VIA GLICOLÍTICA, FERMENTAÇÃO E VIA DAS PENTOSES

Prévia do material em texto

Laira Lorraine Agostinho NºUSP 10282690 
 
BIOQUÍMICA II – METABOLISMO HUMANO 
ESTUDO DIRIGIDO VIA GLICOLÍTICA, FERMENTAÇÃO E VIA DAS PENTOSES 
 
1) Via glicolítica (VG) 
1.1 Conceitue a VG e defina seu objetivo. 
R: A via glicolítica consiste em uma via metabólica geradora de ATP (energia), que 
também produz intermediários para síntese de outros componentes e é responsável por 
regenerar NADH. Ela acontece no citosol das células e transfere a energia presente nas 
ligações da molécula de glucose (não só glucose, vários carboidratos são substratos da 
via glicolítica), a partir da oxidação, para outros compostos energéticos. A glicólise é 
composta por uma sequência de dez reações catalisadas por enzimas que são divididas 
em duas fases: a fase preparatória- fosforilação da glucose e sua conversão em 
gliceraldeído-6-fosfato e a fase de compensação- conversão oxidativa do gliceraldeído-
3-fosfato em piruvato e formação aclopada de ATP e NADH. 
1.2 Cite as moléculas de carboidratos que podem ser oxidadas na VG e explique 
porque elas podem ser substrato dessa via. 
R: A glucose não é a única hexose que entra na glicólise. Várias D-hexoses, incluindo 
a frutose, a galactose e a maltose, podem entrar na glicólise. Dissacarídeos como 
sacarose, lactose e trealose também podem ser substratos da via glicolítica, já que eles 
são convertidos a um derivado fosforilado, como: glucose-6-fosfato, frutose-6-fosfato ou 
frutose-1-fosfato. Essas moléculas podem ser oxidadas porque serão transformadas em 
intermediários da via glicolítica, podendo então, serem oxidadas até piruvato. 
1.3 Explique quais as fases da via, porque ela é dividida em fases e copie as 
reações da VG. 
R: A via glicolítica é composta por dez etapas enzimáticas que são divididas em duas 
fases: 
A fase preparatória ou fase de investimento, onde há o “investimento de ATP- gasto 
energético”, é assim chamada, pois nessa fase há gasto de duas moléculas de ATP, 
nela a glucose é fosforilada e clivada formando duas moléculas de triose, o 
gliceraldeído-3-fosfato. Essa fase é composta pelas cinco etapas iniciais. 
Já na fase compensatória ou fase de pagamento, as duas moléculas de gliceraldeído-
3-fosfato são convertidas a piruvato com a simultânea produção de quatro moléculas de 
ATP, compensando o gasto energético da fase anterior. Essa fase é composta pelas 
cinco etapas finais. 
A glicólise é dividida em fases porque há dois momentos diferentes, o primeiro 
(preparatório) onde há gasto energético e o segundo (compensatório) que há ganho de 
energia. 
 
 
 
1.4 Cite quais são os produtos da VG. 
R: Os produtos da via glicolítica a partir de uma molécula de glucose são: duas 
moléculas de piruvato, duas moléculas de ATP, duas moléculas de NADH, duas 
moléculas de H2O e dois H+. 
1.5 Cite os pontos de controle VG e explique como eles são controlados. 
R: A via glicolítica é regulada de forma coordenada com outras vias geradoras de 
energia para assegurar um suprimento constante de energia e também para manter 
quantidades adequadas dos intermediários glicolíticos que possuem papéis 
biossintéticos. O ajuste necessário na velocidade da glicólise é alcançado pela 
integração complexa entre o consumo de ATP, a regeneração de NADH e a regulação 
alostérica de algumas enzimas glicolíticas, como: 
 A enzima HEXOCINASE – fosforilação da glucose em glucose-6-fosfato (etapa 1), 
reação irreversível. A reação de hexocinase utiliza uma ligação do ATP de alto poder 
energético e forma um composto de baixo poder energético, que é a glicose-6-
fosfato. Por apresentar uma inibição pelo produto, a hexocinase para de funcionar logo 
que uma quantidade significativa de glicose-6-fosfato é produzida e permanece inativa 
até que o nível dessa molécula reduz como resultado de seu uso por outras reações. 
Pode-se inferir que a hexocinase é uma enzima reguladora, na qual a glicose-6-fosfato 
é tanto o substrato como o regulador alostérico. 
 A enzima FOSFOFRUTOCINASE-1 (PFK-1) – fosforilação da frutose-6-fosfato a 
frutose-1,6-bifosfato (etapa 3), é um importante sítio de regulação metabólica porque a 
atividade desta enzima pode ser aumentada ou reduzida por um certo número de 
metabólitos comuns. Tais efeitos são do tipo alostérico, pois são resultados de uma 
interação entre o metabólito e o catalisador protéico em um sitio diferente daquele onde 
ocorre a catálise. A enzima requer Mg2+ e é específica para frutose-6-fosfato. Sua 
atividade é estimulada pelo ADP e quando há excesso de ATP ela é inibida. Além do 
ATP, o citrato e o isocitrato, podem agir como moduladores inibitórios da 
fosfofrutocinase, atuando assim como efetores negativos. Por outro lado, o AMP, ADP 
e frutose-6-fosfato estimulam a enzima, fazendo papel de efetores positivos. Quando a 
relação ATP/ADP for alta a atividade da enzima fosfofrutocinase é severamente inibida, 
no entanto quando esta mesma relação é baixa a fosfofrutocinase tem sua atividade 
acelerada. Como em condições aeróbicas a relação ATP/ADP é alta, a velocidade da 
reação da fosfofrutocinase é reduzida e consequentemente a glicólise também é 
reduzida. Portanto, a inibição alostérica da fosfofrutocinase, principalmente pelo ATP, é 
o principal mecanismo regulador da glicólise. 
 
A enzima PIRUVATO-CINASE – transferência do grupo fosforil ao fosfoenolpiruvato 
para ADP (etapa 10). Essa reação é um ponto de controle secundário na glicólise. É 
também uma enzima alostérica. Em altas concentrações de ATP, a afinidade aparente 
da cinase do piruvato pelo fosfoenolpiruvato é relativamente baixa e a velocidade da 
reação será igualmente baixa em concentrações normais de fosfoenolpiruvato. Sempre 
que a célula já dispõe de uma concentração de ATP alta, a glicólise é inibida pela ação 
da fosfofrutocinase ou da piruvato-cinase. Por outro lado, em baixas concentrações de 
ATP, a afinidade aparente da piruvato-cinase pelo fosfoenolpiruvato aumenta, este 
comportamento capacita a enzima a transferir o grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para 
o ADP. 
A glicólise também é regulada pelos hormônios glucagon, insulina e adrenalina e por 
variações na expressão de genes de várias enzimas glicolíticas. 
1.6 Calcule a ∆G°’ total da via e explique porque reações energeticamente 
desfavoráveis ocorrem nesta Via. 
R 
 2) Fermentação láctica 
2.1 Conceitue a fermentação lática descrevendo seu objetivo (função) e onde 
ocorre. 
R: A fermentação é um processo anaeróbico (sem a presença de oxigênio) de geração 
de energia. Ela é muito importante, pois, garante a manutenção da energia necessária 
para a vida. A fermentação lática é uma via alternativa utilizada pelo organismo para a 
produção de energia na ausência de oxigênio. Ela ocorre quando os tecidos animais 
não são supridos com oxigênio suficiente para realizar a oxidação aeróbica do piruvato 
e do NADH produzidos na glicólise. Sendo assim, para produzir a energia necessária o 
NAD+ é regenerado a partir de NADH pela redução do piruvato a lactato pela catálise 
da enzima lactato-desidrogenase. Se o NAD+ não fosse regenerado, a célula ficaria em 
falta de aceptor de elétrons para a oxidação de gliceraldeído-3-fosfato, e as reações 
geradoras de energia da glicólise cessariam. O lactato produzido no organismo é 
transportado pelo sangue até o fígado, onde é convertido a glucose (gluconeoênese). A 
fermentação lática ocorre no citosol das células, principalmente nas células do tecido 
muscular e em pequena quantidade nas hemácias e nos rins. 
2.2 Represente através de desenho a reação química envolvida e a descreva. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.3 Cite o destino 
do produto desta fermentação. 
R: O lactato produto da fermentação lática é conduzido via corrente sanguínea para o 
fígado onde é reconvertido pela enzima lactato-desidrogenase à piruvato, e 
transformado em glucose pela gliconeogênese (ciclo de cori). 
 
3) Fermentação alcoólica 
3.1 Conceitue a fermentação alcoólica descrevendo seu objetivo (função)e onde 
ocorre. 
R: A fermentação alcoólica é uma via de produção anaeróbica de energia, que é muito 
importante, pois, é realizada por muitos organismos (leveduras e micro-organismos) que 
ocupam nichos anaeróbicos. E consiste na fermentação da glucose em etanol e CO2, 
ocorrendo em duas etapas. Na primeira, o piruvato é descarboxilado em uma reação 
irreversível catalisada pela piruvato-descarboxilase. Na segunda etapa, o acetaldeído é 
reduzido a etanol pela ação da álcool-desidrogenase, com o poder redutor fornecido 
pelo NADH derivado da desidrogenação do gliceraldeído-3-fosfato. Além da importância 
biológica a fermentação alcoólica também é importante para a produção de diversos 
produtos com aproveitamento comercial como: vinhos, cervejas, pães, etanol 
(combustível), acetona, butanol e também na fabricação de medicamentos (como 
antibióticos). A fermentação alcoólica ocorre no citoplasma das células. 
3.2 Represente através de desenho as reações químicas envolvidas e as descreva. 
R: 
 
 
4) Via das pentoses 
4.1 Conceitue a via das pentoses descrevendo seu objetivo (função) e onde 
ocorre. 
R: A via das pentoses é uma importante via anaeróbica alternativa da utilização de 
glucose na produção de pentoses para biossíntese de nucleotídeos. Nela, ocorre a 
oxidação da glucose-6-fosfato até pentoses-fosfato. Ela não gera ATP, mas sim 
NADPH, agente redutor utilizado para biosintese de ácidos graxos e esteróides 
(colesterol e seus derivados), bem como para a manutenção da integridade das 
membranas dos eritrócitos. A via das pentoses ocorre em duas etapas: fase oxidativa 
onde ocorre a produção de pentoses e fase não oxidativa onde ocorre a interconverção 
de pentoses intermediários da via glicolítica. Ela acontece no citosol das células, 
geralmente em tecidos responsáveis por sintetizar ácidos graxos, como o tecido 
adiposo, glândulas, gônadas e o fígado, a via das pentoses é mais ativa. Também em 
células que estão em rápida divisão, como células da medula óssea, mucosas e até 
tumores, possuem grande atividade da via das pentoses. Por último, células que são 
constantemente expostas a espécies reativas de oxigênio, como eritrócitos e as células 
do cristalino e da córnea, também utilizam-se bastante da via das pentoses afim de 
gerar grandes quantidades de NAPDH, que, sendo um bom redutor, minimiza os efeitos 
deletérios desse oxidante. 
4.2 Explique o que é o ramo oxidativo e não oxidativo da via das pentoses e 
quando cada um deles ocorre. 
R: A via das pentoses é composta por duas fases: a oxidativa e a não oxidativa. A via 
oxidativa é composta por quatro reações, sendo duas delas de oxidação (primeira e 
terceira etapa), cujas reações são essencialmente irreversíveis. Nela, ocorre a 
conversão de glucose-6-fosfato a ribulose-5-fosfato e a redução de NADP+ a NADH. Já 
na via não oxidativa ocorre a reciclagem de pentoses fosfatadas a hexoses. Ocorre a 
epimerização da ribulose-5-fosfato à xilulose-5-fosfato pela ação da enzima ribose-5-
fosfato-epimerase, em seguida, um rearranjo dos esqueletos de carbono, seis 
moléculas de pentose-fosfato são convertidas a cinco moléculas de hexose-fosfato, 
completando o ciclo, permitindo assim, a oxidação de glucose-6-fosfato com a produção 
de NADPH em tecidos que requerem principalmente essa molécula. 
O ramo oxidativo ocorre quando a necessidade da célula das concentrações de NADPH 
e de ribose-5-fosfato são equilibradas. Quando a célula necessita de NADPH e ATP, 
ocorre a fase oxidativa, em que a ribose-5-fosfato produzida é convertida a 
gliceraldeído-3-fosfato e frutose-6-fosfato (pela via não oxidativa), que entram na via 
glicolítica para produzir piruvato. 
E quando a necessidade de NADPH é maior que a de ribose-5-fosfato (como nos 
adipócitos para síntese de ácidos graxos) ocorre o ramo oxidativo juntamente com o 
ramo não oxidativo. 
4.3 Cite os produtos desta via e copie as reações da via. 
R: Os produtos da via das pentoses são: 
-Fase oxidativa 
• NADH (utilizado para produzir glutationa e dar suporte para a biossíntese 
redutora); 
• Ribose-5-fosfato (precursor para nucleotídeos, coenzimas e ácidos nucleicos); 
• CO2. 
-Fase não oxidativa 
https://www.infoescola.com/bioquimica/acidos-graxos/
https://www.infoescola.com/biologia/tecido-adiposo/
https://www.infoescola.com/biologia/tecido-adiposo/
https://www.infoescola.com/anatomia-humana/figado/
https://www.infoescola.com/anatomia-humana/medula-ossea/
https://www.infoescola.com/histologia/mucosa/
https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/oxigenio/
https://www.infoescola.com/sangue/hemacias/
https://www.infoescola.com/visao/cornea/
• Produção de novas moléculas de glucose-6-fosfato a partir das pentoses 
recicladas (que podem ser utilizadas tanto na via de pentoses novamente, como 
em todas as vias de metabolismo da glucose). 
 
 
 
 
 
4.4 Explique como a via das pentoses se integra com a VG. 
R: A via glicolítica e a via das pentoses são ligadas por muitas partes intermediárias, 
não apenas para produzir co-fatores ricos em energia, mas também para gerar 
intermediários para as reações biossintéticas e pelas enzimas compartilhadas. Um 
exemplo dessa integração são as hexoses (frutose-6-fosfato) e trioses (gliceraldeído-3-
fosfato) que são produzidas na via das pentoses e podem ser utilizadas muito facilmente 
pela via glicolítica. 
 Essas vias são integradas pela relação entre o pool de triose-fosfato/pentose-fosfato. 
Na glicólise, após a conversão da frutose-6-fosfato para frutose-1,6-bifosfato, a reação 
seguinte catalisada pela aldolase e depois pela triose-fosfato-isomerase são reversíveis, 
assim como, parte da reação da via das pentoses é também reversível, incluindo o 
passo catalizado pela epimerase da ribulose-5-fosfato, isomerase da ribose-5-fosfato, 
transcetolase e transaldolase. Essas reações de reversibilidade servem para manter o 
pool de triose-fosfato/pentose-fosfato localizado no citosol em equilíbrio. Outra 
integração dessas vias é o gliceraldeído-3-fosfato que é formado pela ação da enzima 
transacetolase que se converte a diidroxiacetona-fosfato pela enzima glicolítica triose-
fosfato-isomerase, e essas duas trioses podem ser unidas pela aldolase formando a 
frutose-1,6-bifosfato. Alternativamente, a triose-fosfato pode ser oxidada a piruvato 
pelas reações glicolíticas. O destino das trioses é determinado pelas necessidades 
relativas das células por pentoses-fosfato, NADPH e ATP. 
Tanto na via glicolítica como na via das pentoses a entrada de glucose-6-fosfato é 
dependente das necessidades momentâneas da célula e das concentrações de NADP+ 
no citosol. Na ausência desse aceptor de elétrons, a primeira reação da via das 
pentoses não pode prosseguir. Quando a célula está convertendo rapidamente NADPH 
em NADP+ nas reduções biossintéticas, o nível de NADP+ se eleva, o que estimula 
alostericamente a glucose-6-fosfato-desidrogenase e, assim, aumenta o fluxo de 
glucose-6-fosfato pela via das pentoses. Quando a demanda por NADPH é menor, o 
nível de NADP+ diminui, consequentemente, a via das pentoses também se reduz e a 
glucose-6-fosfato é utilizada para alimentar a glicólise. Todas as enzimas da via das 
pentoses estão localizadas no citosol assim como as da via glicolítica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências utilizadas para a realização do estudo dirigido: Lehninger, Voet e vídeo 
aulas disponibilizadas.