AULA 2 BIOQUI II

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UENF, CBB, LQFPP
Prof. Gustavo Rezende
LQFPP, P5, salas 222/223
Bioquímica II – Metabolismo
Medicina Veterinária
Horário: 4ª feira, 08 as 12Hs
e-mail da disciplina: bioqui_gusrez@yahoo.com.br
senha: Gibbs1401
Cronograma definitivo:
Oxidação de aminoácidos e Ciclo da uréia30
Glicólise25Junho
Introdução ao metabolismo12Março
Segundas Chamadas (P1, P2 e P3)08
Prova final15
Sem aula27
Oxidação dos ácidos graxos03
Setembro Biossíntese de ácidos graxos10
Integração Metabólica17
Sem aula24
P301
Outubro
Metabolismo de glicogênio: síntese e quebra23
P116
Fosforilação Oxidativa09
Fermentação e Ciclo de Krebs02
Julho
Via das pentoses fosfato e Gliconeogênese13
Feriado06
Agosto
Mês
20
Dia
P2
Tópicos
UENF, CBB, LQFPP
Prof. Gustavo Rezende
Bioquímica II – Metabolismo
2ª aula: Glicólise
O que vimos na última aula:
Metabolismo: Via metabólica, Catabolismo e Anabolismo
Bioenergética,
Termodinâmica: 1ª lei: Nada se cria, nada se perde, tudo se transforma
2ª lei: O universo sempre tende à desordem (entropia)
O que vimos na última aula:
Variação na energia livre: ΔG
∆∆∆∆G = ∆∆∆∆H- T∆∆∆∆S
ΔG negativo: reação exergônica, espontânea, libera energia
ΔG positivo: reação endergônica, não-espontânea, consome energia
O que vimos na última aula:
Keq = [C]c[D]d / [A]a[B]b
O que vimos na última aula:
O que vimos na última aula:
∆G’o = Energia livre padrão bioquímica (constante)
∆Go = Energia livre padrão (constante)
∆G = Energia livre (encontrado na vida real)
O que vimos na última aula:
∆G’o = Energia livre padrão bioquímica (constante)
∆Go = Energia livre padrão (constante)
∆G = Energia livre (encontrado na vida real)
O ∆G (na vida real) depende das concentrações dos substratos e produtos.
Mapa metabólico:
Sobre ATP e outros compostos fosforilados:
Sobre ATP e outros compostos fosforilados:
Sobre ATP e outros compostos fosforilados:
Reações de Oxidação-Redução:
A transferência de elétrons ocorre em reações de oxidação-redução, 
onde duas espécies trocam elétrons: quem perde elétron é oxidado, 
quem recebe elétrons é reduzido.
Receber Elétrons = REduzido.
Coenzimas carreadoras de elétrons, que participam de reações de 
oxidação-redução: NAD+, NADP+, FAD FMN.
Glicólise:
O que significa?
Vem do grego “glykys” = doce e “lysis” = quebra. 
Glicólise é a quebra (oxidação) da glicose (C6H12O6):
Oxidação total da glicólise:
No entanto, a glicólise é uma oxidação parcial da molécula de glicose.
Glicólise:
Glicose + O2 CO2 + H2O
∆G’o = -2840 KJ/mol
A glicólise é a via metabólica mais conservada nos seres vivos.
A glicose é o combustível preferencial e mais versátil disponível nas 
células vivas. Gera ATP muito rápido!!
Glicose é a única ou a principal fonte de energia em alguns tecidos ou 
tipos celulares como: cérebro, hemácias, medula renal e esperma.
Glicose também é precursor versátil de intermediários metabólicos. Por 
exemplo, a bactéria Escherichia coli obtém da glicose o esqueleto 
carbônico para síntese de aminoácidos, nucleotídeos, coenzimas, ácidos 
graxos entre outros.
Glicose é a única ou a principal fonte de energia em alguns tecidos ou 
tipos celulares como: cérebro, hemácias, medula renal e esperma.
Glicose também é precursor versátil de intermediários metabólicos. Por 
exemplo, a bactéria Escherichia coli obtém da glicose o esqueleto 
carbônico para síntese de aminoácidos, nucleotídeos, coenzimas, ácidos 
graxos entre outros.
Destinos da glicose
Glicose
Glicogênio, amido, sacarose
Armazenagem 
de energia
Destinos da glicose
Glicose
Armazenagem 
de energia
Glicogênio, amido, sacarose
Polímeros 
estruturais
Matriz extraceluar, 
parede celular
Destinos da glicose
Glicose
Glicogênio, amido, sacarose
Polímeros 
estruturais
Matriz extraceluar, 
parede celular
Ribose-5-fosfato
Oxidação pela via 
das pentoses fosfato
Armazenagem 
de energia
Destinos da glicose
Glicose
Glicogênio, amido, sacarose
Polímeros 
estruturais
Matriz extraceluar, 
parede celular
Oxidação pela glicólise 
PiruvatoRibose-5-fosfato
Oxidação pela via 
das pentoses fosfato
Armazenagem 
de energia
Destinos da glicose
Glicose
Oxidação pela glicólise 
Piruvato
2 ATP
2
A glicólise leva à oxidação de glicose em piruvato em dez etapas enzimáticas.
Glicose
C6H12O6
2 Piruvatos
2x C3H3O3 
A glicólise leva à oxidação de glicose em piruvato em dez etapas enzimáticas.
Glicose
C6H12O6
2 Piruvatos
2x C3H3O3 
(C6H6O6)
REdução da molécula: Recebimento de Elétrons
Oxidação da molécula: perda de elétrons.
A glicólise tem duas fases: fase preparatória e fase de “pagamento” (pay off)
Fase Preparatória:
5 primeiras reações.
Hexoquinase
Fosfoexose
isomerase
Fosfofruto
quinase-1
Aldolase
Triose 
fosfato 
isomerase
1a Reação da via: fosforilação da glicose.
Enzima: hexoquinase
O substrato geralmente é glicose, mas a hexokinase consegue realizar a 
fosforilação de outras hexoses (daí o nome hexose kinase) como 
frutose e manose.
1a Reação da via: fosforilação da glicose.
Enzima: hexoquinase
Reação irreversível nas 
condições celulares
1a Reação da via: fosforilação da glicose.
Enzima: hexoquinase
Reação irreversível nas 
condições celulares
1ª enzima regulatória!!!
2a Reação da via:isomerização da glicose-6P a frutose-6P.
Enzima: fosfoexose isomerase
2a Reação da via:isomerização da glicose-6P a frutose-6P.
Enzima: fosfoexose isomerase
Reação ocorre em ambas as direções.
3a Reação da via: fosforilação da frutose-6P
Enzima: fosfofrutoquinase-1 (PFK1)
3a Reação da via: fosforilação da frutose-6P
Enzima: fosfofrutoquinase-1 (PFK1)
2ª enzima regulatória!!!
3a Reação da via: fosforilação da frutose-6P
Enzima: fosfofrutoquinase-1 (PFK1)
Reação irreversível em condições celulares
Etapa mais lenta da via
Primeira reação específica da glicólise
2ª enzima regulatória!!!
4a Reação: quebra da frutose-1,6BP em duas trioses
Enzima: aldolase
Diidroxiacetona
fosfato
Gliceraldeído
3-fosfato
4a Reação: quebra da frutose-1,6BP em duas trioses
Enzima: aldolase
Diidroxiacetona
fosfato
Gliceraldeído
3-fosfato
Reação desfavorável para 
a formação das trioses
4a Reação: quebra da frutose-1,6BP em duas trioses
Enzima: aldolase
Diidroxiacetona
fosfato
Gliceraldeído
3-fosfato
Apesar do alto valor do ∆G’0 esta reação nas células ocorre em direção à
formação das trioses devido à rápida remoção destes produtos pelas reações 
subseqüentes. Lembrando que o ∆G (na vida real) depende das concentrações 
dos substratos e produtos. 
4a Reação: quebra da frutose-1,6BP em duas trioses
Enzima: aldolase
Apresar do alto valor do ∆G’0 esta reação nas células ocorre em direção à
formação das trioses devido à rápida remoção destes produtos pelas reações 
subseqüentes. Lembrando que o ∆G (na vida real) depende das concentrações 
dos substratos e produtos. 
Quando C e D são consumidos, a relação produtos/substratos é menor que 
1,0 e o valor de ln será negativo, o que diminui o valor de ∆G.
5a Reação: Conversão de Dihidroxicetona fosfato a 
gliceraldeído 3-fosfato 
Enzima: triose fosfato isomerase
Diidroxiacetona
fosfato
Gliceraldeído
3-fosfato
5a Reação: Conversão de Dihidroxicetona fosfato a 
gliceraldeído 3-fosfato 
Enzima: triose fosfato isomerase
Diidroxiacetona
fosfato
Gliceraldeído
3-fosfato
Uma pausa para vida 
real...
5a Reação: Conversão de Dihidroxicetona fosfato a 
gliceraldeído 3-fosfato 
Enzima: triose fosfato isomerase
Diidroxiacetona
fosfato
Gliceraldeído3-fosfato
Uma pausa para vida 
real...
(TIM de Leishmania)
Fim da fase preparatória. Saldo:
1 Glicose + 2 ATP 2 Gliceraldeído 3-fosfato + 2 ADP
Fim da fase preparatória. Saldo:
1 Glicose + 2 ATP 2 Gliceraldeído 3-fosfato + 2 ADP
Por enquanto não foi produzido energia e 2 ATPs foram gastos...
Fase de “Pagamento”:
5 últimas reações.
Gliceraldeído
3-fosfato 
desidrogenase
Fosfoglicerato 
quinase
Enolase
Piruvato
quinase
Fosfoglicerato 
mutase
oxidação e 
fosforilação
primeira reação 
formadora de ATP 
(fosforilação no 
nível de substrato)
segunda reação 
formadora de ATP 
(fosforilação no 
nível de substrato)
6a Reação: oxidação do GAP e formação do 1o
fosfato de alta energia
Enzima: gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase
6a Reação: oxidação do GAP e formação do 1o
fosfato de alta energia
Enzima: gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase
NAD+ é reduzido a NADH 
(recebe um próton e dois elétrons)
7a Reação: transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato
para o ADP (produção da 1a molécula de ATP)
Enzima: fosfoglicerato quinase
Enzima nomeada pela reação reversa, que ocorre durante 
a fixação fotossintética de CO2.
7a Reação: transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato
para o ADP (produção da 1a molécula de ATP)
Enzima: fosfoglicerato quinase
fosforilação (do ADP) no 
nível do substrato...
7a Reação: transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato
para o ADP (produção da 1a molécula de ATP)
Enzima: fosfoglicerato quinase
fosforilação (do ADP) no 
nível do substrato... ...diferente da fosforilação
ligada à respiração.
7a Reação: transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato
para o ADP (produção da 1a molécula de ATP)
Enzima: fosfoglicerato quinase
8a Reação:Conversão de 3-fosfoglicerato a 
2-fosfoglicerato
Enzima: fosfoglicerato mutase
Perto de zero
9a Reação: 
Desidratação do 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato
Enzima: enolase
Perto de zero
(PEP)
9a Reação: 
Desidratação do 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato
Enzima: enolase
ΔG’O = -17,6 kJ/mol ΔG’O = -61,9 kJ/mol
(PEP)
A perda da molécula de água gera uma redistribuição de energia na molécula 
que aumenta muito a energia de hidrólise do grupo fosfato.
(para hidrólise do grupo fosfato) (para hidrólise do grupo fosfato)
10a reação: transferência do grupo fosforil do PEP para 
o ADP (produção da 2a molécula de ATP)
Enzima: piruvato quinase
Também fosforilação no nível do substrato.
Esta reação é irreversível nas condições celulares.
A reação da PK gera piruvato na 
forma enol, que tautomeriza rápida e 
não enzimáticamente para a forma 
cetônica (predomina em pH 7,0)
Esta reação é irreversível nas condições celulares.
A reação da PK gera piruvato na 
forma enol, que tautomeriza rápida e 
não enzimáticamente para a forma 
cetônica (predomina em pH 7,0)
3ª enzima regulatória!!!
Fim da fase de pagamento. Saldo:
2 Gliceraldeído 3-fosfato + 
4 ADP + 2 NAD+
Nessa fase se formaram 4 ATPs e 2 NADH
2 Piruvato + 4 ATP + 2 NADH
Balanço geral da Glicólise:
Balanço geral da Glicólise:
Balanço geral da Glicólise:
Também irá gerar ATP, na fosforilação ligada 
à respiração (na mitocôndria)
(1) Conversão da glicose ao piruvato:
glicose + 2 NAD+ 2 piruvato + 2NADH + 2 H+
∆G’o = -146 kJ/mol
(2) Formação de ATP
2 ADP + 2 Pi 2 ATP + 2 H2O
∆G’o = 2 x (30,5) KJ/mol = 61 kJ/mol
∆G’o TOTAL = -146 + 61 = -85 kJ/mol
Termodinâmica da Glicólise:
(1) Conversão da glicose ao piruvato:
glicose + 2 NAD+ 2 piruvato + 2NADH + 2 H+
∆G’o = -146 kJ/mol
(2) Formação de ATP
2 ADP + 2 Pi 2 ATP + 2 H2O
∆G’o = 2 x (30,5) KJ/mol = 61 kJ/mol
∆G’o TOTAL = -146 + 61 = -85 kJ/mol
Mas o ∆G’o da oxidação total da glicose não é -2840 kJ/mol?
E o resto da energia???
Termodinâmica da Glicólise:
(1) Conversão da glicose ao piruvato:
glicose + 2 NAD+ 2 piruvato + 2NADH + 2 H+
∆G’o = -146 kJ/mol
(2) Formação de ATP
2 ADP + 2 Pi 2 ATP + 2 H2O
∆G’o = 2 x (30,5) KJ/mol = 61 kJ/mol
∆G’o TOTAL = -146 + 61 = -85 kJ/mol
Está no piruvato formado, que ainda contêm bastante energia...
Termodinâmica da Glicólise:
Mas o ∆G’o da oxidação total da glicose não é -2840 kJ/mol?
E o resto da energia???
As reações em vermelho são irreversíveis e regulatórias (veremos a seguir).
Termodinâmica da Glicólise:
Reparem a diferença entre ∆G’o e ∆G (*calculado a partir das concentrações 
reais dos metabólitos em condições fisiológicas de eritrócitos).
Termodinâmica da Glicólise:
Tabela 15-2: Concentrações citosólicas de enzimas e intermediários da 
glicólise no músculo esquelético
Concentrações muito menores que 1M (que define ∆G’0).
Tabela 15-2: Concentrações citosólicas de enzimas e intermediários da 
glicólise no músculo esquelético
Concentrações muito menores 
que 1M (que define ∆G’0).
Dissacarídeos e alguns polissacarídeos sofrem hidrólise formando monossacarídeos:
Alguns polissacarídeos sofrem fosforólise, formando monossacarídeos.
Os monossacarídeos são então transformados em intermediários da glicólise...
Mas... ingerimos outros açúcares além da glicose na nossa dieta. 
Como estes são metabolizados?
Características gerais das vias metabólicas
1 – Irreversibilidade
2- Existência de uma etapa comprometida (PFK1 no 
caso da glicólise)
3 – Regulação da via
Como regular a velocidade das reações das vias 
metabólicas?
1 – Fluxo de substrato
2- Localização da enzima
3 – Quantidade do catalisador
4 – Atividade do catalisador
Mas regular a atividade de que catalisador??
Numa via metabólica, o produto de uma etapa é o substrato da 
etapa seguinte.
A maioria das enzimas opera próximo ao equilíbrio (assim que o 
substrato é oferecido, o produto é formado).
Mas cada via possui uma ou mais enzimas que têm grande efeito 
na taxa da sequência da via como um todo…
São as Enzimas Regulatórias
As enzimas regulatórias:
As enzimas regulatórias catalisam os passos limitantes das vias 
metabólicas.
São pontos chave em seu controle e na regulação do metabolismo: 
possibilitam um controle fino da via metabólica em questão.
Na maioria das vias a primeira enzima da via ou de uma ramificação da 
via é uma enzima regulatória.
Regulação de vias metabólicas:
O organismo mantém sua homeostase através de um equilíbrio 
dinâmico. 
O organismo mantém sua homeostase através de um equilíbrio 
dinâmico. 
A maioria das reações são reguladas pela oferta de substrato, 
algumas outras reações são reguladas pela atividade 
enzimática.
Regulação de vias metabólicas:
O organismo mantém sua homeostase através de um equilíbrio 
dinâmico. 
Sendo assim, o fluxo de algumas etapas metabólicas é limitada 
pelo substrato.
Regulação de vias metabólicas:
O organismo mantém sua homeostase através de um equilíbrio 
dinâmico. 
Em outros casos, o fluxo de determinada etapa metabólica é
limitada pela enzima (passo limitante da velocidade da via).
Regulação de vias metabólicas:
O organismo mantém sua homeostase através de um equilíbrio 
dinâmico. 
Em outros casos, o fluxo de determinada etapa metabólica é
limitada pela enzima (passo limitante da velocidade da via).
É nesses casos que as enzimas responsáveis por essa reações 
são chamadas de enzimas regulatórias.
Nas reações reguladas por atividade enzimática a quantidade 
de substrato não é importante para a velocidade da reação. 
Regulação de vias metabólicas:
O organismo mantém sua homeostase através de um equilíbrio 
dinâmico. 
Enzimas regulatórias de um determinada via funcionam como 
válvulas metabólicas.Regulação de vias metabólicas:
Regulação do 
fluxo de uma 
via:
Regulação do 
fluxo de uma 
via:
Não é a quantidade de B que 
definirá o quanto de C será
formado.
Regulação da via glicolítica:
Hexokinase, Fosfofrutoquinase-1 e 
Piruvato quinase
Regulação da via 
glicolítica:
Hexokinase, 
Fosfofrutoquinase-1, 
Piruvato quinase
Regulação da via glicolítica:
A hexokinase (HK) é inibida alostéricamente pelo produto 
da reação Glicose 6-fosfato.
Glicose + ATP Glicose 6-fosfato + ADP
HK
Regulação da via glicolítica:
Glicose 6-fosfato
HK
Glicose + ATP + ADP
A hexokinase (HK) é inibida alostéricamente pelo produto 
da reação Glicose 6-fosfato.
Regulação da via glicolítica:
HK
Glicose + ATP + ADP
Símbolo usado para inibição
Glicose 6-fosfato
A hexokinase (HK) é inibida alostéricamente pelo produto 
da reação Glicose 6-fosfato.
Regulação da via glicolítica:
HK
Glicose + ATP + ADP
Símbolo usado para inibição
Glicose 6-fosfato
A hexokinase (HK) é inibida alostéricamente pelo produto 
da reação Glicose 6-fosfato.
No corpo humano essa lógica é valida para alguns tecidos mas não 
para outros...
Mamíferos possuem 4 isoformas de Hexokinase; 4 isozimas
Isozimas? São diferentes proteínas que catalisam a mesma reação. 
Geralmente cada isozima é codificada por um gene diferente. Diferentes 
isozimas terão propriedades catalíticas e regulatórias distintas.
No caso da Hexokinase (HK), existem quatro genes de HK que codificam 4 
HKs distintas: HK A, HK B, HK C e HK D (ou Glicoquinase, GK).
Mamíferos possuem 4 isoformas de Hexokinase; 4 isozimas
A enzima HK A é a encontrada na maioria dos tecidos, como o músculo, por 
exemplo. 
A enzima GK só é encontrada no fígado.
HK A e GK possuem regulações diferentes:
Sobre inibição: HK A é inibida por glicose 6-fosfato. 
GK não é inibida por glicose 6-fosfato.
Sobre afinidade para glicose: (próximo slide)
Afinidade de hexoquinase e glicoquinase por glicose
glicemia normal
(5mM)
km = 0,1mM
km = 10mM
[glicose]
O Km para glicose da GK é
100 vezes maior do que o 
Km para glicose da HK A.
v
e
l
o
c
i
d
a
d
e
 
r
e
l
a
t
i
v
a
O que isso significa?
Afinidade de hexoquinase e glicoquinase por glicose
glicemia normal
(5mM)
km = 0,1mM
km = 10mM
[glicose]
O Km para glicose da GK é
100 vezes maior do que o 
Km para glicose da HK A.
v
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a
d
e
 
r
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l
a
t
i
v
a
Em glicemia normal, a GK não está ativa. Apenas 
com alta glicemia (após refeição) a GK está ativa.
Regulação da via glicolítica:
A fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) é regulada alostéricamente
de forma complexa.
PFK-1
Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 1,6-bifosfato + ADP
Regulação da via glicolítica:
A PFK-1 possui diversos sítios regulatórios onde ativadores e 
inibidores alostéricos podem se ligar.
PFK-1
Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 1,6-bifosfato + ADP
Regulação da via glicolítica:
A PFK-1 possui diversos sítios regulatórios onde ativadores e 
inibidores alostéricos podem se ligar.
PFK-1
Inibidores: ATP
Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 1,6-bifosfato + ADP
Regulação da via glicolítica:
A PFK-1 possui diversos sítios regulatórios onde ativadores e 
inibidores alostéricos podem se ligar.
PFK-1
Inibidores: ATP
Ativadores: ADP, AMP Frutose 2,6-
bifosfato
Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 1,6-bifosfato + ADP
Regulação da via glicolítica:
A PFK-1 possui diversos sítios regulatórios onde ativadores e 
inibidores alostéricos podem se ligar.
Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 1,6-bifosfato + ADP
PFK-1
(Ciclo de Krebs)Inibidores: ATP Citrato
Ativadores: ADP, AMP Frutose 2,6-
bifosfato
Regulação da via glicolítica:
A PFK-1 possui diversos sítios regulatórios onde ativadores e 
inibidores alostéricos podem se ligar.
PFK-1
(Ciclo de Krebs)Inibidores: ATP Citrato
Ativadores: ADP, AMP Frutose 2,6-
bifosfato
Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 1,6-bifosfato + ADP
Regulação da via glicolítica:
A piruvato quinase (PK) é inibida alostéricamente pelo produto da 
reação ATP...
PK
PEP + ADP Piruvato + ATP
Regulação da via glicolítica:
A piruvato quinase (PK) é inibida alostéricamente pelo produto da 
reação ATP e por acetil-CoA e longos acd. graxos.
PK
PEP + ADP Piruvato + ATP
acetil-CoA ácidos graxos de cadeia longa
(alimentam o Ciclo de Krebs)
Como regenerar o NADH??
O que acontece com o piruvato?
Como e quando ele libera o resto da energia?
Ok, chegamos ao fim da glicólise…
Mas…
Os destinos do piruvato:
condições 
aeróbicas
2CO2
condições 
anaeróbicas
condições 
anaeróbicas
Fermentação até
lactato
Fermentação até etanol
ciclo do ácido 
cítrico e 
fosforilação 
oxidativa
O2
Próxima aula: fermentação e ciclo de Krebs
Para a próxima aula enviarei Estudos Dirigidos da 1ª e 2ª aula.