Aula 02 Metabolismo Carboidrato

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METABOLISMO DO GLICOGÊNIO - GLICOGÊNESE
ZECA 
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Cerca de 7% da massa úmida do fígado
 Fígado: 100g de glicogênio em peso
 Músculo: 300g de glicogênio em peso
LOCALIZAÇÃO TECIDUAL DO GLICOGÊNIO!!
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ESTRUTURA DO GLICOGÊNIO!!
 Polímero de glicose e glicogênio é depletado
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SÍNTESE DO GLICOGÊNIO
SÍNTESE DA RAMIFICAÇÃO DO GLICOGÊNIO
GLICOGENINA E A ESTRUTURA DO GLICOGÊNIO 
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REGULAÇÃO ALOSTÉRICA DA GLICÓLISE E GLICOGÊNESE 
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GLICOSE
GLICOSE 6-P
ATP
ADP
GLICOSE 1-P
UDP-GLICOSE
UTP
PPi
UDP
HEXOQUINASE
GLICOQUINASE
GLICOGÊNIO SINTASE
GS
FOSFOGLICOMUTASE
GLICOSE 1-P URIDILTRANSFERASE
VIA DE SÍNTESE DO GLICOGÊNIO
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Diagrama esquemático da Estrutura Ramificada do Glicogênio
Micrografia Eletrônica de um grânulo de glicogênio no músculo esquelético de ratos
ZECA 
METABOLISMO DO GLICOGÊNIO - GLICOGENÓLISE
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JEJUM CURTO
ESTADO METABÓLICO
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OS HORMÔNIOS E A DEGRADAÇÃO DO GLICOGÊNIO
Estímulo Nervoso Autónomo
 Glicogenólise muscular 
 Degradação de Triacilglicerol
 Relaxamento de alguns músculos lisos
 Contração dos músculos lisos dos vasos
 Estimula liberação do Glucagon
Músculo
 Glicogenólise hepática
 Degradação de Triacilglicerol 
 Inibe a Glicólise hepática
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GLICOGENÓLISE MUSCULAR 
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GLICOSE 6-FOSFATASE NA GLICOGENÓLISE HEPÁTICA 
 ENZIMAS ENVOLVIDAS
a- Atividade transferase
b- Atividade alfa-1,6 glicosidase
1- Glicogênio Fosforilase
2- Enzima Desramificadora
3- Fosfoglicomutase
4- Glicose 6 fosfatase
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DEGRADAÇÃO DO GLICOGÊNIO? 
Glicogênio Hepático
Glicose 1-P
Glicose 6-P
Pi
Glicose
Manter Glicemia
Glicose 6 Fosfatase
Glicogênio Fosforilase
Glucagon
Via Glicolítica
PKA-P
Adrenalina
PKA-P
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GLICOSE
GLICOSE 6-P
GLICOSE 6-P
H2O
Pi
ATP
ADP
GLICOSE 1-P
GLICOSE 1-P
UDP-GLICOSE
UTP
PPi
UDP
Pi
HEXOQUINASE
GLICOQUINASE
GLICOGÊNIO SINTASE
GS
GLICOGÊNIO FOSFORILASE
GF
FOSFOGLICOMUTASE
FOSFOGLICOMUTASE
GLICOSE 1-P URIDILTRANSFERASE
 COMPARAÇÃO DA SÍNTESE E DEGRADAÇÃO DO GLICOGÊNIO
GLICOSE 6 FOSFATASE
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REGULAÇÃO ALOSTÉRICA ENZIMA GF
Catalisa a fosforólise da ligação alfa 1,4 liberando glicose 1 fosfato
Pi
GLICOGÊNIO FOSFORILASE
GF
GLICOSE 1-P
- rápida : ATP/AMP 
+
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REGULAÇÃO ALOSTÉRICA ENZIMA GF
AMP
AMP
AMP
GF menos ativa
GF Ativa
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SINALIZAÇÃO HORMONAL E GLICOGENÓLISE
- glicose expõe os sítios à desfosforilação
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
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REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
GLICOGÊNESE
Glicogênio Sintetase
GLICOGENÓLISE
Glicogênio Fosforilase
  		(-) AMP 
 Alostérica	(+) ATP 
 glicose-6-fosfato
  Alostérica (-) ATP, glicose,
Desenho esquemático mostrando os vários sítios de associação da Glicogênio Fosforilase (GF)
REGULAÇÃO DO METABOLISMO DE CARBOIDRATO NO FÍGADO-INSULINA
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REGULAÇÃO DO METABOLISMO DE CARBOIDRATO NO FÍGADO-GLUCAGON
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RESUMO DA REGULAÇÃO DA ENZIMA GF
 REGULAÇÃO MUSCULAR
 HORMONAL - Modificação Covalente Adrenalina  AMPc  fosforila fosforilase quinase  fosforila fosforilase do glicogênio
 REGULAÇÃO ALOSTÉRICA - rápida : ATP/AMP
 REGULAÇÃO HEPÁTICA
 HORMONAL - Modificação Covalente Glucagon  AMPc  fosforila fosforilase quinase  fosforila fosforilase do glicogênio (conseqüência de baixa glicose).
 REGULAÇÃO ALOSTÉRICA - glicose expõe os sítios à desfosforilação
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CICLO DE KREBS
Hans Krebs e Fritz Lipmann compartilharam o Prêmio Nobel de Medicina de 1953.
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CARACTERÍSTICAS GERAIS DO CICLO DE KREBS 
O ciclo de Krebs ocorre em aerobiose e é fundo comum no metabolismo dos carboidratos, lipídios e proteínas. Seu sistema enzimático do localiza-se na matriz das mitocôndrias.
O Ciclo de Krebs tem a característica de uma via anfibólica, isto é, degrada a acetil-CoA em CO2 e H2O (catabolismo), mas alguns de seus intermediários são utilizados na síntese de outros componentes (anabolismo) bioquimicamente importantes.
Tem como função oxidar a acetil-CoA e como conseqüência desta oxidação um maior número de elétrons são transferidos para a Cadeia Respiratória, gerando elevado saldo energético (ATP).
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CARNITINA
ADIPÓCITO
TRIACILGLICEROL
GLICEROL
ACIL-GRAXO
ACIL-SCoA
ATP + HSCoA
AMP + 2 Pi
1 NADH + H
1 FADH2
Acetil-SCoA
BETA OXIDAÇÃO
GLICOGÊNIO
VIAS CONVERGENTES A ACETIL-CoA 
ACIL-SCoA
GLICOSE
Frutose 1,6-bi-P
Cetose-P
Aldose-P
NAD+
1,3-bi-P Glicerato
ADP
ATP
Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP 
PIRUVATO
NADH + H+
NAD+
 HSCoA
 HSCoA
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VISÃO GERAL DO CICLO DE KREBS 
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VISÃO GERAL DO CICLO DE KREBS 
Faz parte do processo conhecido como Respiração Celular. Constitui o estágio final e máximo de oxidação dos átomos de carbono que compõe os carboidratos, lipídios e proteínas.
Ciclo do Ácido Cítrico, do Citrato ou dos Ácidos Tricarboxílicos é uma via metabólica cíclica, pois o oxaloacetato, que inicia a via, sofre transformações e é regenerado no final do ciclo.
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DE PIRUVATO A ACETIL-CoA
ESTRUTURA MOLECULAR DA COENZIMA-A
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PAPEL CENTRAL DA ACETIL-CoA NO METABOLISMO
ÁCIDOS GRAXOS
GLICOSE
Composto central nas vias metabólicas de todos os organismos e parece ter sido uma molécula selecionada pela evolução como elo entre o Catabolismo Anaeróbio de um mundo remoto ao Catabolismo Aeróbio nos organismos superiores.
PIRUVATO
CORPOS CETÔNICOS
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SEQUÊNCIA DO CICLO DE KREBS 
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O INÍCIO DO CICLO DE KREBS 
Mecanismo de ação e Arquitetura da Estrutura Molecular da Enzima Citrato Sintetase. A esquerda a enzima sozinha e a direita com o OAA em amarelo e Acetil-CoA em vermelho.
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3
8
4
6
5
Acetil-CoA+3 NAD++GDP+Pi+2 H2O +FAD 2 CO2+CoA-SH+3 NADH+H+ + GTP+FADH2 
BALANÇO ENERGÉTICO DO CICLO DE KREBS 
 3 NADH+H+ nas etapas 3, 4 e 8 
 1 FADH2 na etapa 6 
 2 CO2 nas etapas 3 e 4 
 1 GTP = 1 ATP na etapa 5 
À cada volta do ciclo são liberadas para a célula:
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CICLO DE KREBS TAMBÉM FORNECE INTERMEDIÁRIOS PARA AS VIAS BIOSSINTÉTICAS 
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REAÇÕES ANAPLERÓTICAS QUE PREENCHEM O CIClO DE KREBS
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PIRUVATO
OAA
CITRATO
Acetil-CoA
PIRUVATO
GLICOSE
FRUTOSE 1,6 BI P
FOSFOENOLPIRUVATO
Proteína Fosfatase
ESTIMULA a Piruvato quinase
Estimulada por Acetil-CoA ATP e NADH + H
 REGULAÇÃO HORMONAL - INSULINA
Inibida por Piruvato, ADP e Ca2+
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REGUALÇÃO ALOSTÉRICA DO CICLO DE KREBS
(-) ATP
(-) NADH
(-) Succinil CoA
(+) Ca2+
(-) ATP
(-) NADH
(-) Succinil CoA
(+) ADP
(+) Ca2+
(-) ATP
(-) NADH
(-) Succinil CoA
(+) Ca2+
Um alto valor da relação [ATP]/[ADP] ou da relação [NADH]/[NAD+] INIBE o ciclo de Krebs
(-) CITRATO
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CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
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Oxidação: PERDER de elétrons
Redução: GANHAR de elétrons
REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO
Agente Oxidante: Piruvato
Agente Redutor: NADH
Foi Oxidado: NADH + H + (perdeu elétrons para o piruvato) 
Foi Reduzido: Piruvato (ganhou elétrons do NADH e ficou reduzido)
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MECANISMO DE FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
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NADH = 3 ATP
FADH2 = 2 ATP
RENDIMENTO ENERGÉTICO PARA AS COENZIMAS???
NADH = 2,5 ATP
FADH2 = 1,5 ATP
Para 1 mol de NADH oxidado, a variação de energia livre permite sintetizar 3 moles de ATP. Para 1 mol de FADH2 oxidado, a variação de energia livre permite sintetizar 2 moles de ATP.
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RENDIMENTO ENERGÉTICO - GLICOSE
 A Oxidação completa de 1 mol de GLICOSE a CO2 e H2O produz 38 moles de ATPs:
 Glicose a 2 piruvatos – 2NADH, 2ATP
 2 piruvato a 2 Acetil-CoA – 2NADH
 Acetil-CoA pelo ciclo de Krebs:
 - 6NADH, 2FADH2, 2GTP
 
 Ao reoxidar os 10NADH e 2FADH2 pela cadeia transportadora de elétrons tem-se 34 ATP.
Glicose + 6O2 + 38 ADP + 38Pi 6CO2 + 6H2O + 38 ATP 
38 ATP
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RENDIMENTO ENERGÉTICO - LEHNINGER
 A Oxidação completa de 1 mol de GLICOSE a CO2 e H2O produz 32 moles de ATPs:
 Glicose a 2 piruvatos – 2NADH, 2ATP2 piruvato a 2 Acetil-CoA – 2NADH
 Acetil-CoA pelo ciclo de Krebs:
 - 6NADH, 2FADH2, 2GTP
 
 Ao reoxidar os 10NADH e 2FADH2 pela cadeia transportadora de elétrons tem-se 28 ATP.
Glicose + 6O2 + 32 ADP + 32Pi 6CO2 + 6H2O + 32 ATP 
5 ATP
5 ATP
15ATP
2 ATP
3 ATP
2 ATP
32 ATP
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GLICONEOGÊNESE NO JEJUM NOTURNO, PROLONGADO, NO EXERCÍCIO AERÓBIO E NA DIABETES
ZECA 2014
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FONTE DE ENERGIA PARA AS CÉLULAS
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FONTE DE GLICOSE
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Hexoquinase
Glicoquinase 
Fosfofrutoquinase I
Piruvato quinase
REVENDO A GLICÓLISE
Glicose 6-P
GLICOSE
Frutose 6-P
Frutose 1,6-bi-P
Cetose-P
Aldose-P
1,3-bi-P Glicerato
ADP
ATP
Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP
PIRUVATO
1
2
3
4
6
9
10
5
Mitocôndria
PIRUVATO
GLICÓLISE E GLICONEOGÊNESE
*
Glicose 6-P
GLICOSE
Frutose 6-P
Frutose 1,6-bi-P
Cetose-P
Aldose-P
1,3-bi-P Glicerato
ADP
ATP
Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP
PIRUVATO
1
2
3
4
6
9
10
5
Glicose 6-P
GLICOSE
Frutose 6-P
Frutose 1,6-bi-P
Cetose-P
Aldose-P
NADH + H+
NAD+
1,3-bi-P Glicerato
ADP
ATP
Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP
OXALOACETATO
11
9
8
6
5
2
7
10
PIRUVATO
1
ADP
ATP
GLICÓLISE E GLICONEOGÊNESE
*
Glicose 6-P
GLICOSE
PI
H2O
Frutose 6-P
Frutose 1,6-bi-P
Cetose-P
Aldose-P
Fosfoenolpiruvato
CO2 + GDP
GTP
OAA
11
9
8
2
7
10
PI
H2O
PIRUVATO
1
LANÇADEIRA MALATO-ASPARTATO NA GLICONEOGÊNESE
ASPARTATO
- KG
+
ASPARTATO
- KG
+
GLUTAMATO
GLUTAMATO
+
CO2 + ATP
ADP
Piruvato carboxilase
OAA
Frutose 1,6- bifosfatase
Glicose 6 fosfatase
AMINOÁCIDOS
LACTATO
GLICEROL
Fosfoenol carboxiquinase
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A ENZIMA GLICOSE 6-FOSFATASE DO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO DO FÍGADO 
*
LANÇADEIRA MALATO ASPARTATO
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COMBUSTÍVEIS PARA A GLICONEOGÊNESE
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AMINOÁCIDO!! PRINCIPAL COMBUSTÍVEL PARA A GLICONEOGÊNESE!!
Uréia
ACETIL-SCoA
PROTEÍNAS DA DIETA
PROTEÍNAS ENDÓGENAS
AMINOÁCIDOS
-CETOÁCIDO
GRUPO AMINO
KREBS
GLUTAMATO
ASPARTATO
+
- KG
ASPARTATO
- KG
+
GLUTAMATO
+
OAA
GLICOSE
MALATO
MALATO
FUMARATO
- KG
CITRATO
OAA
CICLO DE 
KREBS
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GLICOSE 6 - P
GLICOSE
AMINOÁCIDOS
ALANINA
CICLO DE CORI
FÍGADO
GLICOGÊNIO
GLICOSE 6-P
PIRUVATO
LACTATO
sangue
PROTEÍNAS
ALANINA
LACTATO
ALANINA
NH2
URÉIA
PIRUVATO
URÉIA
HEMÁCIA
LACTATO
GLICOSE
CICLOS:DA ALANINA E DE CORI
GLICOGÊNIO
CICLO DA ALANINA
MÚSCULO
*
GLICEROL
GLICEROL QUINASE
LIPASE
SALDO DE CARBONO NA OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS? 
GLICEROL
GLICONEOGÊNESE
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APROVEITAMENTO DO GLICEROL 
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 SALDO ENERGÉTICO
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UM RESUMO DAS REAÇÕES DE DESVIO
PIRUVATO
ADP
ATP
PIRUVATO CINASE
Piruvato carboxilase
FOSFOENOL CARBOXICINASE
OAA
GLICOSE
CINASES
ATP
ADP
FOSFATASES
FOSFOENOL PIRUVATO
PIRUVATO
OAA
Frutose1,6-bifosfatase Glicose 6 fosfatase
Hexocinase Glicocinase Fosfofrutocinase I
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RESUMO METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
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REGULAÇÃO ALOSTÉRICA DA GLICONEOGÊNESE
REGULAÇÃO DA FRUTOSE-1,6-BIFOSFATASE (FBPase-1) E DA FOSFOFRUTOCINASE-1 (PFK-1)
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Glicose 6-P
GLICOSE
Frutose 6-P
Frutose 1,6-bi-P
Cetose-P
Aldose-P
1,3-bi-P Glicerato
Fosfoenolpiruvato
PIRUVATO
Fosfofrutoquinase II
Frutose 2,6-bifosfatase
Frutose 2,6-bi-P
 Piruvato quinase
PÂNCREAS
INSULINA
Fosfofrutoquinase I
REGULAÇÃO DA GLICÓLISE VIA INSULINA
Piruvato desidrogenase ATIVA 
Piruvato desidrogenase INATIVA
ATP
ADP+Pi
Pi
Estimulada por Acetil-CoA, ATP e NADH + H
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Glicose 6-P
GLICOSE
Frutose 6-P
Frutose 1,6-bi-P
Cetose-P
Aldose-P
1,3-bi-P Glicerato
Fosfoenolpiruvato
OAA
PIRUVATO
Fosfofrutoquinase II
Frutose 2,6-bifosfatase
Frutose 2,6-bi-P
 Piruvato quinase
Pâncreas -células alfa
GLUCAGON
REGULAÇÃO DA GLICONEOGENESE - GLUCAGON
 Piruvato carboxiquinase
REGULAÇÃO DO NÍVEL DA FRUTOSE-2,6-BIFOSFATO PFK-2 e FBPase-2