Metabolismo dos carboidratos - Glicolise

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Metabolismo dos Carboidratos 
Disciplina: Bioquímica Metabólica 
 
Profº: Gregório F. Gonçalves 
 
Hidratos de carbono ou glicídeos (aldeidos ou cetonas). 
 
Digestão e absorção dos 
carboidratos 
Digestão e absorção dos carboidratos 
 As quebras ocorrem sequencialmente em diferentes 
segmentos do trato gastrointestinal por reações 
enzimáticas: 
 
 α-Amilase salivar: hidrolisa as ligações glicosídicas 
α(1→4), com a liberação de maltose e oligossacarídeos. 
 
 α-Amilase pancreática: produz maltose e dextrina – 
contém em média oito unidades de glicose com uma ou 
mais ligações glicosídicas α(1→6). 
 
 Certa quantidade de isomaltose (dissacarídeo) também é 
formada. 
 Enzimas da superfície intestinal 
Digestão e absorção dos carboidratos 
 A glicose é o centro do metabolismo dos carboidratos, pois 
praticamente todos os glicídios podem ser convertidos em 
glicose. 
 
 Contudo, pode ser tóxica e 
assim causar lesão 
tecidual. 
 
 Diabetes 
 Aterosclerose 
 Hipertensão 
 Doença renal 
 Cegueira 
 
 Quase todas as células são capazes de atender as suas 
demandas energéticas apenas a partir da glicose. 
 
 A glicose constitui uma fonte de energia livre, que pode ser 
conservada como ATP. 
 
Transporte de glicose para dentro da célula 
  Transporte por difusão facilitada 
 
Grupo de 14 transportadores de glicose encontrados nas 
membranas celulares que apresentam especificidade tecidual. 
 
 
Transporte de glicose para dentro da célula 
 
Transporte da glicose nos eritrócitos 
Transporte de glicose para dentro da célula 
  Sistema de co-transporte monossacarídeo-sódio 
 
Requer energia e transporta a glicose contra um gradiente de 
concentração. 
Transporte em células epiteliais do intestino, túbulos renais. 
 
 A glicose no sangue aumentada, estimula as células β das 
ilhotas pancreáticas a secretar insulina. 
Tecido adiposo e tecido muscular 
Vias principais de utilização da Glicose 
 
Matriz extracelular e 
polissacarídeos de 
parede celular 
Síntese de polímeros 
estruturais 
Principais vias de utilização da Glicose 
 
 
Oxidação completa da glicose aeróbica 
Citoplasma 
Mitocôndria 
 
 
As reações são catalisadas por desidrogenases, que utilizam como 
coenzimas NAD+ e FAD. 
 
 
Coenzimas na via glicolítica 
 Da oxidação das coenzimas envolvidas pelo oxigênio 
resulta a síntese da maior parte do ATP obtido pela 
oxidação da glicose. 
 
 
Glicólise ou Via Glicolítica 
 A glicólise é a única fonte de energia metabólica em alguns 
tecidos e células. 
 
 Eritrócitos 
 Medula renal 
 Cérebro 
 Esperma 
Etapas fundamentais da glicólise 
Fase Preparatória 
Fase de Pagamento 
1. Fosforilação da glicose 
Fase Preparatória 
Enzimas cinases catalisam a transferência do grupo fosfato 
do ATP. 
 
A hexocinase muda sua forma quando se liga a glicose. 
 
Forma estrutural em U Alteração de conformação induzida 
pela ligação da d-glicose 
HEXOQUINASE 
Hexoquinase: atua sobre a glicose, frutose e manose no músculo. 
 
Glicoquinase: atua sobre a glicose no fígado e pâncreas 
2. Conversão da glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato 
Fosfohexose transforma uma aldose em cetose 
Fase Preparatória 
3. Fosforilação da frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bisfosfato 
Fase Preparatória 
OBS: Essa reação é Irreversível. 
 
4. Clivagem da frutose 1,6- bisfosfato 
Fase Preparatória 
Quebra da molécula liberando duas trioses. 
 
 
4. Clivagem da frutose 1,6- bisfosfato 
5. Interconversão das trioses fosfato 
Fase Preparatória 
 
6. Oxidação do gliceraldeído 3-fosfato em 1,3-bisfosfoglicerato 
Fase de Pagamento 
 
7. Transferência do fosfato do 1,3-bisfosfoglicerato para o ADP 
Fase de Pagamento 
 
8. Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato 
Fase de Pagamento 
 
9. Desidratação do 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato 
Fase de Pagamento 
10. Transferência de grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o 
ADP 
Fase de Pagamento 
 
Tautomerização 
 
Balanço final da glicólise 
 
Oxidação do Piruvato 
Onde Ocorre? 
Introdução 
O Piruvato pode seguir dois caminhos diferentes após a sua 
formação, dependendo das condições do meio: 
 Em condições Anaeróbias: 
- Formam-se produtos de Fermentação. 
 Em condições Aeróbias: 
- Forma-se a Acetil-CoA que vai entrar no Ciclo de Krebs. 
Destinos do piruvato 
 
Conversão do Piruvato a Acetil-CoA 
 
Conversão do Piruvato a Acetil-CoA 
 
A formação de Acetil-CoA a partir do piruvato depende de um complexo 
multienzimático, denominado Complexo Piruvato Desidrogenase, composto por: 
- 3 enzimas: piruvato desidrogenase, diidrolipoil transacetilase e diidrolipoil 
desidrogenase. 
- 5 coenzimas: TPP(tiamina), CoA (Vit B5), NAD+ (Vit B3), FAD (riboflavina) e ácido 
lipóico. 
Enzimas Intervenientes 
E1 – Piruvato desidrogenase – contêm como grupo 
protótico o Pirofosfato de Tiamina. 
E2 – Dihidrolipoil transacetilase – tem o ácido lipóico ligado 
covalentemente à cadeia lateral de um resíduo de lisina. 
E3 – Dihidrolipoil 
desidrogenase – é uma 
Flavoproteína (FAD) 
 ( Fatores da Reação: 
Coenzima A e o NAD+) 
 
Oxidação do Piruvato em Condições Anaeróbias 
 
- As fermentações são sistemas auto-suficientes porque 
independem de outras vias para regenerar a coenzima NAD+ 
que utilizam. 
 
Glicólise Anaeróbica – Fermentação 
Fermentação Alcoólica 
 
Fermentação Alcoólica 
 
Onde ocorre: Levedura e algumas bactérias. 
Piruvato 
descarboxilase 
NADH + H+ 
NAD+ 
Etanol 
(CH3CH2OH) 
Álcool 
desidrogenase 
Fermentação Lática 
O piruvato recebe o elétron do NADH, reduzindo-se a lactato. 
 
 
Onde ocorre: Microrganismos, 
hemácias, fibras musculares 
brancas e vermelhas sob 
contração vigorosa. 
Curiosidade!!!!! 
 
Quando as fibras vermelhas são submetidas à um esforço intenso, o 
oxigênio trazido pela circulação torna-se insuficiente para promover a 
oxidação da grande quantidade de NADH resultante do trabalho 
muscular, e a célula muscular fica submetida a uma anaerobiose 
relativa. 
 
A oxidação do NADH pelo piruvato gera lactato, permitindo que, pela 
regeneração do NAD+, a glicólise possa prosseguir, formando ATP. 
Lactato se acumula no músculo → ↓pH intracelular → dores, cãibras 
 
Balanço Energético da Glicólise 
Nota: 1 NADH = 3 ATP 
2 NADH (Reação catalisada pela 
Desidrogenase do Gliceraldeído 3-P). 
+2 ATP (Reação catalisada pela 
Piruvatocinase). 
+2 ATP (Reação catalisada pela 
Fosfogliceratocinase). 
-2 ATP (Necessários para as 
reações catalisadas pela 
Hexocinase e Fosfofrutocinase). 
8 ATP 
Controle da via glicolítica 
 O grau de conversão de glicose para o piruvato é regulado, 
de forma a satisfazer as necessidades celulares (manter 
suprimento de ATP e intermediários biossintéticos - 
INSULINA). 
 
 A necessidade glicolítica varia de acordo com os diferentes 
estados fisiológicos (após as refeições ≠ jejum). 
 
Enzimas regulatórias (reações irreversíveis pois deslocam o 
equilibrio): 
 
 - Hexocinase 
 - Fosfofrutocinase 
 - Piruvato cinase 
 
Controle da via glicolítica 
Controle da via glicolítica 
Porque AMP e não ADP? 
 
 
Adenilato cinase 
 
 
ADP + ADP ATP + AMP 
Controle da via glicolítica 
 
Obs.: 
 A piruvato cinase e inativada por glucagon (no fígado). 
 
 A insulina aumenta a concentração de piruvato cinase. 
 
Controle da via glicolítica 
Deficiência de piruvato cinase e anemia 
hemolítica 
 Eritrócitos dependem da glicólise para produção de ATP. 
 
 Bomba Na+/K+ mantêm a forma de disco bicôncavo dos 
eritrócitos. 
 
 Sem ATP os eritrócitos incham e se rompem – anemia 
hemolítica. 
 
 A deficiência na enzima é rara, mas é o defeito genético 
mais comum da glicólise que causa a doença. 
É efetuadoprincipalmente por dois hormônios sintetizados 
pelo pâncreas: a insulina e o glucagon. 
 
Controle hormonal da via glicolítica 
A insulina estimula: 
 
 Entrada de glicose no músculo 
 Promove o aumento na síntese das enzimas glicocinase, 
fosfofrutocinase−1 e piruvato cinase 
 Síntese de glicogênio 
 Síntese de triacilglicerídeos pelo tecido adiposo 
 Inibe a degradação do glicogênio e a gliconeogênese 
Controle hormonal da via glicolítica 
O glucagon estimula: 
 
 Promove a redução na síntese das enzimas glicocinase, 
fosfofrutocinase−1 e piruvato cinase 
 Degradação do glicogênio e a absorção de aminoácidos 
gliconeogênicos 
 Inibe a síntese do glicogênio 
 Promove a libertação de ácidos graxos (em nível do tecido 
adiposo). 
Controle hormonal da via glicolítica 
 
Falhas da via glicolítica 
 Diabetes Mellitus - falta de insulina ou resposta inadequada 
a insulina. 
 - diminuição de glicose no músculo 
 - diminuição da atividade da glicocinase 
 
 Acidose lática - diminuição da glicólise aeróbica. 
 - aumenta lactato sanguíneo, acidose 
 - exercício físico intenso 
 - Uso de FENFORMINA (diabetes tipo 2 - inibe complexo I da 
CTE). 
 
 Infarto cardíaco - falta de O2, glicólise anaeróbica. 
 - acidificação, dor 
Outros carboidratos fornecedores de 
energia 
 
Via Glicolítica 
Entrada da frutose e galactose na via 
glicolítica 
Não há vias catabólicas para 
metabolizar frutose e Galactose. 
Conversão em intermediários 
da via glicolítica. 
Metabolismo da frutose 
 Ocorre principalmente no 
fígado. 
 
 Em outros tecidos, a frutose 
pode ser convertida em frutose 
6- fosfato pela hexocinase. 
 
Metabolismo da frutose 
Metabolismo da frutose 
 
Patologias associadas ao metabolismo da 
frutose 
 Frutosúria essencial 
 
 - Deficiência da atividade da enzima frutocinase. 
 - Hereditária. 
 
Sintomas: Frutosemia, frutosúria, poliúria, desidratação. 
 
Tratamento: eliminar ou restringir a frutose da dieta (doença 
de evolução benigna). 
Patologias associadas ao metabolismo da 
frutose 
 Intolerância hereditária à frutose 
 
 - Deficiência da atividade da frutose 1-fosfato aldolase 
(aldolase Tipo B). 
 - Acumulo da frutose 1-P inibe a frutocinase (causa lesão 
renal com distúrbios funcionais). 
 
Sintomas: Frutosemia, frutosúria, hipoglicemia, paciente 
desenvolve rejeição a alimentos ricos em frutose, dor 
abdominal e vômitos. 
 
Tratamento: eliminar a frutose e sacarose da dieta. 
 
Metabolismo da galactose 
Metabolismo da galactose 
Ocorre no fígado. 
Conversão de galactose em 
galactose-1-fosfato. 
Epimerização da galactose 
em glicose. 
Patologias associadas ao metabolismo da 
galactose 
 Galactosemia 
 
 - Deficiência da galactose 1-fosfato uridil transferase. 
 - Acumulo da galactose 1-P inibe a galactocinase. 
 
Sintomas: Galactosemia, galactosúria, poliúria, desidratação, 
catarata, hepatomegalia e retardamento mental. 
 - Verificada no teste do pezinho. 
 
Tratamento: retirada da lactose da dieta.