AULA 7 - BIOQUIMICA - METABOLISMO - BIOENERGETICA GLICOLISE E GLICONEOGENESE

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27/04/2016
1
BIOQUÍMICA
Bioenergética
2
BIOENERGÉTICA
3
BIOENERGÉTICA: ATP UTP GTP CTP
UTP
Carboidratos
GTP
Proteínas
CTP
Lipídeos
ATP
São úteis para formar intermediários ativados e são 
energeticamente equivalentes ao ATP
Citidina-trifosfato Guanosina-trifosfato
Uridina-trifosfato
4
BIOENERGÉTICA: oxidação-redução
SUBSTRATO
ENERGÉTICO NAD
+ e FAD
Doa elétrons
(oxidado)
Recebe elétrons
(reduzido)
NADH e FADH2
Doam seus elétrons para o O2

são reoxidadas
NAD+ e FAD
27/04/2016
2
5
NUTRIENTES
COM ENERGIA
carboidratos
lipídeos
proteínas
PRODUTOS
SEM ENERGIA
CO2
H2O
NH3
MACROMOLÉCULAS
DA CÉLULA
carboidratos
lipídeos
proteínas
ácidos nucleicos
MOLÉCULAS
PRECURSORAS
Monossacarídeos
ácidos graxos
Aminoácidos
bases nitrogenadas
CATABOLISMO
ANABOLISMO
ATP
NADH
NADPH
FADH2
ADP
NAD+
NADP+
FAD
Energia química
BIOENERGÉTICA: rotas metabólicas
6
BIOENERGÉTICA: rotas metabólicas
Glicólise
Gliconeogênese
Glicogenólise
Glicogênese
Lipólise Lipogênese
CetogêneseBeta-oxidação
BIOQUÍMICA
Glicólise
8
GLICÓLISE: glicose
ERITRÓCITOS
27/04/2016
3
9
GLICÓLISE: glicose
CÉREBRO
10
GLICÓLISE: glicose
TECIDOS MUSCULAR E CARDÍACO
11
GLICÓLISE: glicose
TECIDO ADIPOSO
12
GLICÓLISE: glicose
TECIDO HEPÁTICO
27/04/2016
4
13
GLICÓLISE: glicose
Insulina estimula a 
captação de glicose
pelos tecidos

Aumentando o 
número de 
transportadores de 
glicose (GLUT)

membrana plasmática
14
GLICÓLISE: destinos da glicose
A glicose possui quatro destinos principais
3 4
21
Para fornecer ATP e 
intermediários metabólicos
Para síntese de 
ácidos nucleicos e 
NADPH
15
GLICÓLISE: piruvato
O piruvato é posteriormente metabolizado por três rotas metabólicas
O piruvato é oxidado

Perde um grupo carboxil
CO2

Gera um grupo
acetil-CoA
O grupo acetil-CoA é 
oxidado

Gera CO2 no TCA

Os elétrons são 
transferidos ao O2

Gera H2O e síntese de ATP
1
1
16
GLICÓLISE: piruvato
O piruvato é posteriormente metabolizado por três rotas metabólicas
Fermentação láctica

Redução do piruvato

lactato
regeneração de NAD+
2
1
27/04/2016
5
17
GLICÓLISE: piruvato
O piruvato é posteriormente metabolizado por três rotas metabólicas
2
1
3
Produção de etanol
18
GLICÓLISE: reações
A glicólise é um processo irreversível

01 molécula de glicose (6C) é degradada
uma série de reações

02 moléculas de piruvato (3C)
Durante as reações

Parte da energia livre é conservada
ATP e NADH
19
GLICÓLISE: fases
Glicose
Piruvato Piruvato
10 etapas
20
GLICÓLISE: fase preparatória
Glicose 6C

fosforilada
C6
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6
21
GLICÓLISE: hexoquinase
1) Enzima proteica
2) Solúvel
3) Citosólica
4) Presente em todos os organismos
5) Genoma codifica 04 hexoquinases diferentes (isoenzimas)
- hexoquinase I
- hexoquinase II
- hexoquinase III
miócitos (hexoquinase)
- hexoquinase IV
hepatócitos (glicoquinase)
- Cinética
- Propriedades regulatórias
HQ I-III: produção de energia
HQ IV: mantém a homeostase da
glicose, porque possui Km.
22
GLICÓLISE: fase preparatória
Glicose 6C

fosforilada
C6

convertida
23
GLICÓLISE: fase preparatória
Glicose 6C

fosforilada
C6

convertida

fosforilada
C1
24
GLICÓLISE: bifosfato x difosfato
BIFOSFATO
Compostos que possuem dois 
grupos fosfato acoplados em 
diferentes posições da molécula.
DIFOSFATO
Compostos que possuem dois 
grupos fosfato ligados como um 
grupo pirofosforil.
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7
25
GLICÓLISE: fase preparatória
Glicose 6C

fosforilada
C6

convertida

fosforilada
C1
Nas reações de 
fosforilação, o ATP é o 
doador de grupo fosforil
26
GLICÓLISE: fase preparatória
Glicose 6C

fosforilada
C6

convertida

fosforilada
C1

dividida
moléculas de 3C
27
GLICÓLISE: fase preparatória
Glicose 6C

fosforilada
C6

convertida

fosforilada
C1

dividida
moléculas de 3C

isomerizada
28
GLICÓLISE: fase de compensação
Gliceraldeído-3-fosfato 3C

oxidada e fosforilada
NADH e Pi
27/04/2016
8
29
GLICÓLISE: fase de compensação
Gliceraldeído-3-fosfato 3C

oxidada e fosforilada
NADH e Pi

formação de ATP
Fosforilação no nível do 
substrato
30
GLICÓLISE: tipos de fosforilação
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
Enzimas ligadas à membrana 
mitocondrial e gradiente de prótons.
FOSFORILAÇÃO NO NÍVEL DO SUBSTRATO
Enzimas solúveis e intermediários.
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVAFOSFORILAÇÃO NO
NÍVEL DO SUBSTRATO
31
GLICÓLISE: fase de compensação
Gliceraldeído-3-fosfato 3C

oxidada e fosforilada
NADH e Pi

formação de ATP

isomerizada
32
GLICÓLISE: fase de compensação
Gliceraldeído-3-fosfato 3C

oxidada e fosforilada
NADH e Pi

formação de ATP

isomerizada

geração de H2O
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9
33
GLICÓLISE: fase de compensação
Gliceraldeído-3-fosfato 3C

oxidada e fosforilada
NADH e Pi

formação de ATP

isomerizada

geração de H2O

formação de ATP
3434
GLICÓLISE: balanço geral
Equação global da glicólise: condição aeróbica
Reoxidado a NAD+
Condução de elétrons
35
GLICÓLISE: rendimento líquido
GLICOSE
PIRUVATO
PIRUVATO
Na glicólise, 03 tipos de transformações químicas são notáveis:
Degradação do 
esqueleto carbônico
ADP ATP
ATP
Fosforilação 
do ADP a ATP
Transferência de 
H+ ao NAD+
NAD+
NADH
NADH
Pi
H+
NAD+
H+
ADP
Pi
36
GLICÓLISE: rendimento líquido
Conservação da energia da glicose
TCA
CTe-
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10
37
GLICÓLISE: intermediários fosforilados
Os 09 intermediários entre 
a GLICOSE e o PIRUVATO 
são fosforilados

03 funções
GLICÓLISE: intermediários fosforilados
Os 09 intermediários entre 
a GLICOSE e o PIRUVATO 
são fosforilados

03 funções
1
A membrana plasmática não tem 
transportadores para sacarídeos fosforilados.
GLICÓLISE: intermediários fosforilados
Os 09 intermediários entre 
a GLICOSE e o PIRUVATO 
são fosforilados

03 funções
2
Os grupos fosforil são componentes essenciais na 
conservação da energia metabólica.
1
A membrana 
plasmática não tem 
transportadores para 
sacarídeos fosforilados.
GLICÓLISE: intermediários fosforilados
Os 09 intermediários entre 
a GLICOSE e o PIRUVATO 
são fosforilados

03 funções
3
Os grupos fosforil
conservam a energia 
metabólica.
1
A membrana 
plasmática não tem 
transportadores para 
sacarídeos fosforilados.
2
A energia de ligação no sítio ativo com a presença de 
grupo fosfato aumenta a especificidade da enzima.
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11
41
GLICÓLISE: regeneração do NAD+
A não regeneração 
de NAD+ deixaria a 
célula carente de 
aceptor de elétrons 
e as reações da 
glicólise cessariam.
42
GLICÓLISE: regeneração do NAD+
Condição anaeróbica (ou aeróbica em casos especiais)
Redução de piruvato a lactato.
43
GLICÓLISE: Hexoquinase
músculo
Hexoquinases I, II e III
- glicose-6-fosfato (RA)
+ insulina (EG)
fígado
Hexoquinases IV (glicoquinase)
+ glicose (MA)
- frutose-6-fosfato (PR)
+ insulina (EG) 44
GLICÓLISE: Hexoquinase
27/04/2016
12
45
GLICÓLISE: Hexoquinase
46
GLICÓLISE: Fosfofrutoquinase-1 (PFK1)
PFK1
- ATP (MA): afinidade pela frutose-6-fosfato
- citrato (RA)
+ frutose-2,6-bifosfato (MA): afinidade pela frutose-6-fosfato
+ insulina (EG)
47
GLICÓLISE: Fosfofrutoquinase-2 (PFK2)
48
GLICÓLISE:Piruvato quinase
Fígado
+ frutose-1,6-bifosfato (MA)
+ insulina (EG)
- glucagon (MC)
Músculo
+ adrenalina (MC)
- ATP (MA)
- Acetil-CoA (RA)
- AG cadeia longa (RA)
27/04/2016
13
49
MÚSCULO
Em resposta à adrenalina

AMPc ativa

glicogenólise
glicólise

energia para luta ou fuga
50
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
Reação geral
descarboxilação oxidativa
Grupo carboxil é removido e os carbonos remanescentes são 
convertidos ao grupo acetil.
51
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
A combinação de desidrogenação e descarboxilação
do piruvato a acetil-CoA requer a ação de
03 diferentes enzimas e 05 diferentes grupos prostéticos.
Pirofosfato de tiamina
52
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
A combinação de desidrogenação e descarboxilação
do piruvato a acetil-CoA requer a ação de
03 diferentes enzimas e 05 diferentes grupos prostéticos.
Dinucleotídeo de flavina-adenina
27/04/2016
14
53
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
A combinação de desidrogenação e descarboxilação
do piruvato a acetil-CoA requer a ação de
03 diferentes enzimas e 05 diferentes grupos prostéticos.
Coenzima A
54
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
A combinação de desidrogenação e descarboxilação
do piruvato a acetil-CoA requer a ação de
03 diferentes enzimas e 05 diferentes grupos prostéticos.
Dinucleotídeo de nicotinamida-adenina
55
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
A combinação de desidrogenação e descarboxilação
do piruvato a acetil-CoA requer a ação de
03 diferentes enzimas e 05 diferentes grupos prostéticos.
Lipoato
56
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
A combinação de desidrogenação e descarboxilação
do piruvato a acetil-CoA requer a ação de
03 diferentes enzimas e 05 diferentes grupos prostéticos
04 vitaminas essenciais
Tiamina (TPP) – Riboflavina (FAD) – Niacina (NAD) – Pantotenato (CoA)
B1 B2 B3 B5
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15
57
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
O complexo possui 03 enzimas:
- E1: piruvato-desidrogenase
- E2: diidrolipoil-transacetilase
-- domínio lipoil
-- domínio de ligação
-- domínio acil-transferase
- E3: diidrolipoil-desidrogenase
58
ACETIL-CoA: piruvato-desidrogenase
canalização do substrato
59
PIRUVATO-DESIDROGENASE: regulação
Piruvato desidrogenase
+ CoA (MA) - ATP (MA)
+ insulina (EG) - NADH (MA)
- Acetil-CoA (RA)
- AG cadeia longa (RA) 60
REGULAÇÃO: acetil-CoA
Acetil-CoA é um modulador alostérico
negativo -> piruvato desidrogenase
27/04/2016
16
BIOQUÍMICA
Gliconeogênese
62
GLICOSE: glicólise
63
GLICOSE: lactato
CICLO DE CORI
Músculo ativo usa glicogênio

formação de lactato
transportado para o fígado

conversão em glicose
gliconeogênese

retorno ao músculo
glicogênese
64
GLICOSE: via pentoses-fosfato
27/04/2016
17
65
GLICOSE: via pentoses-fosfato
66
GLICOSE: EROS - eritrócitos
67
GLICOSE: frutose
68
GLICOSE: via do poliol - sorbitol
27/04/2016
18
69
GLICOSE: fonte de energia metabólica
Alguns tecidos dependem quase completamente de glicose para 
sua energia metabólica.
GLICOSE

Única fonte de energia
70
GLICOSE: fonte de energia metabólica
CÉREBRO
120g glicose/dia
mais da metade de glicose 
estocada em glicogênio nos 
músculos e fígado
Estoques não são suficientes
Entre as refeições
Jejuns
Exercícios

Glicogênio esgota-seSintetizar glicose a partir de 
precursores que não são carboidratos.
FONTES DE GLICOSE
71 7272
METABOLISMO DA GLICOSE: fígado
27/04/2016
19
73
METABOLISMO DA GLICOSE: músculo
74
METABOLISMO DA GLICOSE: adipócito
GLICONEOGÊNESE
??????
75
Conversão de PIRUVATO e 
compostos com 3C e 4C
GLICOSE
76
27/04/2016
20
77 78
79 80
GLICONEOGÊNESE: fígado
Em mamíferos, a gliconeogênese (via citosólica)

ocorre principalmente no fígado

corrente sanguínea

outros tecidos
27/04/2016
21
81
Embora compartilhem 
várias etapas, a 
gliconeogênese e a 
glicólise não são vias 
idênticas em direções 
opostas
03 reações 
essencialmente 
irreversíveis
82
GLICONEOGÊNESE: reações de “contorno”
PIRUVATO -> FOSFOENOLPIRUVATO
Requer enzimas citosólicas e mitocondriais.
83
GLICONEOGÊNESE: piruvato -> PEP
1
Quando 
piruvato ou 
alanina são 
precursores.
2
Quando 
lactato é o 
precursor.
A escolha da via depende da:
- disponibilidade de lactato ou piruvato;
- necessidade citosólica de NADH para 
gliconeogênese. 84
GLICONEOGÊNESE: piruvato -> PEP
1
Quando piruvato ou alanina são 
precursores.
Piruvato é transportado do 
citosol para a mitocôndria

ou é gerado dentro da 
mitocôndria a partir da 
transaminação do 
aminoácido alanina.
27/04/2016
22
85
GLICONEOGÊNESE: piruvato -> PEP
PIRUVATO
86
GLICONEOGÊNESE: piruvato -> PEP
A membrana mitocondrial não tem 
transportador para o oxaloacetato

Oxaloacetato é reduzido a malato
pela malato desidrogenase

No citosol o malato é reoxidado a 
oxaloacetato e NADH citosólico.
87
GLICONEOGÊNESE: piruvato -> PEP
O CO2 adicionado ao piruvato 
piruvato-carboxilase

é a mesma molécula perdida 
PEP-carboxiquinase.
Oxaloacetato é convertido a 
fosfoenolpiruvato (PEP) pela 
fosfoenolpiruvato-
carboxiquinase.
88
GLICONEOGÊNESE: piruvato -> PEP
04 grupos fosfato de alta energia 
são necessários para fosforilar 
piruvato a PEP.
Apenas 02 grupos fosfato de alta 
energia são gerados quando PEP é 
convertido a piruvato.
27/04/2016
23
89
NADH mitocondrial é consumido na 
gliconeogênese

A síntese de glicose só pode 
acontecer se NADH estiver disponível

O transporte/conversão de
malato-oxaloacetato recupera o 
NADH consumido.
Relação [NADH]/[NAD+]
mitocôndria maior (105x) citosol
A reação piruvato -> PEP garante 
o equilíbrio entre NADH 
produzido e consumido no citosol.
90
GLICÓLISE GLICONEOGÊNESE
É possível sintetizar glicose a partir de
intermediários do ciclo do TCA
(4C, 5C ou 6C)
PEP-carboxiquinase
91
GLICONEOGÊNESE: intermediários do TCA
Podem oxidar-se a 
oxaloacetato
92
GLICONEOGÊNESE: intermediários do TCA
Aminoácidos glicogênicos
27/04/2016
24
93
GLICONEOGÊNESE: aminoácidos
ALANINA e GLUTAMINA
São especialmente importantes

Principais moléculas que transportam 
grupos amino de tecidos extra-hepáticos 
até o fígado.
Após a retirada do grupo amino, o 
esqueleto carbônico 
piruvato e -cetoglutarato

É canalizado na gliconeogênese.
94
95
GLICONEOGÊNESE: piruvato -> PEP
2
Quando lactato é o precursor

Produzido pela glicólise nos 
eritrócitos e músculos.
Lactato a piruvato pela 
lactato desidrogenase

Formação de NADH
Piruvato é transportado para 
dentro da mitocôndria e 
convertido a oxaloacetato pela 
piruvato-carboxilase.
96
Oxaloacetato é convertido a 
PEP pela PEP-carboxiquinase

Transportado para fora da 
mitocôndria.
GLICONEOGÊNESE: piruvato -> PEP
PEP-carboxiquinase

As formas mitocondrial e citosólica
são isoenzimas distintas que 
catalisam a mesma reação em 
locais diferentes.
27/04/2016
25
97 98
GLICONEOGÊNESE: ácidos graxos
Nos mamíferos não ocorre a conversão líquida
ácidos graxos -> glicose
Reação irreversível

Não possui outra via
99
GLICONEOGÊNESE: gliceroneogênese
Mamíferos podem usar glicerol
produzido na lipólise (triacilglicerol)
GLICERONEOGÊNESE
100
GLICÓLISE GLICONEOGÊNESE
27/04/2016
26
101
GLICONEOGÊNESE
102
GLICONEOGÊNESE: frutose-1,6-bifosfatase
Frutose-1,6-bifosfatasepromove a hidrólise essencialmente irreversível do fosfato no C1.
103
GLICONEOGÊNESE: glicose-6-fosfato -> glicose
Glicose-6-fosfatase
Reação requer a hidrólise simples de uma ligação éster fosfato.
104
GLICONEOGÊNESE: glicose-6-fosfatase
27/04/2016
27
105
GLICONEOGÊNESE: glicose-6-fosfatase
É encontrada no lúmen do retículo endoplasmático
hepatócitos, células renais e células epiteliais do intestino delgado
Tecidos capazes de fornecer glicose para o sangue
A glicose produzida é entregue aos 
outros tecidos pela corrente sanguínea
106
GLICONEOGÊNESE: reações biossintéticas
Para cada molécula de glicose formada 

06 grupos fosfato de alta energia são consumidos
04 ATP + 02 GTP

02 NADH são necessários na redução de 1,3-bifosfoglicerato
GLICÓLISE
GLICONEOGÊNESE
GLICÓLISE  GLICONEOGÊNESE não são reações inversas
107
REGULAÇÃO: glicólise/gliconeogênese
Se as vias ocorressem 
simultaneamente em altas taxas
RESULTADO
Consumo de ATP
Produção de calor
CICLO FÚTIL
Consumo de ATP
Regeneração de NADH Hormônios
Regulação alostérica Expressão gênica
108
REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
FATORES QUE AFETAM A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
número de moléculas ou modulação da atividade
27/04/2016
28
109
REGULAÇÃO: gliconeogênese
Enzimas são reguladas alostericamente
e por modificação covalente 
(fosforilação)
PONTOS DE “CONTORNO”
E REGULAÇÃO
110
REGULAÇÃO: glicose-6-fosfatase
REGULAÇÃO AO NÍVEL DE SÍNTESE PROTEICA
Aumento/diminuição a expressão gênica
- Insulina (EG)
111
REGULAÇÃO: frutose-1,6-bifosfatase
FRUTOSE-1,6-BIFOSFATASE
Inibida pelo AMP (MA)
quando em [ATP]
 Síntese de glicose que requer ATP
112
REGULAÇÃO: frutose-2,6-bifosfato
Mecanismos reguladores adicionais para manutenção do 
nível constante de glicose pelo fígado
GLUCAGON
 Síntese e liberação de glicose;
Fontes: glicogenólise e gliconeogênese (piruvato, lactato, glicerol e aminoácidos)
 Consumo desta fonte de energia.
27/04/2016
29
113
REGULAÇÃO: frutose-2,6-bifosfato
INSULINA
 Síntese e armazenamento de glicogênio e triacilglicerol.
Mecanismos reguladores adicionais para manutenção do 
nível constante de glicose pelo fígado
114
REGULAÇÃO: frutose-2,6-bifosfato
Regulação rápida da glicólise e da gliconeogênese é 
mediada pela frutose-2,6-bifosfato -> efetor alostérico
Afinidade
 pela frutose-6-fosfato
 pelo inibidor alostérico (ATP)
Afinidade
 pela frutose-1,6-bifosfato
115
REGULAÇÃO: frutose-2,6-bifosfato
[frutose-2,6-bifosfato] celular é ajustada pelas
taxas de formação/degradação.
SÍNTESE
Regulada por hormônios
GLUCAGONINSULINA
116
REGULAÇÃO: PEP-carboxilase
Acetil-CoA é um modulador alostérico
positivo -> piruvato carboxilase (RA)
27/04/2016
30
117
REGULAÇÃO: PEP-carboxiquinase
A PEP-carboxiquinase é regulada
no nível de sua síntese e degradação
regulação transcricional

em resposta aos sinais hormonais e dietéticos
- Insulina (EG) - Dieta 118
REGULAÇÃO: PEP-carboxiquinase
119 120