Glicolise, Catabolismo das Hexoses e Anaerobiose

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Glicólise 
Catabolismo das Hexoses 
Anaerobiose 
Metabolismo e vida
1. Obter energia química
2. Converter moléculas dos nutrientes em outras 
moléculas úteis à célula
3. Formar macromoléculas (DNA, RNA, proteínas, 
polissacarídeos) a partir de seus precursores
4. Sintetizar e degradar moléculas necessárias a funções 
especializadas (lipídeos de membrana, mensageiros 
intracelulares, pigmentos)
:::Enzimas:::
Ciclo de matéria: envolve enorme fluxo de energia
Nutrientes orgânicos ricos 
em energia
Autotróficos
Fonte de energia
Heterotróficos
Captação da radiação solar
FLUXO DE ENERGIA NOS SERES VIVOS
FLUXO DE MATÉRIA
CARBONO NITROGÊNIO
Relações energéticas entre as vias catabólicas e 
anabólicas
Macromoléculas 
Celulares
Polissacarídeos
Lipídeos
Proteínas
Ácidos Nucléicos
Precursores 
Moleculares
Monossacarídeos
Ácidos Graxos
Aminoácidos
Bases Nitrogenadas
Nutrientes contendo 
energia
Carboidratos
Gorduras
Proteínas
Produtos finais e 
energia liberada
CO2
H2O
NH3
Anabolismo Catabolismo
Energia 
química
Os três tipos de Vias Metabólicas
Fosfolipídeo
Triacilgliceróis
Ácidos Graxos
Alanina Fenilalanina
Amido
Glicose
Serina
Glicogênio
Sacarose
Piruvato
Leucina
Isoleucina
(a) Catabolismo convergente
(b) Anabolismo divergente
(c) Via cíclica
Acetoacetil-CoA Eicosanóides
Ácidos Graxos
Mevalonato
Triacilgliceróis
FosfolipídeosCDP-diacilglicerol
Borracha
Isopentil-
pirofosfato
Vitamina K Éster de 
colesterol
Colesterol
Pigmentos 
carotenóides
Hormônios 
esteróides
Ác. 
biliares
. 
Oxaloacetato
Citrato
Acetato 
(acetil-CoA)
Visão geral do Catabolismo
Macromoléculas Proteínas Polissacarídeos Lipídeos
Blocos 
construtores das 
biomoléculas
Aminoácidos
Glicerol, 
ácidos, graxos
Glicose 
Estágio I
Estágio II
Pentoses 
e hexoses
Glicólise
2 Gliceraldeído-3-
fosfato
Piruvato
Acetil-CoA
Visão geral do Catabolismo
Produto comum 
de degradação
NH3
Estágio III
Acetil-CoA
Ciclo do Ácido 
Cítrico
H2O CO2
Fosforilação oxidativa
Produtos finais 
do catabolismo
Oxidação das moléculas orgânicas no catabolismo
Compostos reduzidos são mais ricos em hidrogênios do que oxigênios
Oxidação
Glicólise e Catabolismo 
das Hexoses
As principais vias de utilização da glicose nas 
células dos vegetais superiores e dos animais 
GLICOSE
Glicogênio, amido e 
sacarose
PiruvatoRibose-5-
fosfato
armazenamento
A Via Glicolítica
Via Glicolítica – Fase preparatória
Glicose
Glicose-6-fosfato
Frutose-6-fosfato
Frutose-1,6-bifosfato
Gliceraldeido-3-fosfato
Diidroxiacetona fosfato
Hexoquinase
Fosfoexose
isomerase
Fosfofrutose
-quinase
Aldolase
Triose fosfato 
isomerase
Hexoquinase
Glicose Glicose-6-fosfato
1) Fosforilação da glicose
Fosfoexose
isomerase
Glicose-6-fosfato Frutose-6-fosfato
2) Conversão da glicose-6-P em frutose-6-P
Frutose-6-fosfato Frutose-1,6-bifosfato
Fosfofruto-
quinase 1
3) Fosforilação da frutose-6-P em frutose-1,6-BiP
Frutose-1,6-bifosfato
Aldolase
Gliceraldeido-3-
fosfato
Diidroxiacetona 
fosfato
4) Clivagem da frutose-1,6-BiP
Gliceraldeido-3-
fosfato
Diidroxiacetona 
fosfato
Triose fosfato 
isomerase
5) Interconverção das trioses fosfatos
Triose fosfato isomerase
Aldolase
Gliceraldeido-3-
fosfato
Diidroxiacetona 
fosfato
Frutose-1,6-bifosfato
Derivados de 
carbonos da 
Glicose
Derivados de 
carbonos da 
Glicose
Interconverção das trioses fosfatos
Via Glicolítica – Fase de pagamento
Gliceraldeido-3-fosfato (2)
1,3- Bifosfoglicerato (2)
3-Fosfoglicerato (2)
2-Fosfoglicerato (2)
Fosfoenolpiruvato (2)
Piruvato (2)
Gliceraldeído 
3-fosfato 
desidrogenase
Fosfoglicerato 
quinase
Fosfoglicerato 
mutase
Enolase
Piruvato 
quinase
Gliceraldeido-3-
fosfato 
Fosfato 
inorgânico
1,3- Bifosfoglicerato 
Gliceraldeído 
3-fosfato 
desidrogenase
6) Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-
bifosfoglicerato
Gliceraldeído 3-
fosfato 
desidrogenase
Gliceraldeido-
3-fosfato 
1,3- Bifosfoglicerato 
Formação do 
complexo 
enzima-substrato
Formação do 
intermediário 
tiohemiacetal
Oxidação do 
intermediário 
tioester
Saida do 
produto
Troca do NADH 
por NAD+ , 
ataque do Pi no 
tioester
1,3- Bifosfoglicerato 
Adenina
Adenina
3- Fosfoglicerato 
Fosfoglicerato 
quinase
7) Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para 
o ADP
2- Fosfoglicerato 
Fosfoglicerato 
mutase
3- Fosfoglicerato 
8) Converção do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato
2- Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato 
Enolase
9) Desidratação 2-fosfoglicerato para fosfoenolpiruvato
(PEP)
Adenina
Adenina
Fosfoenolpiruvato Piruvato 
Piruvato 
quinase
10) Transferência do grupo fosforil do PEP para o ADP
Etapas fundamentais da glicólise
C6
C6
C3 C3
C3
C3
I
II
III
IV
2 ATP 
2 ADP
2 Pi
2(H+ + e- )
2 ADP 
4 ATP
2
2
P
P
P P
P
P
P Fosfato
C3 Triose
C6 Hexose
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2 Piruvato + 2 NADH + 2ATP + 2 H2O
Glicose + 2NAD+ 2 Piruvato + 2 NADH + 2 H+
2ADP + 2Pi 2ATP + 2 H2O
G1
´0= -146 kJ/mol
G2
´0= 2 x 30,5 = 61 kJ/mol
Gs
´0= G1
´0 + G2
´0= -85 kJ/mol
ΔG °’ = ? 
Equação Geral
Cofatores Enzimáticos
Coenzima Exemplos de grupos 
transferidos
Precursor dietético em 
mamíferos
Tiamina pirofosfato Aldeídos Tiamina (vitamina B1)
Flavina adenina dinucleotídeo
(FAD)
Elétrons Riboflavina (vitamina B2)
Nicotinamida adenina 
dinucleotídeo (NAD)
Íon hidreto (:H-) Ácido nicotínico (niacina)
Coenzima A Grupo acila Ácido pantotênico mais 
outras moléculas 
Pirodoxal fosfato Grupos amino Piridixina (vitamina B6)
5’-desoxiadenosil-cobalamina
(coenzima B12)
Átomos de H e grupos alquila Vitamina B12
Biocitina CO2 Biotina
Tetraidrofolato Unidades de 1C Folato
Ácido lipóico Elétrons e grupos acila Não é necessário estar 
presente na dieta
Algumas coenzimas que funcionam como transportadoras transientes de 
grupos funcionais ou de átomos específicos
RELEMBRANDO Coenzimas NAD+ e FAD
Oxidação de outros açúcares
Vias tributárias da glicólise
Vias afluentes da Glicólise
Trealose Lactose
Sacarose
Amido, glicogênio
D-Glicose
D-Galactose
D-Manose
D-Frutose
UDP-galactose
UDP-glicoseGlicose-
1-fosfatoc
Glicose-
6-fosfato
Frutose-
6-fosfato
Frutose1,6-
bifosfato
Gliceraldeido
-3-fosfato
Manose-6-fosfato
Frutose-1-fosfato
Gliceraldeído + Diidroxiacetona 
fosfato
Hexoquinase
Fosfoglicomutase
HexoquinaseHexoquinase
Frutoquinase
Fosfomanose
isomerase
Sacarase
Triose 
quinase Triose fosfato isomerase
Frutose -1-fosfato 
aldolase
Hidrólise extracelular dos dissacarídeos ingeridos 
na alimentação
Maltose + H2O 2 D-Glicose
Lactose + H2O D-Galactose + D-glicose
Sacarose + H2O D-frutose + D-glicose
maltase
Lactase
Sacarase
Via de conversão da 
D-galactose em D-
glicose
UDP-galactose
Galactose-1-
fosfato
Galactose
UDP-glicose
UDP-glicose
4-epimerase
UDP-glicose
4-epimerase
UDP-glicose: galacto1-
fosfato uridiltransferase
galactoquinase
Glicose-1-fosfato
UDP-
Glicose
Reação catalisada pela fosforilase do glicogênio
Extremidade não-redutora
Extremidade não-redutora
Cadeia do glicogênio 
(glicose)n
Glicogêniodiminuído de 
um resíduo (glicose)n-1
Glicose-1-fosfato
Fosforilase do 
Glicoênio
Ação da enzima de desramificação
ou oligo (α 1-6) para (α 1-4) 
glicanotransferase
Atividade de 
transferase da 
enzima de 
desramificação
Atividade (1→6) 
glicosidase da 
enzima de 
desramificação
Fosforilase do 
glicogênio
Glicose 6-fosfato
Extremidades não-redutoras
Ligação 
(α 1-6)
glicogênio 
Glicose
Glicose -1-fosfato isomerase
Polimero (α 1-4) desramificado; substrato 
para nova ação da fosforilase
Os três destinos catabólicos do piruvato
Os três destinos catabólicos do piruvato
Glicose
2 lactato
2 Piruvato
2 Etanol + 2 CO2
4 CO2 e 4 H2O
2 Acetil CoA
Fermentação alcoólica
em leveduras
Fermentação a lactato 
durante contração 
muscular vigorosa, nos 
eritrócitos e em alguns 
microrganismos
Glicólise (10 
reações 
sucessivas)
Ciclo do 
ácido 
cítrico
Nos animais, vegetais, e muitas células 
microbianas sob condições aeróbicas
Condições 
aneróbicas
Condições 
aneróbicas
Condições 
aeróbicas
Reação catalisada pela Lactato Desidrogenase
Equação geral:
Glicose + 2 ADP + 2 Pi→ 2 lactato + 2 ATP + 2 H2O
Piruvato
Lactato
Lactato
desidrogenase
Glicose
Glicólise
Fermentação 
a Lactato
FERMENTAÇÃO LÁCTICA
Reações catalisadas pela piruvato carboxilase e álcool desidrogenase na 
fermentação alcoólica
Equação geral:
Glicose + 2 ADP + 2 Pi→ 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O
Piruvato
Etanol
Piruvato
descarboxilase
Glicose
Glicólise
Acetaldeído
Alcóól
desidrogenase
Fermentação 
Alcoólica
Cofatores Enzimáticos
Coenzima Exemplos de grupos 
transferidos
Precursor dietético em 
mamíferos
Tiamina pirofosfato (TPP) Aldeídos Tiamina (vitamina B1)
Flavina adenina dinucleotídeo
(FAD)
Elétrons Riboflavina (vitamina B2)
Nicotinamida adenina 
dinucleotídeo (NAD)
Íon hidreto (:H-) Ácido nicotínico (niacina)
Coenzima A Grupo acila Ácido pantotênico mais 
outras moléculas 
Pirodoxal fosfato Grupos amino Piridixina (vitamina B6)
5’-desoxiadenosil-cobalamina
(coenzima B12)
Átomos de H e grupos alquila Vitamina B12
Biocitina CO2 Biotina
Tetraidrofolato Unidades de 1C Folato
Ácido lipóico Elétrons e grupos acila Não é necessário estar 
presente na dieta
Algumas coenzimas que funcionam como transpostadoras transientes de 
grupos funcionais ou de átomos específicos
Curiosidades 
Metabolismo de glicose em células tumorais
Aplicações das fermentações: cervejarias, iogurte, 
silagem, insumos químicos
• Células em divisão rápida (pele, medula óssea, mucosa intestinal: usam 
pentoses para as vias de síntese de DNA, RNA, coenzimas reduzidas (poder 
redutor para biossíntese)
Oxidação da glicose pela 
“Via das PENTOSES FOSFATO”
Reações oxidativas da Via das Pentoses Fosfato
Glicose-6-
fosfato 
desidrogenase
lactonase
6-fosfogliconato
desidrogenase
Fosfopentose
isomerase
Glicose-6-fosfato
6-fosfo-glicono-δ
lactona
6-fosfogliconato
D-ribulose-5-
fosfato
D-ribose-5-
fosfato
Ex.: Células em divisão rápida (medula 
óssea, pele, mucosa intestinal...)
Ex.: células expostas à 
oxigênio (eritrócitos, 
córnea e cristalino)
Ex.: síntese intensa de 
ac. Graxos, colesterol 
e hormônios 
esteróides (células 
fígado, tecido adiposo, 
glândula mamária na 
lactação...)
Reações não-oxidativas da Via das Pentoses Fosfato
D-ribose-5-
fosfato (5C)
Glicose-6-
fosfato (6C)
Reações oxidativas da via das 
pentoses fosfato
Sedoeptulose-7-
fosfato (7C)
Frutose-6-
fosfato (6C)
Xilulose-5-
fosfato (5C)
Gliceraldeído-3-
fosfato (3C)
Eritrose-4-
fosfato (4C)
Frutose-6-
fosfato (6C)
Xilulose-5-
fosfato (5C) Gliceraldeído-3-
fosfato (3C)
epimerase
transcetolase transaldolase
transcetolase
aldolase
Triose fosfato 
isomerase
Frutose 1,6 
bifosfatase
Fosfohexose
isomerase
G
l
i
c
o
n
e
o
g
ê
n
e
s
e
5C + 5C → 7C + 3C
7C + 3C → 6C + 4C
4C + 5C → 6C + 3C
Em situações de alta demanda por NADPH
Reações não-oxidativas da Via das 
Pentoses Fosfato
A VIA DAS PENTOSES E A GLICÓLISE COMPARTILHAM A GLICOSE-6-P
• A entrada na via das 
pentoses depende do 
NADP+ no citosol;
• NADP+ é estimulador 
alostérico da enzima da 
primeira reação da via 
(enzima G6PD);
• NADPH é inibidor 
alostérico da enzima da 
primeira reação da via 
(enzima G6PD).
Caso para discussão
O Marcus foi hospitalizado em função de uma 
pneumonia. Em virtude de sua alergia a penicilina ele foi 
tratado com sulfa. Após alguns dias, o nível de 
hemoglobina de Marcus caiu quando comparada ao 
nível do dia de sua admissão e sua urina apresentou 
uma cor amarronzada devido a presença de 
hemoglobina livre. Marcus aparentemente estava 
sofrendo de hemólise aguda, ou seja, lise ou destruição 
de alguns glóbulos vermelhos, induzido pela exposição a 
sulfa. Comente ressaltando a via metabólica que pode 
estar afetada. 
Sulfa, 1932
Espécies Reativas de Oxigênio
Sabatina
Em países da África tropical, Oriente Médio e Sudeste
da Ásia, a freqüência de mutações na Glicose-6P-
desidrogenase na população pode ser tão alta quanto
25%. Além dessas observações epidemiológicas,
observa-se também que o crescimento de uma das
formas do parasita da malária, o Plasmodium falciparum
é inibido no interior dos eritrócitos com deficiência nessa
enzima. Explique as bases bioquímicas dessas
observações, que acabam revelando uma vantagem
seletiva dessas pessoas em regiões endêmicas da
malária.
Regulação da via glicolítica
1. Regulação alostérica – muito rápida. Normalmente há ativação por 
substratos ou inibição por produtos da reação ou da via (“feedback” 
negativo) 
2. Regulação hormonal – mais lenta. Coordenação nos diferentes tecidos 
e órgãos. Normalmente envolve modificação covalente em enzimas.
3. Velocidades de síntese e degradação das enzimas (muito mais lenta) 
Formas de regulação
Enzimas reguladoras são situadas em pontos críticos da via (as vias de 
degradação e de síntese devem ser reguladas de forma coordenada)
Regulação da via Glicolítica
✓Os pontos-chave:
✓Hexoquinase
✓Fosfofrutoquinase
✓Piruvatoquinase
✓Fosforilase do glicogênio
• Glicose no sangue 4-5 mM
•Existem quatro isoformas de hexoquinase:
• I e II dos músculos – inibidas pelo produto da reação
• I - Miócitos- alta afinidade para glicose Km 0,1 mM
• IV- fígado- Km 10 mM- regulada direto pelo nível de glicose no sangue
Glicoquinase (Hexoquinase IV)
Regulação da Hexoquinase
Regulação alostérica da Fosfofrutoquinase
(PFK-1)
Frutose-6-
fosfato
+ ATP Frutose-
1,6-
bifosfato
+ ADP
Citrato, NADH, 
ácidos graxos
AMP, ADPATP
Regulação da Piruvato Quinase
Regulação alostérica e covalente