metabolismo da glicose

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GLICÓLISE 
➢ uma molécula de glicose é quebrada 
gerando duas de piruvato 
➢ A quebra glicolítica é a única fonte de 
energia metabólica 
➢ ocorre no citosol 
 
❖ uma visão geral: a glicólise tem 
duas fases 
 5 primeiras- fase preparatória 
10 etapas (consumo de 2 ATPs) 
 5 ultimas- fase de pagamento 
 (ganho de 4 ATPs e 2 NADH) 
✓ FASE PREPARATORIA 
 
1º etapa- fosforilação da glicose no C-6 
por um ATP formando glicose-6-fosfato 
pela enzima hexoquinase 
 - A fosforilação da glicose impede a sua 
saída da célula, gasto de 1 ATP, etapa 
irreversível 
 
 2º etapa – conversão da glicose-6-
fosfato em frutose-6-fosfato pela enzima 
fosfo-hexose-isomerase 
 - Deixa a estrutura mais simétrica, etapa 
reversível 
 3º etapa - fosforilação da frutose-6-
fosfato no seu C-1 formando frutose-1,6-
bifosfato pela enzima fosfofrutocinase-1 
 - Etapa irreversível 
 - PFK-1 sofre modulação alostérica, sua 
atividade aumenta quando tiver pouco 
ATP e será inibida quando tiver muito ATP 
e a célula tiver suprida de ácido graxo 
 
 4º etapa – clivagem da frutose-1,6-bifosfato 
formando gliceraldeído-3-fosfato e 
 
diidroxiacetona-fosfato por meio da enzima 
aldolase 
 - Etapa reversível 
 5º etapa – a diidroxiacetona-fosfato se 
transforma em gliceraldeído-3-fosfato pela 
enzima triose-fosfato-isomerase 
 - Etapa reversível, mecanismo de 
reação similar a etapa 2 
 
✓ FASE DE PAGAMENTO 
 
 6º etapa – oxidação do gliceraldeído-3-
fosfato a 1,3-bifosfoglicerato pela enzima 
gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase 
 - Um fosfato inorgânico se liga a aldoxila 
liberando um H+ e um H+ do fosfato 
inorgânico formando NADH + H+ 
 - Etapa reversível 
 
 7º etapa- transferência do grupo fosforil 
de 1,3-bifosoglicerato para o ADP pela 
enzima fosfoglicerato-cinase formando 
ATP e 3-fosfoglicerato 
 - Etapa reversível 
 obs.: o fosfato inorgânico tem pouca 
energia e ao se ligar com o GAP ganha 
energia suficiente para formar ATP a 
 - Fosforilação a nível de substrato 
 
 8º etapa – conversão do 3-fosfoglicerato 
a 2-fosfoglicerato pela enzima 
fosfoglicerato-mutase 
 - A aproximação do fosfato ao O- gera 
uma repulsão o que favorece a saída do 
fosfato 
 - Etapa reversível 
 
 9º etapa – desidratação do 2-fosfogli-
cerato à fosfoenolpiruvato pela enzima 
enolase 
 - Saída de água 
 - Etapa reversível 
 
 
 
10 etapa – transferência de um grupo 
fosforil do fosfoenolpiruvato para ADP pela 
enzima piruvato-cinase 
 - Formação de um ATP 
 - Etapa irreversível 
 - O piruvato está primeiramente na forma 
enólica depois se transforma em cetônica 
 
❖ EQUAÇÃO GERAL DA GLICOLISE 
 
Glicose + 2 ATP + 2 NAD+ + 4 ADP + 2Pi 
 2 piruvato + 2 ADP + 2 NADH + 2 H+ 
+ 4 ATP + 2 H2O 
 
 Cancelando: 
Glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2Pi 
2 piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 
H2O 
 
Reciclagem de NAD+: 
 
2 NADH + 2 H+ +2 O2 2 NAD+ + 2 
H2O 
 
❖ REGULAÇAO DA GLICOSE 
 
- O fluxo de glicose pela via glicolítica é 
regulada para manter os níveis de ATP 
constante 
 - A interação completa entre o consumo de 
ATP, regeneração de NADH e a regulação 
alostérica de enzimas glicolíticas 
 Hexoquinase, PFK-1, piruvato-cinase 
 
 
 CICLO DE KREBS 
 
➢ Ocorre na matriz mitocôndria dos 
eucariontes 
➢ Oxida a acetil-CoA a CO2 
➢ Utiliza o O2 da respiração celular 
➢ Possui rota anfibólica: metabolismo e 
anabolismo 
 
 
 
❖ PRODUÇÃO DE ACETIL-
COA 
 
- Antes da entrada do piruvato no ciclo 
de Krebs ele é oxidado a acetil-CoA e 
CO2 pelo complexo piruvato 
desidrogenase 
-O processo se dá pela retirada do grupo 
carboxila do piruvato e entrada da CoA´ 
 Descarboxilação oxidativa/ etapa 
irreversível 
-O complexo piruvato desidrogenase 
requer a ação de 5 cofatores divididos 
em Grupos Prostéticos e Coenzimas. 
 • Os Grupos Prostéticos são: 
 - Tiamina pirofosfato (TPP); (E1) 
 - Lipoato; (E2) 
 - Dinucleótido flavina adenina (FAD) (E3) 
 • Dentre as Coenzimas temos: 
 - Coenzima-A (CoA), 
 - Dinucleótido nicotinamida adenina 
(NAD+) 
 
E1- (piruvato desidrogenase) - 
responsável pela descarboxilação do 
piruvato, formando então um Grupo Acetil. 
Liberação de CO2 
E2- (dihidrolipoil transacetilase) - 
Responsável por ligar acetil a coenzima 
A. haverá liberação de um H+ 
transformando NAD+ em NADH 
 Lipoamida - Forma oxidada 
 - Forma acetilada 
 - Forma reduzida 
E3- (dihidrolipoil desidrogenase) - É 
responsável por recuperar E2, o FAD 
oxida o lipoato e se transforma em 
FADH2 
 Para recuperar E3 uma molécula de 
NAD+ oxida o FADH2 
 
 
 
 
NAD NADH + H+ 
 
 FADH2 FAD 
 
➢ Como produto final temos: CO2, NADH, 
Acetil-CoA. 
➢ Regulação do Complexo: 
- Esse processo é regulado por dois 
mecanismos: Alosteria e modificação 
covalente reversível, sendo que há 
ativadores e inibidores que interferem nos 
dois processos. 
- Ativadores: AMP e ADP (sinalizam 
estado baixo de energia), CoA (sua 
presença ativa a enzima), NAD (sinaliza 
estado energético baixo), Ca2+, piruvato e 
desfosforilação. 
- Inibidores: ATP, Acetil-CoA, Ácidos 
graxos de cadeia longa, fosforilação. 
 
❖ Entrada da acetil-CoA no ciclo 
 
1º etapa: condensação do 
oxalacetato(4C) a acetil-CoA(2C) 
formando citrato(6C) pela enzima citrato- 
sintase 
 - A condensação deixa a molécula mais 
energética 
 - Ocorre a liberação da coenzima A 
 
2º etapa: formação do isocitrato por 
intermédio do cis-aconitato a partir do 
citrato e catalisada pela aconitase 
 - Ocorre a remoção de uma molécula de 
H2O formando aconitato e adição da 
mesma formando o isocitrato pela 
aconitase afim de formar um isômero 
 
3º etapa: oxidação do isocitrato a α-
cetoglutarato catalisada pela enzima 
isocitrato desidrogenase 
- Formação de NADH+ H+ e CO2 
 
 
 
 
 
 
 
4º etapa :oxidação do α-cetoglutarato a 
succinil-CoA pelo complexo da α-cetoglu-
tarato desidrogenase 
 - Liberação de CO2 e formação de NADH 
 - Adição de uma CoA 
 - O complexo é análogo a PHD 
 
5º etapa: conversão de succinil-CoA a 
succinato catalisada pela enzima succinil-
CoA-sintetase 
 - Ocorre a liberação da CoA o que 
favorece a ligação de um fosfato inorgânico 
ao GDP formando GTP 
 - O GTP libera fosfato para o ADP 
formando ATP 
 - Descarboxilação oxidativa 
 - Fosforilação a nível de substrato 
 
6º etapa: oxidação do succinato a fumarato 
pela enzima succinato-desidrogenase 
 - Formação de FADH 
 
7º etapa: hidratação do fumarato a melato 
pela enzima fumarase 
 - Ocorre a adição de H2O rompendo a 
dupla ligação 
 
8º etapa: oxidação do melato a oxaloacetato 
pela enzima malato-desidrogenase 
 - Formação de NADH + H+ 
 
 
Saldo final: saída de 2 CO2, formação de 3 
NADH, 1 FADH2 e 1 GTP 
 
 
 
 
 
 
 
 
➢ Os componentes do ciclo do ácido cítrico 
são importantes intermediários da 
biossíntese 
- O ciclo do ácido cítrico possui via anfibólica 
- Pode também fornecer precursores para 
muitas vias de biossíntese 
 Ex.: α-cetoglutarato- glutamato 
 Oxalacetato – aspartatoSuccinil-CoA- grupo heme 
➢ Reações anapleróticas- repõe os 
intermediários do ciclo do ácido cítrico 
- Reação mais importante: formação de 
oxalacetato a partir de pelo piruvato 
 
➢ Regulação do ciclo do ácido cítrico 
Está regulada sobre dois níveis: 
1- conversão de piruvato a acetil-CoA 
é regulada por mecanismos 
alostéricos (AG disponíveis inibe a 
PDH e AMP, CoA e NAD+ acumu-
lados ativa) e covalentes 
2- entrada de acetil-CoA no ciclo 
ocorre nas etapas 1,3 e 4 
 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
 
A cadeia respiratória vai produzir energia 
através do gradiente de prótons que se 
formam com a saída de H+ para o espaço 
intermembranar da mitocôndria e pela volta 
desses pela proteína ATP sintase. 
 
❖ Tipos de carregadores: 
Quinona ou coenzima Q: Vai levar os 
elétrons do FAD e NADH pelos complexos 
enzimáticos 
 
 
 
 
 Q + é = QH semiquinona 
 QH + é = QH2 ubiquinol 
 - Citocromo: leva elétrons do complexo 3 
para o 4 
 - Proteínas ferro enxofre: Apresentam o 
Ferro associado a SH de resíduos de cys ou 
enxofres inorgânicos 
 - Flavoproteinas: FAD E FMN 
 
❖ Complexo 1: enzima NADH- 
desidrogenase 
Possui FMN e 6 grupos ferro enxofre e uma 
ubiquinona. 
NADH – transfere os 2 elétrons para o FMN 
 Esses elétrons irão passar pelos grupos 
ferro. 
Enxofre até chegar a ubiquinona 
transformando em ubiquinol. 
Nesse processo 4 H+ saem da matriz 
mitocondrial para o espaço intermembranar. 
 
❖ Complexo 2: Succinato 
desidrogenase 
Possui FAD, 3 grupos ferro enxofre e 
ubiqinona 
O succinato do ciclo de krebs se liga no 
sitio ativo da enzima e transfere 2 elétrons 
ao FAD em seguida transfere aos grupos 
ferro enxofre até chegar a ubiquinona Q 
transformando em ubiquinol QH2. 
 
❖ Complexo 3: Complexo citocromo bc1 
O ubiquinol do complexo 1 ou 2 ao 
chegar no complexo 3 vai perder um de 
seus elétrons para um grupo ferro 
enxofre que depois é transferido ao 
citocromo c1 e depois o citocromo c que 
vai levar esse elétron p/ o complexo 4. O 
elétron restante passara p/ o citocromo b, 
passando pelos grupos heme bl e heme 
bh até chegar em outra ubiquinona 
formando uma semiquinona. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Outro ubiquinol vindo dos outros 
complexos irá repetir o processo e quando 
o segundo elétron for passado p/ o 
citocromo b vai se ligar a semiquinona da 
etapa anterior regenerando o ubiquinol. 
Nesse processo 4H+ passam para o 
espaço intermembranar. 
 
❖ Complexo 4: citocromo oxidase 
O citocromo c vindo do complexo 3 transfere 
seu elétron para um centro binuclear CUa 
(este possui um cobre ligado a grupos-SH) 
em seguida esse elétron é transferido ao 
grupo heme a e depois para o heme a3, 
esse a3 forma também um centro binuclear 
com Cobre CUb neste centro a O2 será 
reduzido a água e mais 2 elétrons passará 
para o espaço intermembranar 
 
 
❖ ATP sintase: enzima com centos 
catalíticos 
 
 
Essa enzima possui duas formações a parte 
Fo que possui as subunidades a, b, c e 
possui O poro para passagem de prótons e 
a formação F1 que possui nove 
subunidades, as mais importantes são as 
três betas que tem os sítios do ATP. 
 Como acontece: Com a passagem de 
três prótons do espaço intermembranar p/ a 
matriz pela enzima. Ocorre a rotação da 
ATP sintase e essa rotação proporciona o 
revezamento entre as subunidades beta 
para produzir ATP. Em um dos sítios de beta 
vai ter ADP + P no outro ATP com a rotação 
esse ATP sai e um espaço fica vazio para 
entrada de outro ADP e assim 
continua o ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
❖ OUTROS TRANSPORTADORES DA 
MEMBRANA: 
✓ adenina nucleotidio translocase: 
Enzima que permite a passagem de ADP 
para a matriz simultaneamente com a 
saída de ATP. 
✓ fosfato translocase: 
Transporta fosfato, mas com a entrada 
de H+. 
 
❖ LANÇADEIRAS: é responsável por 
transportar o NADH da glicólise que está 
no citosol e colocar dentro da matriz. 
 
✓ lançadeira malato aspartato: 
Oxaloacetato vira malato consumindo um 
NADH 
o malato entra na matriz e é transformado 
em 
Oxaloacetato para liberar o NADH. O 
oxaloacetato precisa sair então é 
transformado a aspartato pegando um 
grupo amino do glutamato. O aspartato sai 
e a reação inversa ocorre com aspartato 
virando oxaloacetato novamente. 
 
✓ lançadeira glicerol 3 fosfato: 
A diihidroxiacetona fosfato recebe os 
prótons do NADH e vira glicerol 3 fosfato 
este repassa os elétrons para o complexo 
2 para o FAD e vira dihidroxiacetona 
novamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GLICONEOGÊNESE 
 
➢ Em alguns tecidos humanos as células 
dependem quase completamente da 
glicose para a produção de energia, mas 
os estoques de glicose são ilimitados 
entre períodos em jejum e atividade física 
rigorosa, então o organismo utiliza de 
outros precursores que não são 
carboidratos para a síntese de glicose. 
➢ Em outras palavras, a gliconeogênese é 
essencial para manter os níveis de 
glicose no sangue 
➢ A gliconeogênese e a glicólise não são 
vias idênticas ocorrendo em direções 
opostas 
➢ 3 reações da glicólise são irreversíveis e 
não podem sem compartilhada com a 
gliconeogênese (etapas 1,3 e 10 da 
glicólise), então ocorre desvios para a 
reversão das etapas 
➢ O oxaloacetato é o matéria de partida 
para a gliconeogênese 
 
❖ Obtenção de glicose a partir do 
piruvato 
 
1º desvio – piruvato à fosfoenolpiruvato 
1.1. Piruvato + HCO3- + ATP 
 Oxaloacetato + ADP + Pi 
>Enzima piruvato descarboxilase 
(coenzima biotina) 
 
 
1.2. Oxaloacetato + GTP 
Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP 
>enzima fosfoenolpiruvato carbocinase 
2º desvio – frutose-1,6-bifosfato à frutose-
6-fosfato 
 enzima frutose-1,6-bifosfatase adiciona 
H2O retirando o fosfato do C-1 
 
 
 
 
 
 3º desvio- glicose-6-fosfato à glicose 
 - Enzima glicose-6-fosfatase adiciona H2O 
 
➢ Há gasto de 4 ATPs, 2 GTPs e 2 
NADHs = 11 ATPs 
 
❖ Obtenção de glicose a partir de 
triacilglicerol 
 
 Triacilglicerol 
 
Ác. Graxo glicerol 
 
CoA glicerol-3-fosfato 
 
 Diidroxiacetona-Fosfato 
 (intermediário da glicólise) 
➢ Alguns intermediários do ciclo do 
ácido cítrico e alguns aminoácidos 
pode fazer parte da gliconeogênese 
 
Ex.: Alanina → piruvato 
 Glutamina →α-cetoglutarato 
 
 
❖ Obtenção de glicose a partir do 
lactato 
o lactato produzido nos músculos vai 
para o fígado se transforma em piruvato 
produzindo NADH + H+VIA DAS PENTOSES FOSFATO 
 
➢ A glicose-6-fosfato possui outros 
destinos além da formação de piruvato 
pela glicólise 
➢ Uma dessas vias é a transformação da 
glicose-6-fosfato em uma pentose 
fosfato 
➢ Ocorre no citoplasma 
➢ Essa via possui 2 fases: 
 
• Fase oxidativa 
1ºetapa - A glicose-6-fosfato é oxidada a 6-
fosfoglicona-δ-lactona pela enzima glicose-
6-fosfato desidrogenase com a formação 
de NADPH + H+ 
 
2º etapa – a 6-fosfogliconato-δ-lactona é 
hidrolisada a 6-fosfogliconato pela enzima 
lactonase 
 
3ºetapa- a 6-fosfogliconato é convertida 
em ribulose-5-fosfato pela enzima 6-
fosfogliconato-desidrogenase e gera uma 
segunda molécula de NADPH + H+ 
 
4º etapa- a ribulose-5-fosfato é convertida 
em ribose-5-fosfato pela enzima 
fosfopentose-isomerase 
 
❖ Uso dos produtos da fase oxidativa 
 
- NADPH – usado para reduzir a 
glutationa, a glutationa reduzido combate 
radicais livres. Usada também para a 
biossíntese de ácidos graxo 
- RIBOSE-5-FOSFATO– usada para produzir 
nucleotídeos, ATP, NADH, FADH2 e CoA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Fase não oxidativa 
 
- Produção de intermediários de 3,4 e 
7 C para a via glicolítica 
- Reciclagem das pentose-fosfato em 
glicose-6-fosfato 
- 6 pentoses formam 5 hexoses 
 
Enzimas principais da fase: 
 Trancetolase- Transfere unidades de 
3 carbonos da Sedoeptulose-7-P para 
o G3P para formar F6P 
Transaldolase- Transfere o C1 e C2 da 
Xilulose 5-fosfato para a Eritrose 4- 
Fosfato para formar F-6P 
 
Controle da via das pentoses: 
 
➢ Necessidade de NADPH e ATP: 
 
- NADPH formado pelas reações da 
Fase oxidativa 
- Excesso de Ribulose-5-P é 
convertido a G3P que continua na via 
glicolítica 
 
➢ Necessidade de NADPH sem 
necessidade de Ribose-5-P: 
 
 - Ocorre na síntese redutora de 
lipídeos 
- NADPH formado pelas reações da 
Fase oxidativa. 
- Excesso de Ribulose-5-P é 
convertido a G6P via intermediário 
gliconeogênicos 
➢ Necessidade de Ribose-5-P e de 
NADPH : 
 - A fase não-oxidativa e oxidativa 
estão ativas 
 
 
 
 
 
METABOLISMO DO 
GLICOGÊNIO 
 
 
 
➢ Glicogênio – polímero de glicose 
➢ Encontrado principalmente no fígado e 
no musculo esquelético 
➢ O glicogênio muscular é para seu 
próprio consumo 
➢ O glicogênio hepático serve como 
reservatório de glicose para outros 
tecidos quando não há glicose 
disponível no sangue 
➢ Os grânulos de glicogênio são 
agregados complexos de glicogênio 
com suas enzimas que o sintetizam e o 
degradam 
 
 
❖ Glicogenólise 
 
➢ Degradação do glicogênio 
➢ vai ocorrendo a partir das extremidades 
das ramificações do glicogênio 
➢ há ação de 3 enzimas: 
• glicogênio-fosforilase: quebra 
ligações (α1→4) de uma extremidade 
redutora adicionando Pi , e liberando 
glicose-1-fosfato ( a fosforilação da 
glicose impede a sua saída da célula) 
 Quando chega no quarto resíduo de 
glicose antes do ponto de ramificação 
(α1→6) essa enzima sessa sua 
atividade temporariamente 
• enzima de desramificação: 
- Tem 2 funções: 
 Remove 3 resíduos de glicose da 
ramificação para uma extremidade 
não redutora próxima 
 
 
 
 
 
 
 
 Remove o resido do ponto de ramificação 
(α1→6) e transforma o em glicose-1-fosfato 
• fosfoglicomutase: transforma 
glicose-1-fosfato em glicose-6-fosfato 
 
❖ A glicose-1-fosfato pode entrar na 
glicólise ou repor a glicose sanguínea 
 - No musculo esquelético a glicose-6-
fosfato pode entrar na glicólise para gera-
ção da sua própria energia (saldo de 3 
ATPs na glicólise). O musculo não possui a 
glicose-6-fosfatase, então a glicose-6-
fosfato formada não pode sair da célula 
muscular. 
 
 - No fígado, a degradação serve para 
equilibrar os níveis de glicose no sangue 
quando estão baixos, requer a enzima 
glicose-6-fosfatase 
 No reticulo endoplasmático das células 
hepáticas, a G-6-P entra pelo T1 e sofre 
hidrolise pela glicose-6-fosfatase liberando 
para o citoplasma glicose pelo T2 e Pi pelo 
T3, a glicose sai para a corrente sanguínea 
pelo GLUT2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
❖ Glicogênese 
 
➢ Processo de formação do glicogênio a 
partir da glicose 
➢ Há atuação de 5 enzimas 
• Hexoquinase – fosforila a glicose 
proveniente do sangue 
Glicose + ATP → glicose-6-fosfato + ADP 
 Hexoquinase 1 e 2 no musculo 
 4 no fígado 
• Fosfoglicomutase – transforma 
glicose-6-fosfato em glicose-1-
fosfato 
• Glicose-1-fosfato uridil 
transferase – adiciona uma 
molécula de UTP na glicose-1-
fosfato formando UDP-glicose e PPi 
que é quebrada pela fosfatase 
formando 2 Pi 
- A UDP-glicose é o substrato que 
vai doar resíduos de glicose para a 
formação de glicogênio, a UDP é 
importante também para a 
marcação da glicose 
 
• Glicogênio-sintase – responsável 
pela adição do resíduo de glicose 
remanescente da UDP-glicose na 
extremidade não redutora da cadeia 
que está sendo formada 
 
• Enzima de ramificação – forma 
ramificações ( α1→6) na cadeia pela 
transferência de uma porção de 6 
resíduos de uma extremidade não 
redutora de 11 resíduos para o C-6 
de uma outra glicose 
 
 
 
 
 
 
 
❖ Para iniciar uma cadeia de glicogênio é 
preciso de um iniciador de até 8 resíduos 
de glicose 
- A glicogenina é ao mesmo tempo o 
iniciador e a enzima q catalisa a 
montagem