AULA 4 e 5. METABOLISMO CHO GLICOGENIO

Prévia do material em texto

METABOLISMO DOS 
CARBOIDRATOS 
PARTE II 
Profa; Roberta Barone 
DESTINOS DO PIRUVATO 
METABOLISMO 
GLICOGÊNIO 
GLICOGÊNESE, GLICOGENÓLISE E GLICONEOGÊNESE 
VISÃO GERAL 
A glicose sangüínea pode ser obtida de 3 fontes principais: 
 
• Dieta 
 
• Gliconeogênese (lenta) 
 
• Degradação do glicogênio = GLICOGENÓLISE 
VISÃO GERAL 
• Na ausência de uma fonte de glicose na alimentação, esse 
composto é rapidamente liberado a partir do glicogênio 
hepático. 
 
• No exercício físico , o glicogênio muscular é degradado sendo 
uma importante fonte energética ao músculo. 
 
• Quando os estoques de glicogênio se esgotam, determinados 
tecidos SINTETIZAM glicose “de novo”, usando aminoácidos 
das proteínas teciduais. 
• Contém de 11 a 18 unidades de glicose 
 
• Polissacarídeo de reserva animal 
 
• Responsável pela manutenção dos níveis de açúcar dentro 
da normalidade 
 
 
GLICOGÊNIO 
ESTRUTURA DO GLICOGÊNIO 
GLICOGÊNIO 
• Constitui a principal forma de reserva de polissacarídeos nos 
tecidos animais; 
 
• Maiores depósitos estão presentes no fígado e músculos 
esqueléticos; 
 
• É armazenado em grânulos intracelulares que também 
contêm as enzimas que catalisam as reações para a sua 
síntese e degradação. 
ARMAZENAMENTO GLICOSE 
• Glicogênio Hepático: reservatório de glicose para a corrente 
sanguínea com a distribuição para outros tecidos 
 
• Glicogênio Muscular: combustível para gerar ATP durante a 
atividade muscular aumentada 
A quantidade de Glicogênio armazenada depende 
Exercício DIETA 
Observação: 
 
Após uma noite de sono os estoques de glicogênio hepático 
podem até zerar, como podem alcançar valores de 500 mmol/Kg 
depois de uma refeição rica em carboidrato. 
• GLICOGÊNESE Gênese – formação/ Glico – glicogênio 
 síntese intracelular do glicogênio 
 
• GLICOGENÓLISE Lise – quebra/ Glicogeno – glicogênio 
 quebra da molécula de glicogênio em glicose 
 
• NEOGLICOGÊNESE Gênese – formação/ Glico – glicogênio/ Neo 
– “novo” 
 síntese intracelular do glicogênio a partir de AA e LIP 
 
 
• É o processo bioquímico que transforma a glicose em 
glicogênio. 
• Ocorre virtualmente em todos os tecidos animais, mas é 
proeminente no fígado e músculos (os músculos apresentam 
cerca de 4 vezes mais glicogênio do que o fígado em razão de 
sua grande massa). 
• O músculo armazena apenas para o consumo próprio, e só 
utiliza durante o exercício quando há necessidade de energia 
rápida 
• O glicogênio é uma fonte imediata de glicose para os músculos 
quando há a diminuição da glicose sangüínea (hipoglicemia). 
• O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo 
consumido totalmente cerca de 24 horas após a última 
refeição. 
 
GLICOGÊNESE 
ETAPAS DO PROCESSO 
• As moléculas de glicogênio crescem por transferência de 
resíduos de glicose. 
 
• A transferência é catalisada pela glicogênio-sintase 
 
• O doador da glicose é o UDP-glicose que se forma a partir da 
glicose 1-fosfato. (UDP  uridina difosfato glicose) 
 
SÍNTESE GLICOGÊNIO 
• A Glicogênio sintase necessita de um “primer”, ou seja, um 
resíduo, por onde começar, o qual deve ser formado por pelo 
menos quatro moléculas de glicose; 
 
• A proteína Glicogenina é a responsável pela formação desta 
pequena cadeia. A ela se liga o primeiro resíduo de glicose. 
 
• A Glicogênio sintase se liga à cadeia de glicogenina (que 
permanece unida àquele primeiro resíduo de glicose), 
estendendo a cadeia. 
 
• Quando o glicogênio estiver grande o bastante, a enzima 
Glicogênio sintase é deslocada. 
 
GLICOGÊNIO SINTASE 
ENZIMA RAMIFICADORA 
• Atua sobre cadeias lineares de glicogênio com pelo menos 11 glicoses. 
• A enzima ramificadora: amilo(1,4 -->1,6)-transglicosilase) transfere 
segmentos terminais de glicogênio de cerca de 7 resíduos de glucose 
para o grupo OH no carbono 6 de um resíduo de glucose (que pode estar 
na mesma ou noutra cadeia). 
• As ramificações devem estar a pelo menos 4 resíduos de distância uma 
da outra. 
GLICOGÊNESE 
Glucose-6-phosphate 
Fosfoglicomutase 
Glucose-1-phosphate 
Uridine diphosphate glucose 
Glicogênio sintase 
Glycogen 
Fornece energia 
para a 
biossíntese 
• Glicogênio degradado para obter glicose, entra nas rotas 
oxidativas e obtém energia; 
 
• Possui controle endócrino; 
 
• Glicogênio degradado por 3 enzimas: 
• Glicogênio fosforilase, 
• α 1,6 glicosidase 
• fosfoglicomutase 
 
GLICOGENÓLISE 
GLICOGENÓLISE 
GLICOGENÓLISE 
• A rota degradativa não é uma reversão das reações sintéticas 
• O produto primário é a glicose 1-fosfato, obtida pela hidrólise 
das ligações glicosídicas a(14) 
• Glicose livre é liberada a partir das ligações a(1  6) 
• A glicogênio fosforilase (enzima que requer o piridoxal fosfato 
como coenzima) cliva as ligações a(1  4) entre os resíduos 
glicosil nas extremidades não-redutoras das cadeias de 
glicogênio por simples fosforólise 
• É uma fosfotransferase que degrada sequencialmente as 
cadeias de glicogênio em suas extremidades não-redutoras 
até que restem quatro unidades glicosil em cada cadeia, antes 
de um ponto de ramificação, resultando em uma dextrina 
• A fosforilase não pode degradá-la além disso 
 
Coenzima: 
Piridoxal Fosfato 
(B6) 
ENZIMA DESRAMIFICADORA 
FOSFOGLICOMUTASE 
Reação reversível 
MÚSCULO FÍGADO 
REGULAÇÃO DO GLICOGÊNIO 
• O glicogênio é a reserva de energia mais rapidamente 
disponível; 
 
 
REGULAÇÃO DO GLICOGÊNIO 
• A glicogénio fosforilase é activada por uma sequência de 
reações de ativação desencadeadas pela ligação de uma 
hormônio a um receptor membranar específico. Os 
hormônios responsáveis pelo processo são diferentes no 
fígado e no músculo: 
• Músculo: 
• não há glicose-6-fosfatase, por isso é uma reserva de glucose-6-P 
para consumo próprio em situações de emergência. 
• A sua degradação é estimulada pela ligação de uma hormônio 
que sinaliza situações de perigo: a adrenalina (também chamada 
epinefrina). 
REGULAÇÃO DO GLICOGÊNIO 
• Fígado: 
• possui glucose-6-fosfatase, e pode por isso transformar a glucose-
6-P (que não pode sair da célula) em glucose (que pode sair das 
células). 
• Glicogênio: reserva de glicose para utilização por outras células 
em períodos de carência de glucose. 
• A sua degradação é estimulada pela ligação de uma hormona 
libertada pelo pâncreas quando os níveis de glicose no sangue 
estão baixos: o glucagon. 
 
 
DOENÇAS HEREDITÁRIAS 
GLICONEOGÊNESE 
• Síntese de glicose a partir de diferentes substratos 
• Rota essencialmente de JEJUM 
• 90% Hepática 
• Produz Glicose para ser lançada a circulação 
• Mantém a glicemia em níveis mínimos normais 
GLICOGÊNIO 
LACTATO 
AA’S 
GLICONEOGÊNICOS 
GLICEROL 
SUBSTRATOS 
NEOGLICOGÊNICOS 
BIOTINA 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
CICLO DE KREBS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
CATABOLISMO 
Após a glicólise... 
OXIDAÇÃO DO PIRUVATO 
• Envolve ação sequencial de três enzimas, e cinco cofatores: tiamina pirofosfato 
(TPP), FAD, Coenzima A (CoA), NAD e lipoato 
• Quatro vitaminas: tiamina (TPP), riboflavina (FAD), niacina (NAD) e 
pantotenato (CoA) 
TPP, lipoato, 
FAD 
Complexo 
piruvato 
desidrogenase 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
• Também chamado de Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido 
Tricarboxílico 
• Tem papel central no metabolismo 
• Destino do Piruvato, aminoácidose ácidos graxos no 
metabolismo aeróbico 
• Oxidação de Combustíveis à CO₂ e H₂0 
• Ocorre na mitocôndria 
• Necessita de O₂ molecular para ocorrer 
• Porta de entrada do Piruvato  Acetil-CoA 
ENZIMAS 
• 8 reações enzimáticas: 
 
1. Citrato Sintase 
2. Aconitase 
3. Isocitrato desidrogenase 
4. α--cetoglutarato desidrogenase 
5. Succinil--CoA Sintetase 
6. Succinato desidrogenase 
7. Fumarase 
8. Malato desidrogenase 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
• Também chamado de Ciclo de Krebs 
 
• Estágio final da oxidação dos combustíveis metabólicos. 
• Os átomos de carbono entram no ciclo na forma de grupos acetila 
derivados dos carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos. 
• O grupo acetila ligado a coenzima A (acetil-CoA) é oxidado em oito 
reações mitocondriais para formar duas moléculas de CO2 com a 
conservação da energia livre liberada em três moléculas de NADH, 
uma de FADH2 e um composto de “alta energia” (GTP ou ATP). 
• O NADH e o FADH2 são oxidados e os elétrons são conduzidos pela 
cadeia mitocondrial transportadora de elétrons com a liberação de 
energia conservada na forma de ATP sintetizado a partir de ADP e Pi 
por meio de processo denominado fosforilação oxidativa. 
1) CITRATO SINTASE 
• modificacao conformacional fecha o Acetil CoA sobre o 
oxaloacetato 
• - Mecanismo acido-base forma um enol- enol ataca por 
SN2 o oxaloacetato forma o citroil-CoA 
• - hidrolise libera a CoA mais Citrato 
• exergonica 
2) ACONITASE 
- forma isocitrato via cis-aconitato 
- envolve desidratação e hidratação facilitado por um complexo Fe-4S 
3)ISOCITRATO 
DESIDROGENASE 
• descarboxilação oxidativa produz NADH e CO2 
• necessita de Mn²⁺ ou Mg²⁺ como cofator 
• Reação em 3 etapas 
• 1º reducao de NAD+ 
• 2º descarboxilacao Intermediario enol 
• 3º rearranjo em ceto-enol 
4) α-CETOGLUTARATO 
DESIDROGENASE 
• Forma um complexo multi-enzimatico 
• descarboxilacao oxidativa produz NADH e CO2 
• Acopla um CoA ao α-cetoglutarato 
5) SUCCINIL-COA SINTETASE 
• acopla a sÍntese de GTP com a quebra da ligacao de CoA do 
Succinil 
• envolve a enzima fosforilada para o estado intermediario 
6) SUCCINATO 
DESIDROGENASE 
• conta com um FAD covalentemente ligado a enzima 
• faz parte do complexo II da cadeia transportadora de 
eletrons sitio de oxidacao do FADH2 formado 
• forma fumarato alcano a alceno 
7) FUMARASE 
• hidratação da ligação 
dupla do fumarato forma 
malato 
• envolve um íon OH- para 
atacar a ligação dupla 
8) MALATO-DESIDROGENASE 
• oxidação da OH do Malato  regenera oxaloacetato 
• dependente de NAD+ 
• reação endotérmica  reação dirigida pela retirado do produto 
• [oxaloacetato] é mínimaretirado pela citrato-sintaseΔG<0 
 exergônica 
PRODUÇÃO DE ENERGIA 
CADEIA TRANSPORTADORA DE 
ELÉTRONS 
MEMBRANA INTERNA 
• A membrana interna é composta por cerca de 75% de 
proteínas 
 
• É livremente permeável a O₂, CO₂ e H₂O e contém, além das 
proteínas da cadeia respiratória, várias proteínas de 
transporte que controlam a passagem de metabólitos, como 
ATP, ADP, o piruvato, o H+ e o fosfato 
 
• A impermeabilidade controlada da MMI para a maioria dos 
íons e dos metabólitos permite a formação de um gradiente 
de íons através dessa barreira e resulta na 
compartimentalização das funções metabólicas entre o 
citosol e a mitocôndria 
CADEIA TRANSPORTADORA 
DE ELÉTRONS 
• Os carreadores que transportam os elétrons a partir do NADH 
e FADH2 até O2 estão associados a membrana mitocondrial 
interna 
• Alguns desses centros redox são móveis e outros são 
proteínas integrais de membrana 
• A sequência de carreadores de elétrons reflete seus potenciais 
de redução relativos 
• O processo é exergônico 
• A oxidação de NADH e FADH2 é promovida pela cadeia de 
• transporte de elétrons 
• Os elétrons são carreados do Complexo I e do complexo II para 
o III pela coenzima Q, e do complexo III para o IV pelo 
citocromo C 
CADEIA TRANSPORTADORA 
DE ELÉTRONS 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
• A síntese endergônica do ATP a partir de ADP e Pi na 
mitocôndria é catalisada por uma ATP-sintase (ou complexo 
V), dirigida pelo processo de transporte de elétrons 
 
• A teoria quimiosmótica: 
A energia livre do transporte de elétrons é conservada pelo 
bombeamento de H+ da matriz mitocondrial para o espaço 
intermembrana, criando um gradiente eletroquímico de H+ através 
da MMI. O potencial eletroquímico desse gradiente é aproveitado 
para a síntese de ATP. 
PRODUÇÃO DE ENERGIA 
• A transferência de elétrons ao longo da cadeia de transporte 
de elétrons é energeticamente favorecida, pois o NADH é um 
forte doador de elétrons, e o oxigênio molecular é um ávido 
aceptor de elétrons. O fluxo de elétrons do NADH para o 
oxigênio, porém, resulta diretamente na síntese de ATP. 
PRODUÇÃO DE ENERGIA 
• Glicólise: são utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o 
catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 
moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato. 
 
4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH 
 
• Ciclo de Krebs: a partir dessa etapa todo o resultado deve ser 
dobrado (duplicado), essa consideração é conseqüente do 
ciclo de Krebs envolvendo cada molécula de piruvato. 
 
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP 
PRODUÇÃO DE ENERGIA 
• Cadeia respiratória: etapa de conversão das moléculas de 
NADH e FADH2 em moléculas de ATP, quando os prótons H+ 
por difusão são forçados a passar pela proteína sistetase ATP 
(enzima transmembranar) restituindo ADP em ATP. 
 
2 NADH da glicólise → 6 ATP 
8 NADH do ciclo de Krebs → 24 ATP 34 ATP 
2 FADH2 do ciclo de Krebs → 4 ATP 
• Balanço Energético da Respiração Aeróbia 
 
Glicólise = 2 ATP 
Ciclo de Krebs = 2ATP 
Cadeia respiratória = 34 ATP 
Total energético da respiração celular aeróbia = 38 ATP 
BIOQUÍMICA X NUTRIÇÃO 
ESTRESSE OXIDATIVO E ANTIOXIDANTES DIETÉTICOS 
CTE X NUTRIÇÃO 
• A ação da citocromo oxidase controla a geração de radicais 
livres, impedindo sua geração excessiva na mitocôndria. 
• Porém, cerca de 2% a 5% do oxigênio metabolizado nas 
mitocôndrias são desviados para outra via metabólica, dando 
origem aos radicais livres. 
B
A
R
B
O
SA
, 
K
.B
.F
. 
et
 a
l.
 E
st
re
ss
e
 o
xi
d
at
iv
o
: 
co
n
ce
it
o
, i
m
p
lic
aç
õ
es
 e
 f
at
o
re
s 
m
o
d
u
la
tó
ri
o
s.
 R
ev
. 
N
u
tr
. [
o
n
lin
e]
. 2
01
0,
 v
o
l.
23
, n
.4
, p
p
. 6
29
-6
43
. 
 
CONSEQUÊNCIAS 
Doenças Crônicas 
 
Câncer 
Diabetes Mellitus 
Hipertensão 
Inflamação (ex. artrite 
reumatóide) 
Síndrome Metabólica 
Doenças 
Cardiovasculares 
Infertilidade 
Distúrbios do Sono 
DEFESA ANTIOXIDANTE 
• O sistema de defesa antioxidante tem a função de inibir e/ou 
reduzir os danos causados pela ação deletéria dos radicais 
livres ou das espécies reativas não-radicais. 
 
• A atividade das enzimas em questão muitas vezes depende da 
participação de cofatores enzimáticos, especialmente 
antioxidantes de origem dietética – Se, Cu, Zn, Mn, Mg 
• Vit A, C, E 
• Compostos fenólicos (cumarinas, antocianinas, flavonóides, 
catequinas, ligninas, etc. 
BARBOSA, K.B.F. et al. Estresse oxidativo: conceito, implicações e fatores modulatórios. Rev. 
Nutr. [online]. 2010, vol.23, n.4, pp. 629-643. 
VEGETAIS: FRUTAS E VERDURAS