Metab. carboidratos aula 6

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Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo 
de Krebs 
 
 
Fosforilação Oxidativa 
 
Objetivo: produção de energia 
(ATP) 
1º) As características gerais dos carboidratos; 
2º) Os principais carboidratos; 
3º) Glicólise; 
4º) Gliconeogênese; 
5º) Glicogenólise; 
6º) Glicogênese. 
*ALDOSE → quando o grupo 
carbonila está em uma das 
extremidades da cadeia carbônica 
*CETOSE → quando o 
grupo carbonila está em 
qualquer outra posição 
• Os carboidratos ou glicídeos são as biomoléculas orgânicas mais 
abundantes na natureza, encontrados como amido e celulose nas 
plantas, e glicogênio, nos animais; 
 
• Substâncias orgânicas, hidrofílicas, contendo C, H e O; 
 
• Podem ser poliidroxialdeídos ou poliidoxicetonas; 
1) Estrutura básica: monossacarídeo (ose); 
2) Oligossacarídeos: 2 a 10 monossacarídeos 
*** Ao formar dissacarídeos, 
trissacarídeos ou polissacarídeos, os 
monossacarídeos precisam se unir entre 
si através de ligações glicosídicas. 
3) Polissacarídeos: formados pela união de vários monossacarídeos. 
** Homopolissacarídeos: monossacarídeos iguais repetidamente. 
Ex.: amido, glicogênio e celulose (todos somente glicose). 
**Heteropolissacarídeos: monossacarídeos diferentes. 
Ex.: glicosaminoglicanos (polímeros lineares compostos por 
unidades repetitivas de dissacarídeos). 
O amido e o glicogênio são ramificados e possuem ligação α, mas no glicogênio 
a ramificação ocorre a cada 8 a 10 glicoses enquanto no amido somente de 
cada 25 ou 30. A celulose é linear e possui ligação β. 
*** Polissacarídeos estruturais: quitina e celulose. 
*** Polissacarídeos de reserva energética: amido e glicogênio. 
• Quitina faz parte, 
principalmente, do 
exoesqueleto de 
insetos 
• Celulose faz parte, 
principalmente, das 
plantas (estrutura 
lenhosas como tronco) 
• Amido serve como 
reserva de energia para 
as plantas (tubérculos 
e sementes) 
• Amido serve como 
reserva de energia 
para os animais 
(fígado e músculo) 
• Os carboidratos, especialmente a glicose, são os principais 
combustíveis de uso imediato utilizados pelo organismo para realizar 
trabalhos biológicos; 
 
• A variação da energia livre que 1 mol de glicose gera a partir de sua 
oxidação completa a CO2 e H2O é de 2.840 kj; 
 
• A concentração de glicose sanguínea varia de acordo com a espécie 
animal. 
• A glicose não é apenas um excelente combustível, ela é uma molécula 
admiravelmente versátil. 
*Geração de 
energia - ATP 
*Armazenamento de 
energia - ATP 
* Gerar NADPH 
- Utilizado nas vias de 
biossíntese; 
* Gerar ribose-5-fosfato 
- Utilizada como 
precursora para a 
síntese de nucleotídeos 
GLICÓLISE 
 “Glykys” “Lysis” 
* É um processo universal uma vez que tanto os ainimais quanto as 
plantas e os microrganismos retiram de energia da glicose; 
*É o processo através do qual uma molécula de glicose é degradada 
por uma sequência de 10 reações a 2 moléculas de piruvato; 
*Durante as reações sequenciais da glicólise, parte da energia livre 
liberada é consevada na forma de ATP e NADH. 
OXIDAÇÃO DA GLICOSE 
 Organismos aeróbicos (heterotróficos) extraem energia livre 
da glicose obtida do ambiente por meio de sua oxidação 
pelo oxigênio molecular gerando como produtos finais do 
metabolismo oxidativo (CO₂ e H₂O); 
 
 Sinônimos de glicólise: 
- Gliólise, Via glicolítica ou Via de Embden-Meyerhof-Parnas 
 
 ASSISTA O VÍDEO DA AULA 
SOBRE GLICÓLISE DO 
PROF. DORIVAL. LÁ VOCÊ 
TERÁ UMA VISÃO GERAL 
DA VIA GLICOLÍTICA! 
 3 ETAPAS DE OXIDAÇÃO DA GLICOSE 
 
1) Glicólise 
2) Ciclo de Krebs 
3) Cadeia respiratória e 
 Fosforilação Oxidativa 
 
 
Citoplasma 
Independente 
de O2 
Mitocôndria 
Dependente 
de O2 
16 
 Fase Preparatória 
 2 fosforilações; 
 Quebra de 1 hexose em 2 
trioses; 
 ATP é investido para formar 
compostos com maior 
energia livre de hidrólise; 
 
 Fase do Pagamento 
 Conservação da energia livre 
na forma de ATP e NADH; 
 Geração de 2 moléculas de 
piruvato. 
REAÇÕES DA GLICÓLISE 
Fosforilação 
Isomerização 
Fosforilação 
Clivagem 
Isomerização 
REAÇÃO 
IRREVERSÍVEL! 
REAÇÃO 
IRREVERSÍVEL! 
Oxidação e 
fosforilação 
Transferência de 
um grupo fosfato 
Transferência de 
um grupo fosfato 
Isomerização 
Desidratação 
Fosforilação ao 
nível de substrato 
- 
 Fosforilação 
oxidativa 
REAÇÃO 
IRREVERSÍVEL! 
Enzimas Regulatórias da Glicólise 
1. Hexoquinase 
• O fluxo de glicose através da via glicolítica é regulado para manter 
constante a concentração de ATP bem como quantidades adequadas 
dos intermediários glicolíticos que possuem destinos biossintéticos. 
 
Ex.: a glicose-6-P pode fluir tanto para a glicólise como para várias 
outra vias que incluem a síntese do glicogênio e a via das pentoses 
fosfato. 
• É inibida alostericamente pelo seu produto glicose-6-fosfato, 
enquanto altos níveis de AMP ativam esta enzima. 
1) Fosforilação da glicose: 
 Reação exergônica e irreversível catalisada pela hexoquinase; 
 A fosforilação da glicose à glicose-6-P evita sua difusão; 
 Esse processo direciona a glicose ao metabolismo subsequente 
no interior da célula. 
• Glicose + ATP Glicose -6-Fosfato + ADP 
Hexoquinase 
2. Fosfofrutoquinase -1 (PFK1) 
• É inibida alostericamente por altas concentrações de ATP e CITRATO, 
enquanto AMP e ADP ativam esta enzima. 
• O citrato (a forma ionizada do ácido cítrico) é um intermediário-chave 
na oxidação aeróbica do piruvato, dos ácidos graxos e dos aminoácidos 
→ altas concentrações de citrato aumentam o efeito inibidor do ATP 
fazendo diminuir ainda mais o fluxo de glicose através da via glicolítica. 
• O citrato serve como um 
sinalizador intracelular que a célula 
está suprindo adequadamente as 
suas necessidades de energia 
metabólica por meio da oxidação 
de proteínas e gorduras. • Frutose-2,6-bifosfato é o mais 
importante regulador da PFK-1 
ATIVANDO fortemente a enzima. 
• Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + ADP 
PFK1 
3) Fosforilação da frutose-6-P: 
 Reação exergônica e irreversível catalisada pela 
fosfofutoquinase-1 (PFK1); 
 A fosforilação da frutose à frutose-1,6-biP evita sua 
difusão; 
 É a etapa limitante da velocidade na glicólise (ponto de 
controle. 
3. Piruvato quinase 
Fosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + ATP 
3) Transferência de um grupo fosfato: 
 Reação exergônica e irreversível catalisada pela piruvato 
quinase; 
 Fosforilação em nível de substrato. 
Piruvato 
quinase 
Destino do Piruvato 
O destino da molécula 
de piruvato depende 
da presença ou não de 
oxigênio → ambiente 
aeróbico ou 
anaeróbico; 
ASSISTA O VÍDEO DA AULA 
SOBRE FERMENTAÇÃO – 
DESTINOS DO PIRUVATO DO 
PROF. DORIVAL. LÁ VOCÊ DEVE 
ESTUDAR OS TRÊS DESTINOS 
POSSÍVEIS DO PIRUVATO! 
* O piruvato pode ter 3 destinos! 
* Todos os destinos do piruvato objetivam 
gerar NAD+ para que a glicólise NÃO pare! 
• AERÓBICO: na presença de oxigênio, o piruvato (3C) gerado como 
produto da glicólise no citosol entrará na mitocôndria, onde, na matriz 
será convertido em acetil-CoA (2C) que em união com o oxaloacetato 
(4C) formará o citrato (6C) iniciando o ciclo de Krebs. 
• No início da cadeia respiratória, o NADH é 
oxidado gerando NAD+. O produto final 
deste processo será a oxidação completa da 
glicose gerando CO2 e H2O. 
→ Condições Aeróbicas 
→ Condições Anaeróbicas: FERMENTAÇÃO- Degradação de nutrientes orgânicos para obtenção de energia 
na ausência de O2. 
• O oxigênio, como aceptor final de életrons, no final da 
cadeia respiratória que faz com que o movimento de 
elétrons seja favorável. O OXIGÊNIO É MUITO 
ELETRONEGATIVO (atrai elétrons). Neste processo ocorre 
a oxidação do NADH, ou seja, a geração de NAD+. 
• Entretanto, COMO EM CONDIÇÕES SEM OXIGÊNIO 
(ANAERÓBICAS) OS ORGANISMOS GERAM O NAD+ 
NECESSÁRIO PARA QUE A GLICÓLISE OCORRA??? 
 Fermentação Láctica: redução do piruvato à lactato 
• Ocorre, por exemplo, nas células musculares de animais em atividade 
muscular INTENSA quando pode chegar quantidade insuficiente de oxigênio 
ao tecido. Na ausência de oxigênio, o ciclo de Krebs pára e ao invés do 
piruvato entrar a mitocôndria, o piruvato permanece no citosol e é reduzido 
à lactato. Neste processo ocorre a oxidação do NADH gerando NAD+. 
• O produto final 
deste processo será a 
oxidação incompleta 
da glicose gerando 
lactato. 
 Fermentação Alcoólica: redução do piruvato à etanol 
• Ocorre, por exemplo, em fungos e bactérias, mas NÃO É FEITA EM 
ANIMAIS. Na ausência de oxigênio, o ciclo de Krebs pára, sendo o piruvato é 
descarboxilado (libera CO2) gerando acetaldeído o qual é reduzido à etanol 
(álcool). Neste processo ocorre a oxidação do NADH gerando NAD+. 
• O produto final deste processo 
será a oxidação incompleta da 
glicose gerando CO2 e etanol. 
A levedura é muito utilizada em processos industriais para a 
produção de pães (CO2) e bebidas alcoólicas (etanol). 
• A oxidação completa da molécula de glicose em CO2 e H2O produz 
30 ou 32 moléculas de ATPs. 
Quando uma molécula de glicose é 
totalmente oxidada, quantas 
moléculas de ATP são produzidas? 
Cadeia respiratória/Fosforilação oxidativa: 
• A passagem de dois elétrons do NADH para o oxigênio 
potencia a formação de 2,5 moléculas de ATP (ou 3); 
 
• A passagem de dois elétrons do FADH2 para o oxigênio 
potencia a formação de 1,5 moléculas de ATP (ou 2). 
Razão P/O 
O bombeamento de 4 prótons são requeridos 
para a síntese de 1 ATP 
NADH – bombeia 10 H+ 
→ 10 ÷ 4 = 2,5 ATPs 
 
FADH2 – bombeia 6 H
+ 
→ 6 ÷ 4 = 1,5 ATPs 
 (ATP produzido por átomo de oxigênio reduzido) 
** Sistemas de lançadeiras transportam indiretamente o 
NADH citosólico para a oxidação no interior da mitocôndria! 
** Estas lançadeiras transportam os equivalentes redutores 
do NADH citosólico para dentro da mitocôndria. 
→ Sabendo-se que a membrana interna NÃO é 
permeável ao NADH, como o NADH gerado pela 
glicólise no citoplasma pode ser reoxidado a NAD+ 
pelo O2 via cadeia respiratória??? 
• A enzima NADH desidrogenase (Complexo I da cadeia respiratória) da 
membrana mitocondrial interna das células animais pode aceitar elétrons 
APENAS do NADH presente na matriz mitocondrial. 
1) Lançadeira malato-aspartato 
2) Lançadeira glicerol-3-fosfato 
* 
Observando a tabela e as figuras anteriores, conclui-se que: 
 
• A partir da lançadeira malato-aspartato são gerados 5 ATPs uma vez que 
cada NADH (que entrega seu par de elétrons para complexo I da cadeia 
respiratória) gera 2,5 ATPs (Razão P/O) → produção total por molécula de 
glicose oxidada: 32 ATPs. 
 
• A partir da lançadeira glicerol-3-fosfato são gerados 3 ATPs uma vez que 
cada FADH2 (que entrega seus eletróns para a ubiquinona) gera 1,5 ATPs 
(Razão P/O) → produção total por molécula de glicose oxidada: 30 ATPs. 
Gliconeogênese 
• É a SÍNTESE DE GLICOSE a partir de compostos que NÃO são 
carboidratos. 
 
 
 
 
 
 
 
• É um processo extremamente importante uma vez que algumas 
células utilizam somente glicose como fonte de energia (cérebro e 
hemácias), por isso a concentração de glicose não pode ficar abaixo do 
nível normal de cada espécie. 
A GLICONEOGÊNESE NÃO É A 
SIMPLES REVERSÃO DA GLICÓLISE 
• A glicose é armazenada, em animais, como GLICOGÊNIO. O glicogênio é 
um homopolímero de glicose e é armazenado nos FÍGADO e nos 
MÚSCULOS. 
 
 
 
 
 
• O glicogênio muscular tem função principalmente energética (gerar ATP 
para miócitos), já o glicogênio hepático serve para repor a glicose 
sanguínea, por exemplo, quando o animal encontra-se privado de 
alimento (estado de jejum). 
 
• Entretanto, a reserva de glicogênio dos animais é suficiente para 
abastecer o animal somente durante um período que varia de 12 a 
24hs, por isso a gliconeogênese é fundamental para manter a 
concentração de glicose no sangue mesmo quando o animal encontra-se 
em jejum. 
• PIRUVATO; 
 
• GLICEROL; 
 
• LACTATO; 
 
• AMINOÁCIDOS GLICOGÊNICOS 
(principalmente Alanina) 
Quais são os compostos utilizados 
para a síntese de glicose? 
ASSISTA O VÍDEO DA AULA 
SOBRE GLICONEOGÊNESE I 
DO PROF. DORIVAL. LÁ VOCÊ 
DEVE ESTUDAR COMO CADA 
UM DESTES COMPOSTOS 
ENTRA NA VIA 
GLICONEOGÊNICA! 
• AMINOÁCIDOS GLICOGÊNICOS (principalmente Alanina) 
• A GLICONEOGÊNESE NÃO É A SIMPLES REVERSÃO DA GLICÓLISE uma 
vez que existem 3 reações que ocorrem durante a glicólise que são 
IRREVERSÍVEIS. Sendo assim, são necessários CONTORNOS. 
• Somente o fígado e o rim são capazes 
de realizar gliconeogênese porque 
somente estes órgãos possuem a 
enzima glicose-6-fosfatase! 
• Fígado 90% da gliconeogênese 
 
• Rim 10% da gliconeogênese 
OS TRÊS DESVIOS DA 
GLICONEOGÊNESE são processo 
importantes do metabolismo da 
glicose! 
• Na via do piruvato o transporte de 
malato da mitocôndria para o citosol e 
sua conversão em oxaloacetato têm o o 
efeito de remover equivalente 
redutores para o citosol, onde eles são 
escassos. Portanto, essa transformação 
do piruvato em fosfoenolpiruvato 
providencia um importante equilíbrio 
entre a produção e o consumo de NADH 
no citosol durante a gliconeogênese. 
• Excesso de Acetil-CoA é sinal de 
suprimento abundante de energia, 
logo NÃO é necessário oxidar glicose. 
• Excesso de ATP e citrato é sinal de 
suprimento abundante de energia, 
logo NÃO é necessário oxidar glicose. 
• Frutose-2,6-bifosfato (F26BP) é o mais 
importante regulador da PFK-1 
ATIVANDO fortemente a enzima e 
INIBINDO FBPase-1. 
 
• Frutose-2,6-bifosfato (F26BP) é um 
grande favorecedor da GLICÓLISE!!! 
 
GLICOGÊNIO: armazenamento de glicose 
 
Glicogênio (vertebrados e 
microorganismos) armazenado no 
fígado, 10% do peso do fígado e 
músculo, 1-2% massa muscular. 
 Amido (plantas) 
Excesso glicose 
 
 
Grânulos de glicogênio 
em um hepatócito 
Ligações (α 1→ 4) 
Ramificações(α 1→ 6) 
Porque a glicose é armazenada como 
glicogênio? 
• Se a [ ] de glicose fosse dissolvida no citosol de 
um hepatócito, sua concentração será de 
0,4M. 
 
• Com essa [ ], a osmolaridade do citosol seria 
muito alta e a entrada de água por osmose 
poderia romper a célula. 
 
• Porém se armazenada na forma de polímero 
longo (glicogênio), a mesma massa de glicose 
tem uma [ ] de 0,01μM. 
 
Glicogênio muscular fonte imediata de energia em 
condições aeróbicas ou anaeróbicas. Reserva de 
combustível para síntese de ATP durante a contração 
muscular. 
 
Reservatório de glicose 
para os demais tecidos , 
mantendo a [ ] de glicose 
no sangue no estágios 
iniciais de jejum. Exaurido de 12 a 24 
horas. 
Glicogênio hepático 
• O glicogênio pode ser degradado enzimaticamente para obtenção 
de glicose (GLICOGENÓLISE), para que a glicose possa entrar nas rotas 
oxidativas visando a obtenção de energia; 
 
 
• A enzima glicogênio fosforilase catalisa uma FOSFORÓLISE (quebra 
da união glicosídica com introdução de uma molécula de fosfato) 
produzindo glicose-1-fosfato e uma molécula de glicogênio com uma 
glicose a menos; 
 
 
• A glicogênio fosforilaseage de forma repetitiva nas pontas não-
redutoras dos ramos da molécula do glicogênio rompendo as ligações 
α1→4 até atingir uma ligação glicosídica distante 4 resíduos de glicose 
de um ponte de ramificação (α1→6), onde sua ação se detém; 
GLICOGENÓLISE 
Fosforólise → Glicogênio fosforilase 
* 
• O prosseguimento da degradação do glicogênio pela fosforilase do 
glicogênio pode prosseguir somente após a ação da enzima de 
desramificação (oligo (α1→6) para (α1→4) glicantransferase), 
promover duas reações sucessivas que transferem a ramificação; 
 
 
• Uma vez transferidos os resíduos de glicose restantes da ramificação e 
hidrolisada a ligação no C6, a atividade da fosforilase do glicogênio pode 
continuar. 
• A enzima de desramificação é bifuncional: esta enzima possui 
atividade de transferase bem como de glicosidase. 
 
** Atividade transferase: primeiro, esta enzima transfere um 
bloco de 3 resíduos de glicose do ponto de ramificação para uma 
ponta não-redutora. 
 
** Atividade glicosidase: segundo, o único resíduo de glicose 
remanescente é liberado como glicose livre através desta enzima. 
* 
* 
GLICOGÊNESE 
• A glicogênese o processo metabólico que leva a formação de 
glicogênio a partir da glicose excedente. 
HEXOQUINASE 
• Observe que a enzima fosfoglicomutase realizou o último passo na 
glicogenólise gerando glicose-6-fosfato para a entrada na via glicolítica. 
Na glicogênese, esta mesma enzima inicia a síntese do glicogênio 
disponibilizando glicose-1-fosfato → Esta enzima é não é regulátória, pois 
catalisa uma reação REVERSÍVEL. 
Resumindo… 
• Muitas das reações nas quais as 
hexoses são transformadas ou 
polimerizadas envolvem nucleotídeos 
de açúcar, compostos nos quais o 
carbono anomérico de um açúcar está 
ativado pela ligação éster fosfórica; 
UDP-glicose 
* 
Qual é a função da enzima de ramificação do glicogênio? 
* 
Quais são as duas razões pelas quais as ramificações 
são introduzidas na molécula de glicogênio? 
Qual o objetivo de aumentar o número de pontas 
não-reduzidas na molécula de glicogênio? 
LEMBRE-SE QUE: 
* 
* 
http://www.iq.ufrgs.br/aeq/softwares/glicogenio.php 
*** Resumo da glicogênese…. 
• A forma mais ativa da 
glicogênio fosforilase é a forma 
FOSFATADA!!! 
 
 
• Os hormônios epinefrina e 
glucagon, bem como o Ca2+ 
aumentam a atividade da 
fosforilase do glicogênio: 
 
→ epinefrina: resposta de “luta 
ou fuga” e exercícios físicos; 
→ Ca2+ relacionado à atividade 
muscular; 
→ glucagon: aumenta a glicose 
sanguínea. 
*** Não cofunda…. 
Glicólise 
Gliconeogênese 
Glicogênese 
Glicogenólise 
Quebra de glicose 
Quebra de glicogênio 
Síntese de glicogênio 
Síntese de glicose