ED-Glicolise-CKrebs-CTE-Pentoses-Glicogenio

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REO 3: Glicólise, Destinos do Piruvato, Ciclo de Krebs e Cadeia Transportadora de Elétrons, Via da Pentoses e 
Metabolismos do Glicogênio 
Prof. Dr. Paulo Sérgio Castilho Preté 2020/1 
 
 
ROTEIRO DE ESTUDO DIRIGIDO 
 
 A energia necessária para realização de trabalho deriva principalmente de glicose livre, diretamente obtida dos 
alimentos ou degradada a partir do glicogênio, que representa um polímero constituído por várias moléculas de 
glicose, unidas umas às outras através de ligações químicas específicas. A glicólise foi a primeira via metabólica a 
ser elucidada e é provável que, atualmente, seja a melhor entendida. Na glicólise uma molécula de glicose é 
degradada em uma série de reações catalisadas por enzimas para liberar duas moléculas com três átomos de 
carbono. Durante as reações seqüenciais da glicólise, parte da energia livre liberada é conservada na forma de 
ATP. 
 
 
 
 
 1 
ROTEIRO DE ESTUDO OBRIGATÓRIO 
 
01. Baseado no esquema da via glicolítica, responda as questões abaixo: 
a) Qual a finalidade biológica dos processos descritos no esquema? 
b) Qual o destino dos elementos químicos (esqueleto carbônico, oxigênio e hidrogênio) da molécula de glicose? 
c) Qual(is) o(s) composto(s) que aceita (m) os átomos de hidrogênio? 
02. Quais os passos irreversíveis observados no esquema? 
03. Quais as reações onde há fosforilação da molécula de glicose? Sugira alguma explicação para que isso ocorra. 
04. Quantos carbonos têm a molécula de glicose, frutose 1,6-difosfato e piruvato? 
05. Que hexose dá origem a trioses? Quais são elas? 
06. Quantas moléculas de piruvato se formam a partir de uma molécula de glicose? 
07. Indicar as reações onde há transferência de átomos de hidrogênio. 
08. Considerando o número de moléculas de ATP consumidas e formadas na via glicolítica, estabelecer o saldo final de 
ATPs para a célula. 
09. Qual a localização celular da via glicolítica? 
10. Citar os compostos que devem ser fornecidos à via glicolítica para iniciá-la e mantê-la em funcionamento. 
 
OBSERVAÇÕES 
a. A glicemia é mantida exclusivamente pelo glicogênio hepático até 8 horas após a última refeição. 
b. Os tecidos e células independentes de insulina são: cérebro, hemácias, rim e fígado. 
c. A insulina aumenta a permeabilidade celular a aminoácidos e estimula a síntese de proteínas. 
 
 
 
Título da aula: DESTINOS DO PIRUVATO 
 
 
EM CONDIÇÕES ANAERÓBIAS 
 
 
 
 Fermentação é o nome dado ao consumo de glicose em meio anaeróbico. Todas as fermentações têm em comum 
a regeneração de NAD
+
 para a via glicolítica e a excreção dos produtos finais como o lactato, etanol, ácido 
fórmico, ác. butírico, ác. Propriônico. 
 
 2 
DE PIRUVATO A LACTATO 
 
 O catabolismo anaeróbio da glicose, fermentação a ácido láctico, ocorre na maioria dos organismos, abrangendo 
dos microorganismos aos seres mais evoluídos. Os Dinossauros e outros animais pré-históricos de grande porte 
provavelmente dependiam da glicólise anaeróbica para obter a energia muscular necessária às suas atividades, as 
quais deveriam ser seguidas por longos períodos de recuperação durante os quais ficavam vulneráveis ao ataque 
de pequenos animais predadores, mais hábeis no emprego do oxigênio e mais adaptados à atividade muscular 
contínua e prolongada. 
 
 Crocodilos & Jacarés: modelos biológicos interessantes, pois apresentam porte relativamente grande e o sistema 
circulatório não consegue sustentar completamente o metabolismo aeróbio de seus músculos durante um período 
de atividade intensa. Estes animais, em geral, movem-se lentamente sob circunstâncias normais, e desenvolvem 
atividade muscular intensa apenas diante de emergências muito graves, isto porque tal tipo de atividade requer um 
período de recuperação muito longo para a reposição do débito de oxigênio. Desta forma, os jacarés que são 
normalmente lentos e sonolentos, em situações de caça e perigo são capazes de atacar com a rapidez de um raio 
e desferir perigosos golpes com suas caudas poderosas. 
 
 Baleias & Focas: mamíferos aquáticos que mergulham a grandes profundidades, também utilizam a glicólise 
anaeróbica para conseguir energia na forma de ATP. 
 
 Peixe Celacanto: peixe primitivo que explicita a importância da glicólise anaeróbica no mundo animal. Este é 
encontrado à profundidade superiores a 4.000 metros, apresentando metabolismo essencialmente anaeróbico em 
praticamente todos os seus tecidos. 
 
 Na Espécie Humana, durante períodos curtos de atividade muscular intensa (corrida de 100 metros em poucos 
segundos), nos quais o oxigênio não pode ser levado aos músculos de forma suficientemente rápida para oxidar o 
piruvato e produzir ATP, utiliza-se o glicogênio armazenado para produzir ATP através da glicólise anaeróbica, 
com a produção de lactato como produto final, que será metabolizado no fígado (veremos em gliconeogênese, 
Síntese de Glicose). 
 
DE PIRUVATO A ETANOL 
 
 Fermentação Alcoólica: o nome dado ao consumo de glicose a etanol. Muitas bactérias, fungos e leveduras 
podem fazer além da fermentação lática, a fermentação alcoólica, propiônica, fórmica, butírica, mista, etc. As 
fermentações são as bases da produção de queijos e iogurtes (fermentação láctica), cerveja, vinho e pão levedado 
(fermentação alcoólica). Curiosamente, alguns vertebrados marinhos não fermentam a glicose até lactato, quando 
precisam obter energia na forma de ATP, mas até etanol e CO2. 
 
 
EM CONDIÇÕES AERÓBIAS 
 
 
(Em seres humanos a via de formação de etanol não está presente) 
 
 
 3 
 
 Os Vertebrados são organismos essencialmente aeróbios, que primeiro convertem a glicose em piruvato pela glicólise e 
então, utilizando o O2 molecular, oxidam completamente o piruvato até CO2 e H2O. Como resultado, os vertebrados são 
considerados esbanjadores, permitindo a estes animais nadar, voar e correr, entre outras funções. Com tudo, breves 
perseguições da presa pelo predador, defesa de território, lutas nupciais entre machos são eventos que requerem ATP 
sintetizado o mais rápido possível, sendo ativado então o catabolismo anaeróbio da glicose a lactato. 
 
Tipo de Músculo 
Presença de 
Mioglobina 
Vascularização Metabolismo 
Estriado Esquelético - 
Vermelho 
+++ +++ Aeróbio 
Estriado Esquelético - 
Branco 
- - Anaeróbio 
 
 Pássaros migradores apresentam sistema circulatório capaz de transportar o oxigênio aos músculos de maneira 
suficientemente rápida, evitando o consumo anaeróbio do glicogênio muscular e permitindo a estes voarem grandes 
distâncias em alta velocidade, sem descanso e sem entrarem em débito de oxigênio. 
 
 A musculatura nos vertebrados apresenta adaptações surpreendentes para o metabolismo aeróbio e anaeróbio. Assim, a 
distribuição de músculos vermelhos e brancos é correlacionada com o tipo de atividade que a musculatura suporta. Em 
galinhas domésticas, as pernas são compostas por músculos vermelhos (a carne escura) com alta capacidade aeróbia, 
permitindo a estas andarem o dia todo. Entretanto, quando assustadas, conseguem voar por segundos, devido ao fato 
de os músculos de vôo (peito) serem brancos e anaeróbios. Um outro exemplo de especialização é o Atum, onde os 
músculos natatórios são vermelhos (carne escura) e os músculos do tronco são brancos (carne clara). 
 
 No Homem também se observa uma especialização da musculatura, sendo a glicólise anaeróbia um mecanismo para 
gerar ATP nos músculos esqueléticos brancos, na execução de movimentos rápidos durante uma emergência. Em 
adição, alguns tecidos só utilizam glicose como fonte de energia: cérebro (120g/dia) e eritrócitos (36g/dia). No cérebro a 
glicólise é aeróbia, enquanto nos eritrócitos ela é anaeróbia. 
 
 
 
ACETIL-Coenzima A 
 
 O Acetil-CoA representa um composto de alta energia, com G 
O’
 de hidrólise da ligação tioéster igual a -31,5 
kJ/mol sendo, portanto, mais exorgônico do que a hidrólise do ATP. Por esta característica, o Acetil-CoA parece ter 
sido uma molécula selecionada pela evoluçãocomo elo entre o Catabolismo Anaeróbio de um mundo remoto ao 
Catabolismo Aeróbio nos organismos superiores, estando presente nas vias metabólicas centrais de todos os 
organismos. 
 
 
ESTRUTURA DA COENZIMA A 
 
N
N N
N
P
O
NH2
H
HHH
--O3PO OH
OH
CH2O
OO
O-O-
O
OP
O-
OCH2
CH3
CCC
H
H
N
CH2
C=O
NH
CH2
CH2
CH2
S
CH3
mercapto etilamina
Ácido pantotênico
Adenosina-3'-fosfato-5'-pirofosfato
H
 
 
 
 
ROTEIRO DE ESTUDO OBRIGATÓRIO: 
 
01. Escrever a reação de formação de oxaloacetato (OAA) a partir de piruvato (PIR) e indicar: 
a) o número de carbonos das moléculas de piruvato e oxaloacetato. 
b) todos os produtos da reação. 
c) a enzima que catalisa esta reação. 
d) sua localização celular. 
 
02. Na estrutura da Coenzima A, identifique: a vitamina, o nucleotídeo e o grupamento responsável pela ligação das 
unidades de dois carbonos (grupo acetil). 
 
 4 
03. Observar a reação de formação de acetil-CoA a partir de piruvato e indicar: 
a) o número de carbonos das moléculas de piruvato e acetil-CoA. 
b) todos os produtos da reação. 
c) se há perda de carbono, de que forma ele sai. 
d) sua localização celular. 
 
04. Descrever os inibidores do complexo piruvato desidrogenase. 
 
05. Explicar o papel desempenhado pelo acetil-CoA na atividade das enzimas piruvato desidrogenase e piruvato 
carboxilase, discutindo o mecanismo fisiológico desta regulação. 
 
 
Título da aula: CICLO DE KREBS 
 
 
 
 
 
 
01. Quais as funções do Ciclo de Krebs. 
 
02. Baseado no esquema do Ciclo de Krebs, indicar: 
a) Que compostos são oxidados? 
b) Que compostos estão sendo reduzidos? 
c) Os compostos ricos em energia. 
d) Reação enzimática onde ocorre fosforilação no nível do substrato. 
 
03. O Ciclo de Krebs envolve diretamente consumo de Oxigênio? 
 
04. O ciclo em estudo tem nove reações, sendo que quatro são de óxido-redução. Estranhamente só uma molécula de 
GTP=ATP é produzida por Acetil-CoA consumido. Há sentido nessa afirmação? Justifique. 
 5 
 
05. Qual a conseqüência para o funcionamento do Ciclo de Krebs quando: 
a) A razão ATP/ADP está em alta? 
b) A razão entre NADH/NAD 
+
 está em alta? 
 
 
 
Título da aula: CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 
 
 
 
 
 
 
1. Citar a localização celular da cadeia de transporte de elétrons. 
 
2. Como os produtos da glicólise e do Ciclo de Krebs são convertidos em ATP, dentro da mitocôndria ? Explique a 
hipótese proposta por Mitchell para o acoplamento entre o fluxo de elétrons e a fosforilação do ADP. 
 
3. Diferencie fosforilação a nível de substrato de fosforilação oxidativa. 
 
4. Indicar o número de ATPs sintetizados para cada NADH e FADH2 reoxidados na cadeia de transporte de elétrons. 
 
5. Definir desacoplador. 
 
6. A membrana interna da mitocôndria é impermeável a ATP e NADH. Explicar como o ATP produzido na mitocôndria 
pode ser utilizado no citoplasma. 
 
7. Qual o efeito do atractilosídeo sobre o consumo de oxigênio e a síntese de ATP ? 
 
8. Citar exemplos de processos biológicos (bioquímicos e fisiológicos) que utilizam ATP. 
 
9. Nos seus estudos sobre fermentação alcoólica por leveduras, Louis Pasteur notou que a introdução de O2 numa 
cultura anaeróbia de suco de uvas que estava fermentando resultava em uma drástica diminuição da velocidade de 
consumo de glicose. Esse fato, conhecido como "Efeito Pasteur" pode ser revertido pela adição de um desacoplador 
da fosforilação oxidativa. 
 a) Por que as células de levedura consomem menos glicose na presença de oxigênio ? 
 b) Por que a adição de desacoplador reverte ou evita o efeito Pasteur ? 
 
10. Calcular o saldo de ATPs formados na oxidação total de uma molécula de Acetil-CoA. 
 a) qual seria o resultado na presença de desacoplador? 
 b) qual o destino da energia não armazenada sob a forma de ATP? 
 
 
 
 
 
Título da aula: VIA DAS PENTOSES E METABOLISMOS DO GLICOGÊNIO 
 
 
 
 A via das pentoses fosfato é uma via alternativa de oxidação de glicose, que leva à produção de dois compostos 
importantes: ribose 5-fosfato e a forma reduzida da nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADPH), uma coenzima 
semelhante ao NADH. A ribose 5-fosfato é a pentose constituinte dos nucleotídeos que compõem os ácidos nucleicos e 
de várias coenzimas: o NADPH atua como coenzima doadora de hidrogênio em sínteses redutoras e em reações de 
proteção contra compostos oxidantes. São produzidos ainda nesta via vários açúcares fosforilados com número variável 
de átomos de carbono. 
 6 
 
METABOLISMOS DO GLICOGÊNIO 
 
 O glicogênio fica depositado principalmente no fígado e nos músculos, para ser usado quando nosso organismo 
necessitar de glicose. Assim, toda vez que ficamos um período sem nos alimentar, de pelo menos 4 horas, a 
concentração de glicose na corrente sangüínea diminui, caracterizando uma situação de hipoglicemia. Isto não é bom 
para nosso organismo, pois nosso cérebro e algumas outras células só funcionam a base de glicose. A resposta a 
hipoglicemia em uma pessoa saudável é imediata, ou seja, as concentrações normais de glicose na corrente sangüínea 
são imediatamente restabelecidas. 
 
 
 Glucagon: hormônio protéico secretado pelas células  do pâncreas em resposta à queda de glicose na corrente 
sangüínea. Este sinaliza para o fígado que o glicogênio hepático (100 g) deve ser quebrado para aumentar a 
glicemia. Assim, o glicogênio começa a ser quebrado pela adição de fosfato inorgânico (Pi) na sua estrutura, 
produzindo uma glicose fosfatada. Pela ação da enzima glicose-6-fosfatase, o fosfato é retirado do carbono 6 da 
estrutura da glicose fosfatada, produzindo glicose livre, que se difunde do fígado para a corrente sangüínea, 
restabelecendo a situação de normalidade. 
 
 Adrenalina: hormônio não protéico responsável pela degradação do glicogênio muscular, secretado pelas 
glândulas supra-renais (cerca de 300 g), Este não é usado para manter a glicemia, mas sim para aumentar a 
quantidade de glicose disponível para o próprio músculo. Qualquer condição de exercício físico aumenta a 
concentração de adrenalina na corrente sangüínea, aumentando também a produção de glicose fosfatada. Porém, 
os músculos não possuem a enzima Glicose-6-fosfatas. A glicose fosfatada só pode ser usada para produzir 
energia para o próprio músculo. É bom lembrar que apenas glicose não fosforilada consegue atravessar a 
membrana das células e, por isso, a glicose do músculo não pode chegar ao sangue. 
 
Vias Metabólicas induzidas pelo aumento de AMPc, em resposta ao Glucagon e Adrenalina 
 
Hormônios Tecido ou Órgão Resposta Metabólica 
 Fígado  Conversão do glicogênio em glicose 
Glucagon Síntese de glicose a partir de aminoácidos 
 Adiposo  Hidrólise de triacilgliceróis 
 Músculo Esquelético - 
 Fígado  Conversão do glicogênio em glicose 
Adrenalina Adiposo  Hidrólise de triacilgliceróis 
 Músculo Esquelético  Conversão de glicogênio a glicose 
 
 7 
 
 
 
 
Figura 1 – Comparação entre degradação e síntese de Glicogênio. Notar que esses dois processos nunca ocorrem ao mesmo tempo, 
devido à regulação hormonal e disponibilidade de glicose na célula. 
 
 
 
 
OBSERVAÇÕES 
 
 “Tecidos” independentes de insulina para a entrada de glicose: cérebro, hemácias, rim, fígado e ilhotas de 
Langerhans (pâncreas). 
 As reações de síntese e degradação de glicogênio ocorrem no citosol. 
 Reservas de glicogênio em um adulto normal: cerca de 100 g no fígado e 300 g no músculo. 
 A glicemia é mantida exclusivamente pelo glicogênio hepático até 8 horas após a última refeição. 
 
 
ROTEIRO DE ESTUDO OBRIGATÓRIO 
 
 
01. O glicogênio é um polímero de glicose e constitui uma forma de reserva deste açúcar. Com essa informação 
responda: 
a) Localização destas reservas em mamíferos. 
b) Papel do glicogênio. 
02. Considerando as enzimas: glicose 6-fosfatase e glicogênio fosforilase, compare: 
a) Reação em que cada enzima atua. 
b) Produto de catálise de ambas enzimas. 
c) O que há de comum entre as reações catalisadaspor estas enzimas. 
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03. Sendo o glicogênio uma macromolécula intensamente ramificada, mostre em quais pontos da molécula atua a enzima 
glicogênio fosforilase. 
04. Em relação à síntese de glicogênio: 
a) Citar o gasto de ATP por molécula de glicose incorporada no polímero do Glicogênio. 
b) Em que compartimento celular ocorre à síntese? 
05. Descrever a ação da insulina sobre o metabolismo de carboidratos quanto a: 
a) Permeabilidade da célula à glicose. 
b) Síntese de glicogênio. 
06. Qual o principal função do glicogênio hepático e muscular? 
07. Qual o primeiro passo para a síntese de glicogênio ? 
08. Citar o gasto de ATP por molécula de glicose incorporada na molécula de glicogênio. 
09. Em que compartimento celular ocorre a degradação e a síntese de glicogênio? 
10. Quais as funções da Vias das Pentoses?