09-Glicólise 2014.2

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Módulo II - Metabolismo dos Carboidratos
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA
Aula 1 - Glicólise
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Glicólise
Metabolismo
Série de reações químicas que têm como objetivo a obtenção, o armazenamento e a utilização de energia para a realização das funções celulares.
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Glicólise
Anabolismo X Catabolismo
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Glicólise
Mapa Metabólico
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Glicólise
ATP
Trifosfato de adenosina
Substrato para várias enzimas do metabolismo celular
Envolvidos na doação de grupos fosfato.
Produzidos em maior número na mitocôndria
A quebra (hidrólise) das ligações fosfato liberam calor e energia.
Produto: ADP + Pi
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Glicólise
NADH
Nicotinamida adenina dinucleotídeo
Derivado da niacina (vitamina B3)
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Glicólise
FADH2
Flavina adenina nucleotídeo
Derivado da riboflavina (vitamina B2)
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Glicólise
Extração de energia dos alimentos
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Glicólise
Metabolismo dos Carboidratos
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GLICOSE
Armazenada (glicogênio, amido, sacarose)
Oxidada a piruvato (glicólise) – síntese de ATP e intermediários metabólicos
Oxidada a pentoses (via das pentoses fosfato)
Principais destinos da glicose (plantas vasculares e animais)
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6 Carbonos 2 moléc. de 3 Carbonos
Glicólise
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Via central do catabolismo
Um dos primeiros sistemas enzimáticos elucidado e talvez o mais estudado (1897)
Processo universal (animais, vegetais, microrganismos)
Ocorre em condições ANAERÓBICAS.
Glicólise
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Em qual compartimento celular ocorre a glicólise?
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Uma visão geral
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Glicólise
10 passos
Fase preparatória
Fase de pagamento
 Investimento de 2 ATP
 Clivagem da cadeia carbônica da glicose (6 carbonos) em 2 moléculas de trioses (3 carbonos) fosfato
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Passo 1 – Fosforilação da glicose
Glicose
ATP
Glicose 6-fosfato
ADP
Hexoquinase
Mg2+
ΔG = -16,7 kJ/mol
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Passo 1 – Fosforilação da glicose
Glicose
ATP
Glicose 6-fosfato
ADP
Mg2+
Proteína citosólica e solúvel.
Presente em todas as células de todos os organismos.
Isoenzima fígado (glicoquinase ou hexoquinase IV)
Enzima reguladora
Hexoquinase
ΔG = -16,7 kJ/mol
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Passo 2 – Conversão da glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato
Glicose -6-fosfato
Frutose -6-fosfato
Fosfoexose isomerase
ΔG = 1,7 kJ/mol
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Passo 3 – Fosforilação da frutose 6-fosfato formando frutose 1,6-bifosfato
Frutose -6-fosfato
Fosfofrutoquinase 1
Frutose 1,6-bifosfato
ATP
ADP
ΔG = -14,2 kJ/mol
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Passo 3 – Fosforilação da frutose 6-fosfato formando frutose 1,6-bifosfato
Frutose -6-fosfato
Frutose 1,6-bifosfato
ATP
ADP
Fosfofrutoquinase 1
Uma das enzimas mais complexas
Enzima reguladora
ΔG = -14,2 kJ/mol
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Passo 4 – Quebra da frutose 1,6-bifosfato
Aldolase
Frutose 1,6-bifosfato
Gliceraldeído 3-fosfato
Diidroxicetona fosfato
ΔG = 23,8 kJ/mol
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Passo 5 – Isomerização da Diidroxicetona fosfato em Gliceraldeído 3-fosfato
Triose fosfato isomerase
Gliceraldeído 3-fosfato
Diidroxicetona fosfato
ΔG = 7,5 kJ/mol
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Resumo da fase preparatória
Há utilização (gasto) de 2 ATPs
O produto final é gliceraldeído 3-fosfato
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Fase de Pagamento
Ocorre a compensação dos ATPs gastos na fase preparatória
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Passo 6 – Oxidação e Fosforilação do Gliceraldeído 3-fosfato 
Gliceraldeído 3-fosfato (2)
Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase
1,3-Bifosfoglicerato (2)
Fosfato inorgânico (2)
ΔG = 6,3 kJ/mol
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Passo 7 – Transferência de um grupo fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP
Fosfoglicerato quinase
1,3-Bifosfoglicerato (2)
ADP (2)
ATP (2)
3-Fosfoglicerato (2)
ΔG = -18,5 kJ/mol
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Passo 8 – Isomerização do 3-Fosfoglicerato para produzir 2-Fosfoglicerato
Fosfoglicerato mutase
3-Fosfoglicerato (2)
2-Fosfoglicerato (2)
Mg2+
ΔG = 4,4 kJ/mol
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Passo 9 – Desidratação do 2-Fosfoglicerato para produzir Fosfoenolpiruvato
Enolase
2-Fosfoglicerato (2)
Fosfoenolpiruvato (2)
H2O (2)
ΔG = 7,5 kJ/mol
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Passo 10 – Transferência de um grupo fosfato do Fosfoenolpiruvato para o ADP formando Piruvato
Piruvato quinase
Fosfoenolpiruvato (2)
ADP (2)
ATP (2)
Piruvato (2)
K+, Mg2+, Mn2+
ΔG = -31,4 kJ/mol
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Passo 10 – Transferência de um grupo fosfato do Fosfoenolpiruvato para o ADP formando Piruvato
Piruvato quinase
Fosfoenolpiruvato (2)
ADP (2)
ATP (2)
Piruvato (2)
K+, Mg2+, Mn2+
ΔG = -31,4 kJ/mol
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Reação global da glicólise
Glicose (6 carbonos) 2 Piruvato (3 carbonos) + 2H2O 
2 ATP + 4 ADP + 2Pi 2ADP + 4 ATP 
Glicose + 2 ADP + 2Pi + 2NAD+ 2 Piruvato + 2 ATP + 2NADH + 	2H+ +2H2O
 2 NAD+ 2NADH + 2H+
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Balanço do ATP
Fase preparatória – Gasto de 2 ATP
Fase de Pagamento – Produção de 4 ATP
Produção (4) – Gasto (2) = 2 ATP
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Balanço final da glicólise
Além da manutenção constante da concentração de ATP a glicólise é importante para a formação de intermediários glicolíticos que possuem destinos biossintéticos.
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Vias Tributárias da Glicólise
Glicogênio ENDÓGENO
Glicose 1-fosfato
Glicogênio fosforilase
Glicose 6-fosfato
Fosfoglicomutase
Glicólise
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GLICOGENÓLISE
Necessidade de glicose
Glicogênio
Glicose -1-fosfato
Glicogênio muscular (300 g)
Glicogênio do fígado (100 g)
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Vias Tributárias da Glicólise
Amido (EM PLANTAS)
Glicose 1-fosfato
Amido fosforilase
Glicose 6-fosfato
Fosfoglicomutase
Glicólise
Glicólise
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Vias Tributárias da Glicólise
Amido ingerido
Oligossacarídios
-amilase salivar
Maltose, maltotriose e dextrina 
Glicose
-amilase pancreática
Enzimas microvilosidades
Glicólise
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Vias Tributárias da Glicólise
Amido ingerido
Oligossacarídios
-amilase salivar
Maltose, maltotriose e dextrina 
Glicose
-amilase pancreática
Enzimas microvilosidades
Glicólise
Glicogênio ingerido (semelhante à amilopectina) possui digestão semelhante.
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Regulação da Glicólise
A curto prazo depende:
Consumo do ATP
Atividade das enzimas alostéricas
Concentração dos intermediários metabólicos 
Hexoquinase – inibida pela glicose-6-fosfato
Fosfofrutoquinase 1 – inibida por ATP e citrato
Piruvato quinase - inibida por ATP 
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Efeito Pasteur
Culturas de levedo – aumento no consumo de glicose por culturas de levedo quando as condições mudavam de aerobiose para anaerobiose.
Aerobiose – baixo consumo de glicose
Anaerobiose – alto consumo de glicose
Regulação da Glicólise
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Regulação da Glicólise
A longo prazo depende:
Hormônios (insulina, glucagon, epinefrina)
Expressão de genes que codificam enzimas
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Qual o destino do piruvato após a glicólise?
Condições aeróbias
Condições anaeróbias (fermentação alcoólica)
Condições anaeróbias
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Condições Anaeróbias
Redução do Piruvato a Lactato (Músculo)
Condições de:
Hipoxia (músculos esqueléticos muito ativos)
Eritrócitos
Partes submersas de plantas
Bactérias
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Condições Anaeróbias
Redução do Piruvato a Lactato (Músculo)
Essa reação permite a regeneração do NAD+
Glicose
Fígado
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Passo 6 – Oxidação e Fosforilação do Gliceraldeído 3-fosfato 
Gliceraldeído 3-fosfato (2)
Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase
1,3-Bifosfoglicerato (2)
Fosfato inorgânico (2)
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Condições Anaeróbias
Redução do Piruvato a Lactato (Músculo)
Sem O2 o NADH não pode ser oxidado a NAD+. Chegaria um ponto em que não haveria NAD+ para receber os elétrons na oxidação do gliceraldeído-3-fosfato. A forma que as células encontraram para regenerar o NAD+ foi reduzindo o piruvato a lactato.
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Condições Anaeróbias
Redução do Piruvato a Lactato (Músculo)
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Ciclo de Cori
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Qual o destino do piruvato após a glicólise?
Condições aeróbias
Condições anaeróbias (fermentação alcoólica)
Condições anaeróbias
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Condições Anaeróbias
Fermentação Alcoólica
Levedura e outros
microrganismos
Piruvato
Acetaldeído
Piruvato descarboxilase (Mg2+) (TPP)
Álcool desidrogenase
Etanol
Descarboxilação
+ CO2
NAD+
NADH
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Condições Anaeróbias
Fermentação Alcoólica
Levedura e outros microorganismos
Piruvato
Acetaldeído
Piruvato descarboxilase (Mg2+) (TPP)
Álcool desidrogenase
Etanol
Leveduras de cervejaria, padarias e plantas
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Condições Anaeróbias
Fermentação Alcoólica
Levedura e outros microorganismos
Piruvato
Acetaldeído
Piruvato descarboxilase (Mg2+) (TPP)
Álcool desidrogenase
Etanol
Organismos que metabolizam o álcool (oxidação)
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Qual o destino do piruvato após a glicólise?
Condições aeróbias
Condições anaeróbias (fermentação alcoólica)
Condições anaeróbias
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Condições Aeróbias
O PIRUVATO será transformado em acetil-CoA que poderá seguir para o ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs)
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Condições Aeróbias