Metabolismo de Carboidratos - Glicólise, gliconeogênese

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 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
Compreende as seguintes rotas: 
 REGULAÇÃO HORMONAL 
Também ocorre no metabolismo dos ácidos graxos, tanto 
no catabolismo como anabolismo. 
GLUCAGON 
Hormônio peptídico sintetizado no pâncreas quando o 
organismo precisa obter energia (modo catabólico). 
Baixo nível de glicose => síntese de glucagon. 
Induz a glicogenólise e gliconeogênese no fígado. 
Também pode-se usar a gordura do tecido adiposo 
(outra via de metabolismo). 
INSULINA 
Hormônio peptídico sintetizado no pâncreas. 
Após refeições, quando há um alto nível de glicose no 
sangue, induz à ação anabólica. 
Induz a glicólise e glicogênese (no fígado). 
ADRENALINA 
Catecolamina sintetizada nas glândulas supra-renais. 
Produzida rapidamente em resposta a perigo. 
Ativa a glicólise e glicogenólise no músculo. 
INSULINA E GLUCAGON SINALIZAM A INGESTÃO OU 
NÃO DE ALIMENTO, E A ADRENALINA SINALIZA PERIGO. 
 GLICÓLISE 
 
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Formada por 10 reações enzimáticas: 7 reversíveis e 3 
irreversíveis. 
As 3 reações irreversíveis são pontos de regulação. 
Intermediários precisam estar fosforilados para passar 
pela membrana e serem sinalizados. 
 REAÇÕES DA GLICÓLISE 
FASE PREPARATÓRIA 
1. Fosforilação da glicose (hexoquinase). 
Transportador de membrana da glicose é bidirecional. 
Portanto, ela deve ser fosforilada para não sair da 
célula por esse transportador. 
Reação espontânea e irreversível. 
Com gasto de ATP. 
2. Isomerização de glicose-6-fosfato em frutose-6-
fosfato (fosfoisomerase). 
3. Fosforilação da Frutose-6-fosfato em frutose-1,6-
bifosfato (fosfofrutoquinase-1/PFK-1). 
Enzima alostérica - atividade aumenta na falta de ATP 
ou no aumento de AMPc e ADP. Enzima é inibida 
quando [ATP] for alta. 
Reação irreversível com gasto de ATP. 
Principal ponte de regulação da via glicolítica. 
Compromete a molécula na via glicolítica. 
4 . C l i v a g e m d e f r u t o s e - 1 , 6 - b i f o s f at o e m 
dihidrixiacetona fosfato e gliceraldeído-3-fosfato 
(aldolase). 
5. Conversão de dihidroxiacetona fosfato em seu 
isômero gliceraldeído-3-fosfato (triose fosfato 
isomerase). 
Reversível, podendo formar a dihidroxiacetona fosfato 
quando a [ATP] estiver muito alta. 
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FASE DE PAGAMENTO 
6. Oxidação e fosforilação do G3P em 1,3-
b i f o s f o g l i c e r a t o ( g l i c e r a l d e í d o - 3 - f o s f a t o 
desidrogenase). 
Redução de duas moléculas de NAD+ em NADH (um 
para cada G3P). 
7. Fosforilação de ADP por 1,3-bifosfoglicerato 
(fosfoglicerato quinase). 
Formação de 2 ATP (1 para cada 1,3-bifosfoglicerato). 
Gera também 3-fosfoglicerato. 
8. Conversão de 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato 
(fosfoglicerato mutase). 
 
9 . D e s i d r at a ç ã o d e 2 - f o s f o g l i c e r t a d o e m 
fosfoenolpiruvato (enolase). 
10. Formação de ATP por transferência de fosfato do 
fosfoenolpiruvato para o ADP (piruvato quinase). 
Reação irreversível. 
Formação total de 2 ATP. 
 BALANÇO ENERGÉTICO 
 Há uma fase temporária de inversão de energia, mas o 
balanço final é positivo 
Glicólise 
Gasta 2 ATP e produz 4 = 2 ATP + 2 NADH 
Oxidação total da glicose: glicólise + ciclo de 
Krebs + fosforilação oxidativa = 38 ATP 
Destinos do piruvato após a glicólise 
Condições aeróbicas: entra no ciclo de Krebs na 
mitocôndria e segue o catabolismo até a cadeia 
transportadora de elétrons, gerando 38 moléculas de ATP. 
Condições anaeróbicas: obtêm-se 2 moléculas de ATP 
pela fermentação. 
Fermentação láctica: a partir do piruvato obtém-se 
lactato. 
Fermentação alcoólica: a partir do piruvato, obtém-
se etanol e CO2. 
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A fermentação é a única forma de obter energia a partir dos 
intermediários da gl icól ise (NADH) em alguns 
microrganismos como leveduras. 
Outros açúcares metabolizados pela glicólise 
Frutose: proveniente principalmente da sacarose. 
Metabolização principalmente no fígado. 
Fosforilada em frutose-1-fosfato e então clivada em 
dihidroxiacetona fosfato + gliceraldeído. 
Gliceraldeído é fosforilado em G3P para entrar na 
glicólise. 
Excesso de frutose na dieta pode levar a diabetes tipo 
2, obesidade e esteatose hepática. 
Escapa do principal reação de regulação da 
glicólise (fosfofrutoquinase), levando a uma 
produção não controlada de piruvato e, enfim, excesso 
de ácidos graxos. 
Leva a esteatose hepática que pode virar cirrose e 
falência hepática. 
Galactose: componente da lactose e sacarose. 
Entra na reação 2, como glicose-6-fosfato, após 4 
reações para convertê-la. 
 1. Fosforilação da galactose. 
 2. Transferência de galactose por UDP. 
 3. Rearranjo de grupo OH na galactose para formar 
glicose-1-fosfato por uma epimerase. 
 4. Glicose-1-fosfato é convertida em glicose-6-
fosfato pela fosfoglicomutase. 
Galactosemia: deficiência na enzima galactose-1-
fosfato irídio transferase. 
Galactose é transformada em galactitol (um álcool) 
por uma reação redox. 
Ocorre principalmente em bebês por sua 
dependência de leite. 
Pode causar cataratas, hipertrofia do fígado e 
retardo mental. 
 
 REGULAÇÃO DA GLICÓLISE 
Enzimas de mobilização: mobilizam a glicólise, se há 
glicose, há glicólise. 
Enzimas de velocidade: mudam a velocidade das reações. 
AMPc e ADP ativam as reações (indicam que há falta de 
energia). 
ATP e alguns intermediários metabólicos de síntese 
inativam a glicólise (indicam estado de alta energia). 
Glicogênio fosforilase: primeira enzima que atua 
quebrando glicogênio em glicose, formando glicose-1-
fosfato. 
MÚSCULO 
Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) é o passo de maior 
controle da via. 
Controle alostérico por ATP e pH. 
ATP é um inibidor alostérico da PFK-1: se liga à enzima 
e diminui sua afinidade pelo substrato (F6P). 
AMPc é um ativador alostérico de PFK-1: compete com 
o ATP pelo mesmo sítio e catalisa a reação de F6P em 
F1,6P. 
Diminuição do pH inibe a PFK-1 pelo aumento do 
efeito do ATP: aumento de [lactato] quando o músculo 
está fazendo metabolismo anaeróbio leva a dano 
muscular, portanto a inibição da glicólise é preferida 
para proteger o tecido muscular. 
Hexoquinase 
Regulação alostérica . 
Piruvato quinase 
Inibido alostericamente por ATP. 
Ativado por frutose-1,6-bifosfato. 
FÍGADO 
Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) também é o passo de 
maior controle da via. 
Citrato: inibidor da PFK-1. Formado da acetil-CoA, 
produto do metabolismo do piruvato, sinaliza níveis 
suficientes de precursores. 
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Frutose-2,6-bifosfato: maior ativador de PFK-1 no 
fígado. 
Glicemia alta após alimentação causa acúmulo de 
frutose-6-fosfato pela glicólise. 
Glicólise é acelerada no fígado quando há muito 
frutose-2,6-bifosfato. 
Hexoquinase 
Isoforma hepática: glicoquinase. 
Glicoquinase tem Km 50x maior para glicose do que a 
hexoquinase, o que significa que a glicose só é 
convertida em G6P quando está muito abundante 
(após alimentação). Isso permite que o cérebro e 
músculo usem a glicose primeiro. 
Glicoquinase não é inibida por G6P, o que permite o 
fígado a usar o excesso de glicose do sangue para não 
se desperdiçar. 
Piruvato quinase 
Isoforma L controlada por fosforilação. 
Quando a glicemia está baixa, há fosforilação da 
piruvato quinase. 
 GLICONEOGÊNESE 
Ocorre principalmente no fígado, mas também no córtex 
renal. 
Síntese de glicose a partir do piruvato. 
Maioria das reações são o inverso da glicólise. 
EXCEÇÕES - REAÇÕES IRREVERSÍVEISConversão de piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP) 
Reversão da reação da piruvato quinase na glicólise. 
1. Conversão de piruvato em oxaloacetato (piruvato 
carboxilase) na mitocôndria. 
2. Conversão de oxaloacetato em malato na 
mitocôndria. 
3. Passagem do malato da mitocôndria para o 
citoplasma. 
4. Conversão de malato em oxaloacetato no 
citoplasma. 
5. Conversão de oxaloacetato em fosfoenolpiruvato 
pela fosfoenolpiruvato carboxiquinase. 
Conversão de frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-
fosfato 
Reversão da reação da fosfofrutoquinase-1 na 
glicólise. 
Hidrólise de F-1,6P em F-6-P pela frutose-1,6-
bifosfatase. 
Conversão de glicose-6-fosfato em glicose 
Reversão da reação da hexoquinase na glicólise. 
Hidrólise de G6P em glicose pela glicose-6-
fosfatase. 
 GLICOGÊNESE 
Síntese de glicogênio. 
Glicose é convertida em G6P pela hexoquinase/
glicoquinase, 
G6P convertido em G1P pela fosfoglicomutase, passando 
pelo intermediário G1,6P. 
G1P convertido em UDP-glicose pela UDP-glicose 
pirofosforilase. 
Glicogenina (enzima) cria cadeias iniciais curtas de 
glicogênio. 
Glicogênio sintase adiciona UDP-glicose ao terminal 
não redutor da cadeia crescente de glicogênio, formando 
mais ligações α(1→4) . 
Ramificações são feitas pela enzima ramificadora de 
glicogênio, que transfere finais da cadeia para partes 
anteriores, por ligações α(1→6) . 
 GLICOGENÓLISE 
Quebra do glicogênio em moléculas de glicose. 
Glicogênio fosforilase: ataque por grupo fosfato em 
uma ligação glicosídica, removendo o resíduo do terminal 
não redutor gerando uma glicose-1-fosfato (G1P). 
G1P é convertida em G6P pela fosfoglicomutase. 
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Glicose-6-fosfatase (principalmente no fígado, não há 
no músculo) hidrolisa G6P, gerando glicose. 
 VIA DAS PENTOSES FOSFATO 
G6P é oxidado e doa elétrons para o NADPH resultando 
em um açúcar pentose. 
NADPH e pentoses usados na proliferação celular. 
NADPH também é utilizado na síntese de ácidos graxos e 
redução de espécies reativas de oxigênio, reduzindo sua 
toxicidade.