aula1 -GLICOLISE

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Glicólise
BIOQUÍMICA I
Profa Dra Jane Marlei Boeira
1. Visão Geral do Metabolismo dos Glicídios 
2. Glicólise: visão geral; funções e características
4. Seqüência de reações
3. Relações com outras vias metabólicas
5. Controle da glicólise
7. Destino do Piruvato em anaerobiose
8. Destino do Piruvato em aerobiose
6. Inibição da glicólise
9. Balanço Energético
10. Metabolismo de outras hexoses
Roteiro da aula
Visão 
geral da 
glicólise
Voet et al, 2008
VISÃO GERAL DA GLICÓLISE
o Primeira via metabólica da glicose e outras hexoses
o Completamente elucidada em 1949; 
o Todos os seres vivos (a exceção dos vírus) realizam a 
glicólise
o Via altamente conservada – muito semelhante entre 
organismos (mesmas 10 reações) – diferenças são 
principalmente com relação a regulação da via
VISÃO GERAL DA GLICÓLISE
o Glicólise é a sequência de reações que metaboliza uma 
molécula de glicose a duas de piruvato, com balanço 
concomitante de produção de duas moléculas de ATP 
(Stryer et al, 2008)
Glicose 
2 Piruvato
2 ATP
Esse processo é anaeróbio –
não necessita de O2
Não requer O2
Requerimento de O2 para 
Piruvato desidrogenase (PDH) + 
atividade do Ciclo do Ácido 
Cítrico 
VISÃO GERAL DA GLICÓLISE
VISÃO GERAL DA GLICÓLISE
Piruvato pode 
seguir em 
condições 
anaeróbicas
ou aeróbicas
Fermentação alcoólica nas 
leveduras
Fermentação láctica na 
contração muscular, 
eritrócitos e outras células 
e, em alguns organismos
Animais, plantas e muitas 
células microbianas em 
condições aeróbicas
Glicólise 
(10 reações sucessivas)
Condições 
anaeróbicas
Condições 
anaeróbicas
Condições 
aeróbicas
Ciclo do 
Ácido Cítrico
G
li
c
ó
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tr
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c
a
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Utilização da Glicose em outras vias
Amido, glicogênio, 
sacarose
Estoques/ 
síntese
Glicose
Oxidação via 
Pentoses-Fosfato
Ribose 5-Fosfato Piruvato
Oxidação via 
Glicólise
Localização do Sistema Enzimático
A GLICÓLISE OCORRE 
NO CITOSOL
Funções da Via Glicolítica
o Transformar glicose em piruvato
o Sintetizar ATP 
o Preparar a glicose para ser degradada totalmente em CO2
e H2O
o Permitir a degradação parcial da glicose em anaerobiose
o Alguns intermediários são utilizados em diversos 
processos biossintéticos
Cadeia reta, não ramificada, de 250 a 300 resíduos de D-glicopiranose, ligadas por
pontes glicosídicas  (1,4).
Menos hidrossolúvel que a amilose, constituída de aproximadamente 1400 
resíduos de -glicose ligadas por pontes glicosídicas  (1,4) e ligações  (1,6). 
Principais carboidratos da dieta
Composição do amido 
Amilose
Amilopectina 
Principais carboidratos da dieta
Sacarose: glicose + frutose
Lactose: glicose + glicose
Ligações β glicosídicas 
da celulose não podem 
ser digeridas
-amilase
-amilase 
pancreática
Isomaltase
Maltase
Lactase
sacarase
Enzimas que 
atuam na 
digestão dos 
carboidratos
Transporte de glicose
Transporte de glicose para 
dentro das células
o A glicose não pode difundir diretamente para dentro da 
célula.
o Mecanismos de transporte:
o Difusão facilitada (independente de Na+) – família de 
transportadores GLUTs (isoformas GLUT1- GLUT14)
o Co-transporte (requer energia) – contra um gradiente 
de concentração
Transporte de glicose para 
dentro das células
REAÇÕES DA GLICÓLISE
o Dez reações – o mesmo ocorre em todas as células – mas 
a diferentes velocidades 
o Duas fases: 
o Na primeira fase (preparatória) – investimento de 
energia - a glicose é convertida em dois G-3-P
o Na segunda fase (rendimento) ocorre produção de 
duas moléculas de Piruvato (produção de ATP)
o Produtos formados: Piruvato, ATP e NADH 
Glicose → 2 Piruvato
2NAD+ → 2 NADH
2 ADP → 2 ATP
REAÇÕES DA GLICÓLISE
o Fosforilação da Glicose: ocorre na primeira fase
o Moléculas fosforiladas não atravessam as membranas 
celulares facilmente - são muito polares – necessitam de 
carreadores específicos
o A fosforilação irreversível da glicose (1ª reação da 
glicólise): GLICOSE → G-6-P garante a degradação da 
glicose
Via Glicolítica
Seqüência de Reações
1a Fase: Preparatória
Investimento de Energia
G
L 
I 
C
Ó 
L 
I 
S
E
1ª FASE
Fase preparatória
Fosforilação da 
glicose e sua 
conversão em G3-P
Fosforilação da Glicose
Hexoquinase ou 
Glicoquinase
1
REAÇÃO IRREVERSÍVEL
Hexoquinases Diferentes
Isoenzimas
o Hexoquinase: uma das enzimas reguladoras
o Duas formas principais:
o Hexoquinases (todas as células) e 
o Glicoquinase (fígado e pâncreas)
o Hexoquinase é regulada - alostericamente 
o Inibida por glicose-6-P (produto) 
o Também fosforila outras hexoses
o Apresenta baixo KM (alta afinidade pelo substrato)
Hexoquinases Diferentes
Isoenzimas
o Glicoquinase (Hexoquinase D ou tipo IV): Quando o 
nível de glicose é alto, ocorre sequestro de glicose para 
o fígado (principalmente)
o Principal enzima responsável pela fosforilação da 
glicose
o Funciona como um sensor para a secreção da insulina
o Possui KM maior que a hexoquinase, portanto, tem 
menor afinidade pela glicose; mas tem maior Vmax –
permite que o fígado remova o excesso de glicose 
eficientemente
Hexoquinases Diferentes
Isoenzimas
• Efeito da [glicose] sobre 
a velocidade da reação de 
fosforilação, catalisada 
pela hexoquinase e 
glicoquinase
Concentração de 
glicose sanguínea no 
jejum
FASE2 
FASE 1 DA GLICÓLISE
Via Glicolítica
Seqüência de Reações
2a Fase: Rendimento de 
Energia
G
L 
I 
C
Ó 
L 
I 
S
E
2ª FASE
Fase de rendimento 
de energia
Conversão oxidativa 
do G 3-P em Piruvato 
e formação acoplada 
de ATP e NADH
Esta fase é duplicada 
(2 moléculas de cada)
Formação do Piruvato, com 
produção de ATP
o Terceira reação irreversível da glicólise
o Fosforilação à nível de substrato
o Regulação da Piruvato-quinase:
– Ativada por Frutose-1,6-Bisfosfato (produto da 3ª 
reação, catalisada pela fosfofrutoquinase)
– Inibida por níveis elevados de AMPc (resulta de níveis 
baixos de glicose sanguínea) – resulta em fosforilação 
da piruvato-quinase (inativa)
Modificação covalente da 
piruvato-quinase
Ocorre em níveis baixos de glicose
Piruvato-quinase fosforilada se 
torna inativa
Fermentação Alcoólica
o Importante para regeneração
de NAD+ sob condições
anaeróbicas
o Processo comum para
microrganismos, como leveduras
e bactérias fermentadoras
o Produção de CO2 e etanol
o CO2 gerado é importante em
produtos de padaria e 
cervejarias.
Piruvato 
descarboxilase
Álcool 
desidrogenase
Glicose + 2ADP + 2Pi → 2 etanol + 2CO2
+ 2 ATP + 2H2O
Fermentação Alcoólica
o A reação da piruvato-descarboxilase necessita de TPP,
coenzima derivada da vitamina B1 (tiamina)
o Ausência desta vitamina na dieta humana leva ao
beribéri (inchaço, dores e paralisias, em última instância,
morte)
oFontes de B1: carne de porco, legumes, cereais integrais
Destino do Piruvato em 
Aerobiose
o Em condições 
aeróbicas, o piruvato
é convertido em 
acetil-CoA, que entra 
no Ciclo de Krebs 
(reações vistas posteriormente)
Ciclo 
de 
Krebs
Destino do Piruvato: resumo
Fermentação alcoólica nas 
leveduras
Fermentação láctica na 
contração muscular, 
eritrócitos e outras células 
e, em alguns organismos
Animais, plantas e muitas 
células microbianas em 
condições aeróbicas
Glicólise 
(10 reações sucessivas)
Condiçõesanaeróbicas
Condições 
anaeróbicas
Condições 
aeróbicas
Ciclo do 
Ácido Cítrico
Balanço 
Energético da 
Glicólise
Balanço Energético:Anaerobiose
Gliceraldeído3-P + Diidroxiacetona-P
1,3-Bisfosfoglicerato
3-Fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Lactato
Glicose
Gli-6-P
Frut-6-P
Frut-1,6-P
-1 ATP
-1ATP
NAD+
NADH
+1 ATP
+1ATPTotal: 2ATP(x2)
-2ATP
(líquido)2ATP
Balanço Energético:Aerobiose
glicose
Gli-6-P
Frut-6-P
Frut-1,6-P
-1 ATP
-1ATP
Gliceraldeído3-P + Diidroxiacetona-P
1,3-Bisfosfoglicerato
3-Fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Acetil-CoA
+1 ATP
+1ATPTotal: (2x2)+(3x2)ATP 
-2ATP
8ATP
C.R.
FAD =
+2ATP
C.R.
NAD =
+3ATP
NAD+
NADH
REGULAÇÃO 
DA 
GLICÓLISE
Hexoquinase
Fosfofrutoquinase-1
Piruvato-quinase
1. Hexoquinase: no músculo, inibida por seu produto 
G-6-P; 
- altas [G-6-P] sinalizam que a célula não 
precisa mais de glicose para fins energéticos ou 
armazenamento em forma de glicogênio
o Isoenzima de hexoquinase no fígado é 
hexoquinase D ou glicoquinase (menor afinidade 
para glicose)
Regulação da Glicólise
Regulação da Glicólise
2. Fosfofrutoquinase -1 (PFK-1)
oEnzima marca-passo mais importante da glicólise 
oInibida alostéricamente por ATP, citrato, fosfoenolpiruvato
o Ativada aloestericamente pela AMP e Frutose 2,6-
bisfosfato
Regulação da PFK por
Frutose-2,6-bisfosfato 
o Frutose-2,6-bisfosfato é um ativador alostérico da PFK-1 
em eucariotos, mas não em procariotos
o Formada a partir de Frutose-6-fosfato pela PFK-2
o Degradada à Frutose-6-fosfato por Frutose 2,6-bifosfatase.
o
Regulação da PFK por Frutose-
2,6-bifosfato 
Frutose-6-P + ATP Frutose-2,6-bis-P + ADP
Fosfofrutoquinase-2(PFK-2)
Frutose-2,6-bisfosfatase
(F2,6BPase)
o PFK-2 e F2,6BPase fazem parte da mesma cadeia proteica.
A proteína é fosforilada em resposta ao hormônio glucagon
Esta fosforilação ativa F2,6BPase e inibe PFK-2
Resultando na inibição da via glicolítica
o Em alta glicemia ( insulina), e níveis de glucagon causam 
sua defosforilação resultando na ativação da via glicolítica
Ativadora de 
PFK-1 (Glicólise)
(Devlin, 2008)
Regulação da Glicólise
2. Piruvato quinase: inibição alostérica pelo ATP, 
diminuindo sua afinidade para fosfoenolpiruvato 
oTambém inibida pela acetil-CoA, ácidos graxos e pela 
alanina (sintetizada a partir do piruvato)
o Ativada pelo frutose-1,6-bisfosfato 
Regulação da Piruvato 
quinase
Altos níveis 
de glicose 
no sangue
Baixos níveis 
de glicose no 
sanguePiruvato quinase
fosforilada
(menos ativa)
Piruvato quinase
desfosforilada
(mais ativa) 
Controle da Via Glicolítica
Controle da síntese enzimática
Refeição rica em glicídios
Administração de insulina
Aumenta a
transcrição
genética
Aumenta a síntese de enzimas da V.G. 
Glicoquinase - Fosfofrutoquinase -
Piruvato quinase
Outros 
açúcares que 
podem entrar 
na glicólise 
Oses que 
podem 
entrar na 
Glicólise 
Lactose 
D-galactose
D-manose
Amido; 
Glicogênio
Sacarose 
Trealose
Como outros açúcares 
entram na glicólise 
o Manose pode ser fosforilada à manose-6-P pela 
hexoquinase e, então, convertida à frutose-6-P pela 
fosfomanose isomerase.
Metabolismo da Frutose
Fígado 
Músculo 
Metabolismo da galactose
Galactosemia
o Deficiência de galactose-1- fosfato uridiltransferase.
o Acúmulo de galactose-1-fosfato causa dano no fígado 
o Crianças não tratadas têm um desenvolvimento irregular, 
ocorrendo retardo mental.
o Podem ser tratadas com dieta livre de galactose.
Intolerância a Lactose
o Humanos sofrem redução da lactase (adultos) ou síntese 
deficiente(crianças)
o Em deficientes em lactase, lactose é metabolizada por 
bactérias no intestino, produzindo CO2 e H2 e ácidos de 
pequenas cadeias.
o Esses ácidos causam um desequílibrio iônico no intestino 
(diarréia)
Referências
 CAMPBELL, M.K. Bioquímica. Editora ARTMED, 
POA, 2000.
 DEVLIN, T.M. Manual de bioquímica com correlações 
clínicas.Ed. Edgar Blücher Ltda, S.P. 1998. 
 LEHNINGER, L. A.; COX,N. Princípios de bioquímica 
2ª ed., Editora Savier, S.P. 2002
 STRYER, L. Bioquímica. Guanabara Koogan, 2004
 VOET, D.; JUDITH G; CHARLOTTE W. Fundamentos 
de bioquímica. Ed. ArtMed, POA-RS, 2000.