientes com diabete melitos tipo 1 não tratada, os corpos cetonicos se acumulam no sangue, causando uma redução do Ph sanguíneo que leva a cetoacidose,uma condição potencialmente letal. 
A administração de insulina reverte esta sequência de eventos: o GLUT 4 se desloca para a membrana dos hepatócitos e adipócitos, a glicose é captada e fosforilada, e o nível de glicose no sangue decresce, reduzindo potencialmente a produção de corpos cetonicos. 
Gliconeogênese
Síntese de glicose a partir de compostos que não são carboidratos
Os músculos e o fígado armazenam glicose em forma de glicogênio, como um mecanismo reserva para casos de necessidades. Quando o organismo entra em jejum, o glicogênio começa a ser degradado pelo fígado em glicose, sendo liberado no sangue, mantendo assim constante o nível de glicose. 
A reserva de glicogênio, no entanto, só é suficiente para 12 horas de jejum, sendo assim se torna necessária outra fonte de glicose, que se constitui como a gliconeogênese. 
Vias da gliconeogênese
Glicerol 
Está associado a três moléculas de ácidos graxos formando o triglicerídeo.
O primeiro passo para a obtenção do glicerol para a gliconeogênese é o desprendimento dos ácidos graxos, que não são utilizados nesse processo. 
*os ácidos graxos são convertidos em acetil coA, e os animais não conseguem convertê-la em glicose. 
O glicerol é convertido em Glicerol-3-fosfato e em seguida é convertido em dihidroxicetonafosfato, um composto intermediário da glicólise. A partir dessa molécula, pode seguir para a produção de piruvato na glicólise ou para a produção de glicose na gliconeogênese.
Lactato
O musculo em atividade física intensa utiliza a fermentação, a qual degrada glicose em lactato. 
O lactato é levado ao sangue, pelo fígado, onde é convertido em piruvato e entra na gliconeogênese 
Proteínas
O musculo também se constitui como um tecido rico em proteínas 
Essas proteínas podem ser quebradas em aminoácidos, e são transportadas principalmente na forma de Alanina ou glutamina.
No fígado são convertidas em piruvato, e entra na gliconeogênese. 
*durante a conversão da alanina em piruvato ocorre a liberação de NH3
A conversão de piruvato a glicose
São reações inversas a da glicólise, com desvios nas reações irreversíveis. 
O primeiro desvio ocorre na última reação (piruvato em fosfoenolpiruvato).
O segundo desvio ocorre na terceira reação (frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato).
O terceiro e último desvio acontece na primeira reação (glicose-6-fosfato em glicose) 
Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato
 Essa conversão não pode ocorrer pela simples inversão da que ocorre na glicólise, devido à grande variação negativa de energia, o que a torna irreversível. 
O piruvato reage com ATP, CO2 e uma molécula de H2O, sendo convertido em oxalacetato. Ocorre o gasto de um ATP. 
O oxalacetato reage com um GTP, formando o fosfoenolpiruvato. Ocorre a liberação de gás carbônico (libera energia para a reação), e de um GDP.
Conversão da frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato
 É uma reação exergônica na glicólise, sendo irreversível
A frutose-1,6-fosfato reage com H20, ocorrendo dessa forma a retirada de um fosfato por hidrólise, restando a futose-6-fosfato. 
Conversão da glicose-6-fostato em glicose
 Corresponde a primeira reação da glicólise, a qual por ser exergônica é irreversível. 
A glicose-6-fosfato reage com H2O, ocorrendo a retirada do fosfato por hidrólise, o que a converte em glicose. Há a saída de um fosfato inorgânico.