Bioquímica (Patrícia) Aula 1/P2: Glicólise

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BIOQUÍMICA – P2 
Prof
a
. Patrícia Damasceno 
 
Aula 1: Glicólise 
 
Quando falarmos no metabolismo de carboidratos nós veremos as seguintes vias: 
 
Glicólise: degradação de glicose; 
Gliconeogênese: síntese de glicose; 
Glicogenólise: degradação de glicogênio (forma na qual os animais armazenam o excesso de glicose, 
geralmente armazenado no fígado e no músculo); 
Glicogenogênese: síntese de glicogênio; 
Via das pentoses fosfato: via extremamente importante para a síntese de ribose 5-fosfato utilizada para a 
síntese de DNA e RNA; além disso, tem capacidade de gerar grande poder redutor na forma de NADPH + H
+
 
(importante para as vias biossintética - é ele que doa os hidrogênios para fazer as reações de redução). 
 
Várias enzimas que participam destas vias têm uma regulação hormonal e quando falamos de metabolismo 
energético, falamos especificamente de 3 hormônios: insulina, glucagon e adrenalina. 
A via glicolítica é formada por 10 reações sequenciais que acontecem no citosol. Normalmente, as vias 
catabólicas (vias de degradação) acontecem no citosol da célula. As vias biossintéticas acontecem, se não 
completamente, parcialmente na matriz mitocondrial. 
 
As 10 reações são divididas em 2 grandes grupos: 
 As 5 primeiras reações fazem parte da fase preparatória, a qual irá preparar a molécula de glicose para 
sofrer degradação. Nesta fase preparatória, há consumo de energia. 
 
 As 5 reações finais são chamadas de fase de pagamento na qual haverá produção de energia suficiente 
para pagar a energia consumida nas 5 primeiras fases e ainda sobrar um saldo positivo. 
 
Quando falamos de energia na via glicolítica, falamos de 2 moléculas: ATP e NADH + H
+
. Na fase 
preparatória são gastos 2 moléculas de ATP, enquanto que na fase de pagamento são produzidas 2 moléculas de 
NADH + H
+
 mais 4 moléculas de ATP. Portanto, a fase de pagamento paga e sobra um saldo positivo de 2 moléculas 
de ATP e 2 de NADH + H
+
. 
 
Por que NADH + H
+
 é sinônimo de energia? 
Porque ele vai para a membrana mitocondrial interna, onde existe a cadeia respiratória. A cadeia respiratória 
pega os hidrogênios e os elétrons que são trazidos pelos transportadores como o FAD e NAD e produz ATP. 
Vamos ver que cada molécula de NADH + H
+
 é capaz de fazer aquele processo na cadeia respiratória e 
formar 2 moléculas e meia de ATP. Então, NADH + H
+
 é sinônimo de energia porque vai para a cadeia respiratória e 
é transformado em ATP. 
 
Transportadores de elétrons: os mais conhecidos são o NAD (nicotinamida adenina dinucleotídeo) e FAD 
(flavina adenina dinucleotídeo). O NAD é utilizado na maioria das vias metabólicas e o FAD tem uma participação 
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especial no ciclo de Krebs. Estes transportadores de elétrons normalmente atuam como coenzimas (molécula 
orgânica ligada à enzima para torná-la funcional). Estas coenzimas realizam reações de oxido-redução (é aquela na 
qual há transferência de elétrons/hidrogênios). 
Se uma das etapas é de oxirredução, significa que um dos intermediários irá perder elétrons, ou seja, vai se 
oxidar. Não podemos jogar este hidrogênio solto no citoplasma, porque se não o pH irá diminuir. Se um intermediário 
perdeu hidrogênio, outro vai ter que ganhar e quem ganha são, normalmente, os transportadores de elétrons. Vamos 
ver que as oxirredutases sempre têm um NAD ou um FAD acoplado, porque tira os hidrogênios do intermediário da 
via e entrega ao NAD. O NAD ganha os hidrogênios e se reduz, forma NADH + H
+
. Se a coenzima, por exemplo, no 
ciclo de Krebs está fazendo a oxirredução, ela vai tirar os hidrogênios do intermediário e entregar ao NAD ou ao FAD. 
O FAD quando ganha os hidrogênios também se reduz e passa para a forma de FADH2. O NADH + H
+
 e o FADH2 
formado vão para a membrana mitocondrial interna, onde existem os complexos enzimáticos na membrana que vão 
conseguir retirar os hidrogênios e produzir energia. 
 
Resumindo: 
Temos uma fase de consumo de energia e uma fase de produção, tanto na forma de ATP quanto na forma 
de NADH + H
+
. 
 
OBS: O NADP também é uma nicotinamida e também recebe hidrogênios e se reduz formando NADPH + 
H
+
. O NAD e o FAD estão em tudo quanto é via biossintética e via de degradação, já o NADP, normalmente só é 
utilizado nas vias de biossíntese. 
 
A função da via glicolítica é a degradação de glicose (ou de outros monossacarídeos que podem ser 
convertidos à glicose ou a outro intermediário da via) com o objetivo de produzir energia. 
 
Degradar carboidrato é a primeira escolha do organismo, pois é muito fácil degradar carboidrato por conta de 
sua estrutura com muitas hidroxilas penduradas e por isso é mais fácil degradar carboidrato já que nós somos 70% 
de água. 
 
A via glicolítica estará ativada em quais condições de? 
Se fizermos uma refeição rica em carboidratos, a primeira coisa que acontecerá será a produção do 
hormônio insulina a qual irá sinalizar para a célula que existe uma alta concentração de glicose no sangue. Vão ser 
ativados os receptores de membrana, a glicose vai entrar na célula e vai começar a ser degradada para produzir 
energia. 
Se comermos carboidrato em excesso, este carboidrato será armazenado na forma de glicogênio. Logo, 
aquela via chamada glicogenogênese também será ativada. Um excesso maior ainda de carboidratos, mesmo depois 
de ser armazenado na forma de glicogênio, esse excesso será convertido em triacilglicerol. 
Se a insulina ativa a via glicolítica, o glucagon inativa. 
 
Em quais condições metabólicas o glucagon é produzido? R: quando há uma baixa concentração de glicose 
no sangue e, portanto, algumas vias serão inibidas inclusive a via glicolítica. Não é porque ela está inibida, não quer 
dizer que ela pare 100%. Significa que ela fica mais lenta, porque existem alguns órgãos como cérebro, rins e 
testículos que são muito exigentes e gostam de produzir energia a partir de glicose. Portanto, mesmo em jejum 
prolongado a via glicolítica vai estar ativada para fornecer glicose para estes órgãos. 
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Quando o hormônio adrenalina é produzido? R: em momentos de estresse ou na “luta ou fuga”. 
Portanto a adrenalina ativa a via glicolítica. 
 
VIA GLICOLÍTICA 
 
 
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Algumas reações são reversíveis (tanto no sentido de degradação quanto na de síntese) e outras são 
irreversíveis como a 1, 3 e 10. Estas reações irreversíveis são os pontos regulatórios da via, estas reações são 
exclusivas da via glicolítica e só ocorrem na via glicolítica. Isto é importante na hora que pensamos na regulação. 
 
PRIMEIRA REAÇÃO: é catalisada pela enzima exoquinase ou exocinase. A exoquinase existe em várias 
isoformas (enzimas com pequenas diferenças estruturais, mas que não interferem na sua função). Temos, portanto 4 
tipos de exoquinase. Chamamos de exoquinase aquela isoforma encontrada no músculo e aquela encontrada no 
fígado chamamos por convenção de glicoquinase. Vamos ver que existe essa diferença pelo motivo de serem 
reguladas de maneira diferente. 
Todo nome de enzima = função + terminação ase. 
Portanto, na glicose é adicionado grupamento fosfato ao 6º carbono, ou seja, o substrato glicose foi 
transformado no produto glicose-6-fosfato. Se a glicose ganhou um fosfato, o ATP libera 2 fosfatos inorgânicos e se 
transforma em AMPc. (ATP = AMPc + PPi). Portanto a glicose ganhou o fosfato do ATP que entra no 6º carbono da 
glicose. 
 Exoquinase = exo significa reação onde há transferência de fosfato quando o doador é o ATP. 
 
SEGUNDA REAÇÃO: a glicose-6-fosfato gera frutose-6-fosfato. Estas moléculas são isômeros de função (uma é 
aldeído e a outra é uma acetona). Quem forma isômero é a isomerase. Portanto,para formar isômero da glicose-6-
fosfato precisamos da glicose-6-fosfato isomerase. 
 
TERCEIRA REAÇÃO: a frutose possui um fosfato no carbono 6 e ela vai ganhar um fosfato no carbono 1. Então, na 
terceira reação entra fosfato no carbono 1 formando frutose-1,6-bifosfato. Esta enzima também é regulatória e é 
chamada de fosfofrutoquinase-1. Fosfo = fosfato; fruto = frutose; quinase= transferência de fosfato; 1 por que foi 
descoberta primeiro que a fosfofrutoquinase-2. 
 
QUARTA REAÇÃO: a frutose-1,6-bifosfato é clivada ao meio e é formado 2 moléculas: gliceraldeído-3-fosfato (açúcar 
de 3 carbonos com um grupamento fosfato pendurando no carbono 3) e a di-hidroxiacetona-fosfato (outra triose com 
um fosfato). Quem quebra este açúcar é a enzima aldolase que usa uma molécula de água como um precursor desta 
quebra. Então, a aldolase quebra a frutose-1,6-bifosfato (um cadeia de 6 carbonos) ao meio e forma 2 açúcares com 
3 carbonos cada um. Isso ocorre em meio aquoso para fazer a hidrólise. 
 
Todas estas enzimas possuem vários tipos de regulação. As que a gente vai ver com detalhe são aquelas 
que a gente já começou a definir como a regulação alostérica, modificação covalente, ativação do zimogênio. 
Algumas sofrem influência hormonal diretamente e, também, regulação à nível de transcrição e tradução (fatores de 
transcrição). 
 
QUINTA REAÇÃO: Aqui então são formados 2 produtos, porém a penas 1 deles passa para a 6ª reação que 
é a fase de pagamento. A di-hidroxiacetona-fosfato e a triose fosfato isomerase são isômeros com 3 carbonos, só 
que um é aldeído e a outra é uma acetona. Quem catalisa esta reação é a isomerase e como ela está atuando em 3 
carbonos, vamos chamá-la de triose; tem o fosfato e são isômeros; portanto triose fosfato isomerase. 
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Toda di-hidroxiacetona-fosfato formada tem que ser convertida em gliceraldeído, porque apenas o 
gliceraldeído é que vai para a fase de pagamento. É somente gliceraldeído-3-fosfato é que vai seguir a via glicolítica 
até ao final. 
 
OBS: Até a etapa onde se tem a molécula de glicose, tem-se apenas uma molécula de cada. Só que ao se 
quebrar ao meio, vamos ter tudo duplicado. Isso porque não temos mais apenas 1 molécula de glicose e sim 2 
moléculas de açúcares com 3 carbonos, ou seja, agora temos 2 trioses a partir da 6° reação. Isso é importante 
porque na hora de fazer o balanço energético, vai fazer toda a diferença. 
 
SEXTA REAÇÃO: o gliceraldeído-3-fosfato vai sofrer a 6ª reação e vai formar este produto que é chamado de 
1,3-bifosfoglicerato. O gliceraldeído já tinha um fosfato no carbono 3 e agora ganhará outro fosfato no carbono 1, por 
isso 1,3 bifosfo. O nome glicerato vem de gliceraldeído que perderá hidrogênios e passará a se chamar glicerato. 
Estas enzimas tem 2 funções numa só. Neste caso aqui, ela vai tanto adicionar fosfato quanto vai retirar 
hidrogênios. Tanto vai fosfatar quanto vai desidrogenar. Então esta 6ª enzima é chamada de gliceraldeído-3-
fosfato-desidrogenase. Ela vai adicionar fosfato no carbono 1 e vai retirar hidrogênios. Quando se retira hidrogênios 
(...) neste caso aqui se a gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase se oxidou, alguém terá que se reduzir que é o NAD 
que vai ganhar hidrogênios ser transformando em NADH + H
+
, ou seja, vai se reduzir e vai para a cadeia respiratória 
ou cadeia transportadora de elétrons que fica na membrana mitocondrial externa e quando chegar lá vai produzir 
ATP. Uma molécula de NADH + H
+
 produz 2 moléculas e meia de ATP. 
 
SETIMA REAÇÃO: 1,3-bifosfoglicerato será transformado em 3-fosfoglicerato. A molécula está perdendo aqui 
um grupamento fosfato do carbono 1. Antes tínhamos 1,3-bifosfoglicerato e agora temos apenas o 3-fosfoglicerato. 
Se aqui perde fosfato, o ADP ganha. É o caminho inverso, o ADP vai ganhar fosfato e vai produzir ATP. Quem 
catalisa a reação é a fosfoglicerato quinase. Então, ocorre transferência de grupamentos fosfato com a participação 
de ATP. 
 
OITAVA REAÇÃO: o 3-fosfoglicerato é transformado em 2-fosfoglicerato. O que mudou foi a posição do 
grupamento fosfato. Como houve apenas uma mudança na posição do fosfato, essa enzima é chamada de mutase, 
por isso fosfoglicerato mutase. 
 
NONA REAÇÃO: é uma reação de desidratação onde o 2-fosfoglicerato perde uma molécula de água e com 
isso gera o fosfoenol-piruvato. Então, é uma desidratase. Pode, então, ser chamada de 2-fosfoglicerado desidratase 
ou mais usual, enolase. 
 
DÉCIMA REAÇÃO: é catalisada pela piruvato quinase, a qual vai retirar o fosfato do fosfoenol-piruvato 
doando o fosfato ao ADP que com isso formará o ATP e o produto final é o piruvato. 
 
 
 
 
 
 
 
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DESTINO DO PIRUVATO 
 
Este piruvato de acordo com as condições de oxigenação da célula vai poder tomar diferentes vias ou 
caminhos. Em condições aeróbicas, normalmente, vai para o ciclo de Krebs, onde vai continuar a ser degradada e vai 
produzir mais energia. Em condições anaeróbicas vai se transformar em ácido lático que é o grande responsável 
pelas cãibras quando se faz atividade muscular intensa sem ter aquele aquecimento prévio. 
 
Vimos as condições metabólicas envolvidas na ativação e inibição da via glicolítica, vimos a função e 
conhecemos as 10 reações que faz parte deste metabolismo. Chamamos atenção para as reações 1, 3 e 10 da via 
glicolítica que são aquelas reações irreversíveis que ocorre apenas e exclusivamente na via glicolítica, porque são os 
pontos regulatórios. 
 
A partir de uma molécula de glicose na via glicolítica, ela passará por 10 etapas e no final é formado 2 
moléculas de piruvato. Dependendo da condição de oxigenação do nosso organismo, este piruvato vai poder seguir 
diferentes destinos. 
- Em condições aeróbias (alta concentração de hidrogênio), o piruvato será convertido em molécula 
chamada de Acetil-CoA que vai entrar no ciclo do ácido cítrico (também conhecido como ciclo do ácido tricarboxílico 
ou ainda ciclo de Krebs) e vai ser extremamente oxidado produzindo CO2, ATP, GTP, NAH + H
+
 e FADH2 (tudo isso é 
sinônimo de energia) e, além disso, há liberação de água. 
 
 O cliclo de Krebs e a cadeia respiratória fazem parte do metabolismo intermediário. Todas as vias 
metabólicas quer seja de síntese, quer seja de degradação têm conexão com o ciclo de Krebs. 
 
- Em condições anaeróbias (baixas tensões de oxigênio) como no exercício intenso que degrada 
carboidrato, produzindo piruvato. Há pouco oxigênio, o piruvato não vai formar Acetil-Coa, e sim ele vai ser 
transformado em lactato que é o ácido lático, o qual vai se acumular no músculo e provocar cãibra. 
Ciclo de Cori faz o intercâmbio entre o lactato produzido no músculo que vai voltar lá para o fígado para 
sintetizar glicose (gliconeogênese). Por isso que em condições de contração muscular muito intensa que diminua a 
tensão de oxigênio do músculo, o piruvato vai à lactato. Se fizemos alongamento, o lactato é retirado do músculo e a 
cãimbra acaba, porque nestas condições o lactato vai cair na corrente sanguínea e vai para o fígado e vai ser 
reconvertido em glicose. 
 
- Está acontece mais em leveduras, mas também é uma condição anaeróbia, onde o piruvato é transformado 
em etanol que é chamado de fermentação alcoólica. 
 
Próxima aula: REGULAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA 
 
 
 
 
 
Daniele