2019 Metabolismo de carboidratos parte 3

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Metabolismo de carboidratos
(Parte 3)
Glicogênese , Glicogenólise e
Gliconeogênese
Via das Pentoses
Metabolismo de carboidratos 
Relação da glicose com as principais vias de metabolismo
de carboidratos
Glicogênio
GlicogêneseGlicogenólise
Glicose
Lactato
Glicogênese
GliconeogêneseGlicólise
Glicogenólise
An
ab
ol
is
m
o
C
at
ab
ol
is
m
o
Como o glicogênio é produzido e degradado?
Glicogênio Cada cadeia contém 12 a 14Resíduos de glicose
CH 2OH CH2OH CH2 CH2OHCH2OH
O
6
H O
H
OHH
OH
CH2OH
H
H H O
H
OHH
OH
CH2OH
H
H
O
1
OH
Glicogenina
Primer
 
H O
OH
H
OHH
OH
CH 2OH
H
O H
H
OHH
OH
CH2OH
H
O
HH H O
O
H
OHH
OH
CH2
H
H H O
H
OHH
OH
CH2OH
H
OH
HH O
O
H
OHH
OH
CH2OH
H
O
H
1 4
6
3
4
5
2
O glicogênio é um polímero de
armazenamento importante em bactérias,
fungos, protistas e animais.
A maior parte do glicogênio nos
vertebrados é encontrado nas células
musculares e hepáticas.
GlicogenóliseGlicogenólise
 O glicogênio pode ser degradado enzimaticamente para a 
obtenção de glicose para entrar nas rotas oxidativas
visando a obtenção de energia.
 A glicogenólise possui controle endócrino.
Degradação de Glicogênio -
Glicogenólise
 A glicogenólise possui controle endócrino.
 O glicogênio é degradado pela ação conjunta de três
enzimas: Glicogênio fosforilase, Enzima desramificadora
(duas atividades) de glicogênio e a fosfoglicomutase.
Glicogenólise
Extremidade não redutora
Clivagem por fosforólise: a enzima glicogênio fosforilase catalisa a remoção
de resíduos de glicose das extremidades não redutoras
Fosforólise
Extremidade não redutora
Glicogênio
fosforilase
Glicose-1-fosfato 
Cadeia de glicogênio
(glicose)n
Glicogênio diminuido de
um resíduo de glicose
(glicose)n-1
 Fosfoglicomutase: catalisa a isomerização de glicose 1-P a
glicose 6-P e vice-versa.
Isomerização de glicose 1-fosfato a glicose 6-fosfato
 A Glicose 6-fosfato pode ser então utilizada na glicólise.
 Ao contrário do músculo, o fígado (e, em menor extensão o rim)
possui glicose-6-fosfatase, uma enzima hidrolítica que catalisa a
desfosforilação da glicose-6-fosfato, o que lhe permite fornecer
glicose ao resto do organismo.
Glicose 6-PGlicose 1-P
Glicogenólise
Etapa 1 -catalisada pela enzima
glicogênio fosforilase que cliva
apenas as ligações  1→4. Ela para de
atacar ligações glicosídicas quatro
resíduos de glicosil antes de um ponto
de ramificação  1→6.
Etapa 2 –
Enzima cortadora de ramos.
Proteína bifuncional
Glicogênio 
fosforilase
Extremidade não- redutora
Glicogênio
Ligação
α 1 6
Proteína bifuncional
 4--D-glicotransferase – remove
um segmento de três resíduos de
glicose com ligação -14 de um ramo
de 4 resíduos e transfere para a
extremidade de outro ramo, deixando
um único resíduo glicosil com ligação 
1→6.
 Amilo- -1,6-glicosidase – a ligação
 1-6 do resíduo glicosil é hidrolisada
pela segunda atividade da enzima
cortadora de ramos, liberando glicose
livre.
Atividade Transferase da 
Enzima desramificadora
Atividade Glicosidase
da Enzima 
desramificadora
Moléculas de
Glicose-1-fosfato
Glicose
Polimero α 1 4 não-ramificado; substrato 
para ação posterior da glicogênio fosforilase
GlicogeneseGlicogenese
Glicogênese
A enzima GLICOGÊNIO SINTASE necessita de um “primer”, para
iniciar a síntese.
O “primer” pode ser :
um pequeno núcleo remanescente de uma degradação anterior;
uma pequena cadeia formada através da ação da proteínauma pequena cadeia formada através da ação da proteína
glicogênina
 Com participação da Glicogenina é formada uma pequena cadeia de até
oito resíduos de glicose; em seguida a enzima glicogênio sintase entra
em ação estendendo a cadeia e então a glicogenina desliga-se do
polímero em crescimento.
Ocorre nos tecidos musculares, fibras cardíacas e tecido 
hepático quando a taxa de glicose no meio, aumenta.
PRIMER = pelo menos quatro resíduos de glicose unidos por 
Glicogênese
PRIMER = pelo menos quatro resíduos de glicose unidos por 
ligação  1 : 4.
Glicogênio sintase: ligação  1 : 4
Enzima ramificante = glicosil-transferase: ligação  1: 6
UDP-glicose
O substrato para a síntese de glicogênio é a UDP-glicose.
Glicose -1-fosfato uridiltransferase produz Glicose-UDP
Glicose-1-P + UTP→ Glicose-UDP + PPi
Grupo D-glicosil
Uridina
UDP=glicose
(um açúcar nucleotídeo)
Glicogênese
UDP-uridina difosfato
Glicogênio sintase- transfere o resíduo Glicose-UDP,
para o C-4 de uma cadeia de glicogênio para formar uma
nova ligação glicosídica no C-1 da hidroxila do açúcar
ativado.
Glicogênio sintase
Glicogênese
1) Primeira Reação: fosforilação da glicose catalisada 
pela glicoquinase no fígado ou hexoquinase nos tecidos 
periféricos.
Glicose + ATP → Glicose-6-P + ADP
2) A fosfoglicomutase catalisa a formação de glicose-1-
fosfato
Glicose-6-P → Glicose-1-P 
3) Glicose -1-fosfato uridiltransferase produz Glicose-
UDP
Glicose-1-P + UTP→ Glicose-UDP + PPi
Glicose
Glicose-6-P
ADP
ATPHexoquinase
Ou
Glicoquinase
Glicose-1-P
Fosfoglicomutase
Glicose-1-P + UTP→ Glicose-UDP + PPi
4) Glicogênio sintase- transfere o resíduo glicosil
ativado, Glicose-UDP, para o C-4 de uma cadeia de
glicogênio em crescimento, para formar uma nova
ligação glicosídica no C1 da hidroxila do açúcar ativado.
5) Uma vez formada a cadeia de amilose (polímero de
glicose com ligação  1→4) com pelo menos 11 resíduos
(7 + 4), uma enzima ramificadora remove um bloco de
cerca de 7 resíduos glicosil da cadeia em crescimento
e o transfere para outro ponto de uma cadeia para 
produzir uma ligação  1→6. 
O novo ramo deve estar a pelo menos 4 resíduos de 
distância do ponto de ramificação mais próximo.
Glicose-1-P
Glicose-1-fosfato
uridiltransferase
UDP-glicose
UTP
PPi (é hidrolizado
pela pirofosfatase)
(Glicose)n
(Glicose)n+1
Glicogênio
sintase
UDP
Ação da glicogênio
sintase: alongamento da
cadeia linear → ligação
 1→4
Ação da enzima ramificadora:
clivagem de ligação  1→4,
transferência da cadeia e
produção de ramificação
ligação  1→6.
Glicogênese
Uma vez formada a cadeia de amilose (polímero de glicose com ligação
 1→4) com pelo menos 11 resíduos (7 + 4), uma enzima ramificadora
remove um bloco de cerca de 7 resíduos glicosil da cadeia em crescimento
e o transfere para outro ponto da cadeia para produzir uma ligação  1→6.
O novo ramo deve estar a pelo menos 4 resíduos de distância de outro ponto
de ramificação mais próximo.
GliconeogêneseGliconeogênese
Os níveis de glicose sanguínea devem ser mantidos para 
sustentar o metabolismo de tecidos que utilizam glicose 
como substrato primário
Estes tecidos incluem: cérebro, eritrócitos, medula 
renal, retina e mucosa instestinal entre outros.
Gliconeogênese
Estes tecidos incluem: cérebro, eritrócitos, medula 
renal, retina e mucosa instestinal entre outros.
Gliconeogênese
 A capacidade de sintetizar glicose é crucial para a 
sobrevivência de animais
Gliconeogênese: Formação de glicose a partir de substâncias 
não glucídicas. 
 Substratos para a Gliconeogênese: vários aminoácidos, 
lactato, piruvato, propionato e glicerol.
Local onde ocorre: citosol e mitocôndrias das células 
hepáticas e minoritariamente nos rins.
A maioria da reações são aquelas que ocorrem na glicólise, só
que em sentido contrário. Daí o fato dessa via metabólica ser
muitas vezes denominada glicólise reversa.
Glicose
ATP
ADP
Hexoquinase
Glicose-6-fosfato
Frutose-6-fosfato
Fosfoglicose 
isomerase
ATP
ADP
Fosfofrutoquinase
Frutose-1,6-fosfatoAldolase
Gliceraldeído-3-fosfato + Diidroxiacetona fosfato
Glicólise Gliconeogenese
Triosefosfato 
isomerase
Gliceraldeído-3-fosfato
Gliceraldeído-3-fosfato 
desidrogenase
1,3-bisfosfoglicerato
3-Fosfoglicerato
2-Fosfoglicerato
NAD+ + Pi
NADH
ADP
ATP Fosglicerato quinase
Fosglicerato mutase
Fosfoenolpiruvato
Enolase
Piruvato quinase
Piruvato
ADPATP
H2O
2 vezes
Estes passos são os mesmos da 
A GLICONEOGÊNESE não é o 
contrário da glicólise, as 
reações diferentes estão 
indicadas nas caixas
Gliconeogênese
Estes passos são os mesmos da 
glicólise, mas em sentido contrário 
Na glicólise é utilizada a enzima 
fosfofrutoquinase (PFK1), e requer 
ATP
Na glicólise é utilizada a enzima 
hexoquinase ou Glicoquinase , e 
requer ATP
Conversão do Piruvato a Fosfoenolpiruvato
O piruvato não pode ser convertido diretamente à fosfoenolpiruvato.
Carboxilação do piruvato a oxaloacetato - catalisada pela enzima
piruvato carboxilase ( e coenzima biotina) com consumo de um ATP
 Precursores mais importantes de glicose nos animais : aminoácidos (exceto lisina e leucina)
 Lactato é convertido a piruvato pela lactato desidrogenase (com formação de NADH).
 Piruvato entra na mitocondria e é convertido a oxaloacetato pela Piruvato carboxilase.
 Oxaloacetato não é permeável à membrana mitocondrial. Oxaloacetato é convertido a malato
com consumo de um NADH podendo desta forma sair da mitocôndria para o citosol.
 No citosol, malato é convertido a oxaloacetato pela malato desidrogenase e esse, a 
fosfoenolpiruvato pela fosfoenolpiruvato carboxiquinase, com liberação de CO2 e utilização 
de um GTP. 
Setas tracejadas – transporte por translocases
Papel da Biotina (uma das vitaminas do complexo B) na 
Gliconeogênese?
A biotina é um transportador de dióxido de carbono 
(CO2). O grupo carboxila da biotina forma uma 
ligação amida com o grupo -amina de uma cadeia 
lateral de uma lisina específica da piruvato 
carboxilase. 
O CO2 é ligado a biotina que, por sua vez é ligada 
de forma covalente à enzima , e assim o CO2 é 
desviado para o piruvato para formar o oxaloacetato. 
ATP é necessário para a reação.
Gliconeogênese
Primeira reação de
desvio da reação
irreversível da via
glicolítica.
 O OO O C
O O
Piruvato carboxilase PEP Carboxiquinase 
Gliconeogênese
Conversão de Piruvato em Fosfoenolpiruvato (PEP) custa à 
célula 2 moléculas de ATP
C
C
CH2
OPO32
C
C
CH3
O
ATP ADP + Pi C
CH2
C
O
OO
HCO3
GTP GDP
CO2
piruvato oxaloacetato PEP 
GTP – equivalente a ATP
GTP + ADP  GDP + ATP
Glicogenólise e Glicogênese- Regulação 
recíproca
glucagon
epinefrina
ATP cAMP + Pi
AMP 


A regulação dá-se
essencialmente ao nível
da glicogênio sintase
(glicogênese) ou da
glicogênio fosforilase
(glicogenólise).
A Glicogênio Fosforilase
e a Glicogênio Sintase
insulina
Ca+2
diacilglicerol
glicose 
ATP 





G6P 
e a Glicogênio Sintase
são reguladas de forma
recíproca por
MODULADORES
ALOSTÉRICOS e por
FOSFORILAÇÃO
 Ocorre também
controle hormonal
Gliconeogênese
ETAPA 3
ETAPA 2
Gliconeogênese
Frutose-1,6-bisfosfatase
Frutose-1,6-bisfosfato Frutose-6-fosfato
 
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
OH
HH O
OH
H
OHH
OH
CH2OPO32
H
OH
H
H2O1
6
5
4
3 2
+ Pi
glicose-6-fosfato glicose 
Glicose-6-fosfatase 
Frutose-1,6-bisfosfato Frutose-6-fosfato
Gliconeogênese - Balanço energético
2 Piruvato + 6 ATP + 6 H2O + 2 NADH  Glicose + 6 ADP + 6 Pi + 2 NAD+ + 2 H+
Gliconeogênese
Fig. 14.1 Relação entre diferentes órgãos na
gliconeogênese — esta via ocorre no fígado a partir de
substratos produzidos pelo músculo: lactato no esforço
intenso e alanina no jejum; o lactato origina-se, ainda, de
hemácias. A maior parte da glicose sintetizada destina-se
ao cérebro.
Ciclo de Cori
Ciclo de Cori
É o nome dado ao seguinte processo: ida até ao fígado do lactato
produzido na glicólise anaeróbia (nos músculos) onde o mesmo forma
glicose por Gliconeogênese, produzindo energia.
Ciclo de Cori
Função: suprir o músculo de glicose durante a execução de 
exercícios intensos.
Fígado Músculo
sangue
Glicose
2 Piruvato
2 Lactato2 Lactato
Glicose
2 Piruvato
Gliconeogênese - Regulação
Enzimas alostéricas:
Fosfofrutocinase e Frutose-1,6
bisfosfo fosfatase:
Um alta concentração de frutose-2,6-
bisfosfato estimula a glicólise e uma
baixa concentração estimula a
gliconeogênese.
A concentração desta substância depende
do equilíbrio entre sua síntese catalisada
por uma enzima chamada
fosfofrutocinase 2 (PFK-2) e por sua
degradação catalisada pela Frutose-1,6
fosfofrutocinase 2 (PFK-2) e por sua
degradação catalisada pela Frutose-1,6
bisfosfo fosfatase (FBPase). As enzimas
que controlam a formação e degradação
da frutose-2,6-bisfosfato são
controladas por um mecanismo de
fosforilação-desfosforilação. As duas
atividades enzimáticas estão situadas na
mesma proteína.
A fosforilação é ativada pelo AMP cíclico.
Por esta razão os estimuladores do AMP
cíclico (adrenalina, e glucagon) estimulam
a gliconeogênese e inibem a glicólise e os
inibidores do AMP cíclico (insulina) o
inverso.
VIA DAS PENTOSES
FOSFATOFOSFATO
Via das pentoses fosfato
 Via alternativa de oxidação de glicose
 Local = citosol
 Início = glicose-6P
 Energia liberada e acumulada = NADPH
 Via amplamente distribuída pelos tecidos.
 Parte oxidativa principalmente: Fígado, tecido 
adiposo, glândulas mamárias e córtex da supra renal.
Via alternativa de oxidação da glicose
Finalidade = formação de Ribose-5P e NADPH
Ribose 5-fosfato
 Compõe os ácidos nucléicos e coenzimas
Formação de intermediários da glicólise
Via das Pentoses Fosfato
 Formação de intermediários da glicólise
Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADPH)
Coenzima de processos de síntese redutoras
 A energia derivada da oxidação da glicose pela 
via é armazenada na forma de poder redutor 
(NADPH) e não para a síntese de ATP 
NAD+
(forma oxidada)
NADPH
(forma reduzida)
Vias Catabólicas Vias Anabólicas
Reduzido em vias
Degradativas 
Oxidado em vias de
síntese
Glicólise  Síntese de AG
NAD+ versus NADP+
Glicólise
 Ciclo do ácido cítrico
 Síntese de AG
 Síntese do 
Colesterol
NADH
Oxidado na Cadeia
Transportadora de
Elétrons
NADP+
Reduzido na Via 
das
Pentoses
 Etapa oxidativa
Produção de NADPH
Glicose 6-fosfato – Ribulose 5-fosfato
Etapa não oxidativa
Etapas da Via das Pentoses 
Fosfato
 Etapa não oxidativa
Interconversão entre glicídios fosforilados
Xilulose 5-fosfatoRibulose 5-fosfato Ribose 5-fosfato
Frutose 6-fosfato / Gliceraldeído 3-fosfato
Glicose
Glicose – 6- fosfato
6- Fosfogliconolactona
Via das Pentoses 
Fosfato NADPH
Glicólise
ATP
6- Fosfogliconolactona
Pentoses 
Fosfato
NADPH
Via das Pentoses Fosfato
Via das Pentoses 
Fosfato
Relações entre a via das pentoses fosfato e a glicólise