Glicólise: Via Metabólica da Glicose

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BIOQUÍMICA – Rafaela Negri 
 
Glicólise
-Via glicolítica se expressa em todas os tipo 
celulares do nosso corpo 
-Principal rota oxidativa da glicose 
-Foi a primeira via metabólica a ser elucidada e 
entendida 
-É uma das principais rotas de produção de ATP 
nas células, pois o ATP pode ser formado na 
presença ou ausência de O2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rota Biossintética 
-Intermediários da via glicolítica podem originar 
outros compostos, dependendo do tecido e do 
estado metabólico. O fígado é o principal local das 
reações biossintéticas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Origem da glicose: 
-A Glicose pode ser obtida da dieta alimentar, da 
síntese endógena (gliconeogênese), ou das 
reservas internas (glicogênio e sangue). Os 
carboidratos fornecem de 50% ou mais das 
calorias da dieta, sendo a glicose o principal 
glicídio. 
-Outros monossacarídeos podem ser oxidados a 
partir da sua conversão a intermediários da via 
glicolítica. 
 
Fase preparatória: 
-Gasto de duas moléculas de 
ATP para converter uma 
molécula de glicose em duas 
moléculas de gliceraldeido-3-
fosfato 
-Conversão da glicose a glicose-
6-fosfato: 
-Catalisada pela hexocinase. 
-A fosforilação da glicose à 
glicose-6-fosfato a destina para 
o metabolismo dentro das 
células, não necessariamente 
para a via glicolítica. A glicose-6-
fosfato não é produzida pela glicogenólise ou 
pela via das pentoses. 
-A glicose-6-fosfato não pode ser transportada 
de volta através da membrana, pois não há 
carreadores específicos para ela, além de ser 
muito polar para se difundir através da porção 
lipídica da membrana 
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-A fosforilação irreversível da glicose retém esta 
molécula no citosol, assegurando o seu 
metabolismo 
-A fosforilação ocorre em C6, já que C1 é um 
grupo carbonil e não pode ser fosforilado 
-A isoenzima encontrada no parênquina hepático 
e nas células β do pâncreas é chamada de 
glicocinase (ou hexocinase D ou tipo IV). Ela tem 
um Km muito mais alto do que a hexocinase, 
funcionando apenas quando a [glicose] intracelular 
está alta (como logo após à uma refeição rica 
em carboidratos). Por outro lado, a hexocinase 
funciona mesmo quando a [glicose] intracelular 
for baixa, garantido o seu metabolismo. 
 
 
 
 
 
 
 
-A expressão de GLUT2 e de glicocinase 
possibilitam: 
(1) às células β do pâncreas, o funcionamento 
como um sensor de glicose para a secreção de 
insulina; 
(2) às células hepáticas, a captação de glicose e 
manutenção da glicemia, durante a hiperglicemia. 
 
-Isomerização da glicose-6 fosfato em frutose-6-
fosfato: 
-A isomerização é fundamental: o rearranjo dos 
grupos carbonil (agora em C2) e hidroxil (agora 
em C1) é condição necessária para as duas 
próximas etapas, a fosforilação da hidroxila de C1 
e a clivagem entre C3 e C4, gerando dois 
produtos de 3 carbonos e fosforilados 
 
 
 
-A reação da fosfofrutocinase-1 (PFK-1), de forma 
irreversível, destina a glicose para a via glicolítica. 
O C1, agora com o hidroxil, pode ser fosforilado. 
Isto garante que os dois produtos de clivagem de 
ligação C3 e C4 (próxima etapa) sejam 
fosforilados e interconversíveis 
 
-Quebra da Frutose-1,6-Bisfosfato: 
-A isomerização da glicose-6-P em frutose-6-P 
reposiciona a carbonila próximo ao carbono 3, 
sendo essencial para a clivagem da molécula de 
frutose-1,6-bisP em duas moléculas de 3 carbonos 
fosforilados e interconverssíveis (catalisada pela 
enzima aldolase). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-Isomerização da Di-hidroxicetona-fosfato: Para 
cada mol de glicose que entra na glicólise, 2 
moles de gliceraldeído-3-P seguem na via (Di-
hidroxicetona-fosfato transformada em 
gliceraldeído-3-P pela isomerase) 
 
Fase de pagamento ou produção: 
-Conversão oxidativa do 
gliceraldeido-3-fosfato em 
piruvato, ocorrendo a produção 
de NAD reduzido e ATP e nível 
de substrato 
-Fosforilação do gliceraldeído-3-
P a 1,3-BPG: 
- É a oxidação do grupo aldeído 
do gliceraldeído-3-fosfato à 
anidrido de ácido carboxílico 
com ácido fosfórico (acil-fosfato), 
catalisada pela enzima gliceraldeido-3-fosfat 
desidrogenase formando o 1,3bisfosfoglicerato, 
cuja energia de hidrólise é muito alta. Neste 
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processo, ocorre a transferência de elétrons para 
o NAD acoplada à ligação de um Pi ao grupo 
carboxila, formado NADred. 
 
 
-1ª Fosforilação em Nível de Substrato: 
-O fosfato de alta energia em C1 do 1,3-BPG 
conserva boa parte da energia livre produzida 
pela oxidação do gliceraldeído-3-P. A energia 
deste fosfato impele a síntese de ATP. A 
transferência do fosfato para o ADP é, portanto, 
um processo energeticamente favorável (a 
reação é fisiologicamente reversível). A reação 
repõe as duas moléculas de ATP consumidas na 
fase preparatória (para cada glicose, duas 
moléculas de 1,3-BPG são geradas) 
-Catalisada pela enzima fosfoglicerato-cinase 
- O 3-fosfoglicerato possui um grupo carboxílico 
que se dissocia imediatamente. A ionização e as 
estruturas ressonantes tornam o produto mais 
estável do que o reagente. 
OBS: 
* Intoxicação por Arsênico: O arsênico (arsenato 
– AsO4 -2) liga-se a grupos sulfidril, podendo 
impedir a produção líquida de ATP e NADH, 
durante a glicólise. Ele compete com o fosfato 
inorgânico como substrato da gliceraldeído3-
fosfato-desidrogenase, formado um complexo 
que se hidrolisa espontaneamente, produzindo 3-
fosfoglicerato, sem gerar NADH e ATP. 
* O 2,3-Bisfosfoglicerato: Nos eritrócitos, parte do 
1,3-BPG é convertida em 2,3-BFG pela ação da 
enzima bisfosfoglicerato-mutase. O 2,3-BFG está 
presente em alta concentração nos eritrócitos e 
em pouquíssima quantidade nas demais células. 
Nos eritrócitos, o 2,3- BFG reduz a afinidade da 
hemoglobina pelo oxigênio. A concentração 
deste está aumentada na hipóxia e em grandes 
altitudes, facilitando a liberação de O2 para os 
tecidos. Será gerado a partir do 1,3-
bisfosfoglicerato, pela ação da enzima 
bisfoglicerato-mutase 
-Conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato: 
-Catalisada pela enzima fosfoglicerato-mutase 
-Deslocamento do fosfato para o segundo 
carbono (formando o 2-fosfoglicerato) 
 
-Formação de Fosfoenolpiruvato (PEP): 
- O deslocamento do fosfato para o segundo 
carbono (formando o 2-fosfoglicerato) somado à 
saída de uma molécula de água, converte a 
ligação fosfato de baixa energia do 3- 
fosfoglicerato em uma ligação fosfato de alta 
energia do PEP, que contém um enol fosfato de 
alta energia. A desidratação redistribui a energia 
dentro da molécula do 2- fosfoglicerato, gerando 
PEP. A reação é reversível, apesar do PEP ser 
um composto de alta energia 
 
-2ª Fosforilação em Nível de Substrato: 
-Catalisada pela piruvato-cinase 
-A ligação de enolpiruvato é uma ligação rica em 
energia, assim a transferência do fosfato do PEP 
para o ADP é termodinamicamente favorável 
 
-A hidrólise do fosfoenolpiruvato (PEP) é seguida 
de tautomerização espontânea do produto. A 
tautomerização não é possível no PEP, sendo o 
produto de hidrólise mais estável que o reagente. 
O Pi é estabilizado por ressonância 
 
 
 
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Destinos do Piruvato: 
-O NADH produzido pela glicólise, na reação da 
gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, deve ser 
oxidado, para dar continuidade à via. Há duas 
alternativas para a oxidação do NADH: 
-uma rota aeróbica, que utiliza os sistemas de 
lançadeiras de elétrons(já que o NADH não 
consegue atravessar a membrana mitocondrial) 
-uma rota anaeróbica (sem o uso de oxigênio), 
na qual o piruvato é reduzido a lactato pela 
enzima lactato desidrogenase 
A lançadeira de glicerol-3-fosfato: 
-É a principal forma de transporte na maioria dos 
tecidos, especialmente no músculo esquelético e 
no encéfalo 
-Haverá formação de 1,5 ATP por NAD que vem 
da via glicolítica, pois o FAD que irá transportar 
os elétrons para a cadeia respiratória 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lançadeira de Malato-Aspartato: 
-Muitos tecidos possuem os dois sistemas de 
lançadeira de elétrons. 
-A lançadeira malato-aspartatoé encontrada 
especialmente no fígado, rim e coração 
--Haverá formação de 2,5 ATP por NAD que 
vem da via glicolítica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Produção de Acetil-CoA: 
-O destino do piruvato depende da capacidade 
oxidativa das células, ou seja, da rota utilizada para 
o oxidação do NADH. Se o NADH for oxidado na 
rota aeróbica, via sistema de lançadeiras de 
elétrons, o piruvato é convertido em acetil-CoA 
pelo complexo piruvato desidrogenase. 
-A reação se processa na matriz mitocondrial 
-O complexo piruvato desidrogenase é 
semelhante ao complexo α-cetoglutarato 
desidrogenase, realizando a descarboxilação 
oxidativa do piruvato 
 
 
 
 
 
 
Formação de Lactato: 
-Quando a capacidade 
oxidativa das células é 
limitada o NADH é oxidado 
a NAD, no citosol, a partir 
da redução do piruvato a 
lactato pela pela enzima 
lactato desidrogenase 
(LDH) 
Produção de ATP pela Via Glicolítica: 
-Na glicólise anaeróbica (Até piruvato): 
formação líquida de 2ATP em nível de substrato 
-Na glicólise aeróbica há a formação de: 
-Até 2 piruvato -> 2 ATP em nível de substrato 
-De 2 piruvato a 2 Acetil- CoA -> 2,5 ATP x 2 
= 5 ATP 
-Oxidação de 2 Acetil-CoA no Ciclo de Krebs -> 
10 x 2 = 20 ATP = 27 ATP + 
-2 NADH da via glicolítica para Lançadeira 
Glicerol-P -> 1,5 ATP x 2 = 3 ATP 
-3 + 27 = TOTAL 30 ATP 
OU 
2 NADH da via glicolítica para Lançadeira Malato-
Aspartato -> 2,5 ATP x 2 = 5 ATP 
-5 + 27 = TOTAL 32 ATP 
 
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Glicólise Aeróbica X Glicólise Anaeróbica 
-Para produzir a mesma quantidade de ATP por 
unidade de tempo a partir de glicólise anaeróbica 
que a oxidação aeróbica completa da glicose até 
CO2 e água, a glicólise anaeróbica deve ocorrer 
a aproximadamente 15 vezes mais rápido e 
utilizar cerca de 15 vezes mais glicose. Isto é 
possível graças a elevada expressão das enzimas 
glicolíticas 
Isoformas de LDH 
-A LDH é um tetrâmero formado pelas 
subunidades M (isoformas do músculo) e H 
(isoformas do coração): M4 , M3H1 , M2H2 , 
M1H3 e H4 . 
-A isoforma M4 , facilita a conversão de piruvato 
em lactato. 
-A isoforma H4 facilita a conversão de lactato em 
piruvato 
Formação de Lactato: 
-A produção de lactato ocorre, especialmente, 
no cristalino e córnea do olho, na medula renal, 
nos testículos, nos leucócitos, nos eritrócitos e no 
músculo esquelético. 
-Estes tecidos (ou células), em geral, apresentam 
baixa demanda de ATP, alta [enzimas glicolíticas], 
pouca vascularização e/ou são privados de 
mitocôndrias 
-No músculo, durante o exercício intenso, quando 
a demanda celular de energia ultrapassa a 
capacidade oxidativa da cadeia respiratória e a 
velocidade de produção de ATP pela fosforilação 
oxidativa, a razão NADH/NAD aumenta, 
direcionando o excesso de piruvato para ser 
reduzido a lactato. O lactato, portanto, acumula-se 
no músculo, causando uma redução no pH, 
podendo levar a dores musculares. O lactato 
pode difundir-se para o sangue e ser substrato 
para a gliconeogênese hepática 
*Acredita-se que as cãibras possam ser 
provocadas por um desequilíbrio de eletrólitos 
devido à sudorese 
Consumo de Lactato: 
-O lactato (produzido no músculo esquelético ou 
em outros tecidos dependentes de glicólise 
anaeróbica) é captado pelo fígado e coração (em 
ambos a razão 
-No fígado, o piruvato pode gerar glicose, via 
gliconeogênese, para manter a glicemia. Ou, 
ainda, pode ser convertido em acetil-CoA. A 
acetil-CoA será oxidada no ciclo de Krebs 
NADH/NAD é mais baixa), sendo oxidado a 
piruvato 
-O músculo cardíaco, devido ao seu alto 
conteúdo de mitocôndrias, utiliza o lactato como 
combustível, convertendo-o em piruvato (este 
será convertido em acetil-CoA, que será oxidada 
no ciclo de Krebs) 
-A circulação de lactato e glicose entre o fígado 
e os tecidos periféricos é chamada de Ciclo de 
Cori 
-Durante o descanso ou recuperação, ocorre a 
gliconeogênese (FÍGADO) e a glicogênese 
(FÍGADO e MÚSCULO). O O2 vai sendo 
consumido em taxas gradualmente menores, até 
a velocidade da respiração 
voltar ao normal. Este excesso 
de O2 consumido na 
recuperação corresponde à 
reposição do débito de 
oxigênio, sendo a quantidade 
de O2 necessária para suprir 
de ATP a gliconeogênese e 
para regenerar os glicogênios 
hepático e muscular gastos 
durante o exercício. 
Acidose Lática 
-Concentrações elevadas de lactato no plasma 
levam a uma condição denominada de acidose 
lática. 
-A acidose lática pode ocorre quando há uma 
falha no suprimento de oxigênio aos tecidos, 
resultando em um prejuízo na síntese de ATP. 
Neste caso, as células utilizam a glicólise 
anaeróbica para sobreviver, gerando ácido lático 
como produto final. 
O ácido lático rapidamente se dissocia no pH 
intracelular (pH = 7,35 e pKa para ácido lático = 
3,85). O lactato e o H+ produzidos, são 
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transportados para fora da célula por 
transportador específico de membrana. 
-A acidose lática ocorre quando há colapso no 
sistema circulatório, como no infarto do 
miocárdio, embolia pulmonar, hemorragia não 
controlada e choque 
 
Correlações clinicas: 
-Em muitos tipos de tumores, a captação e a 
degradação de glicose ocorrem cerca de 10 
vezes mais rápido do que em tecidos normais. 
-A maior parte das células tumorais crescem em 
hipóxia, até que ocorra vascularização do tecido 
tumoral em crescimento. Células localizadas a 
mais de 100 a 200µm dos capilares mais próximos 
são, portanto, dependentes de glicose para 
obtenção de energia. Nestas células a via 
glicolítica anaeróbica ocorre em grande 
velocidade. Quanto mais agressivo o tumor maior 
é a taxa de glicólise. 
-Há um aumento na síntese das enzimas 
glicolíticas e dos transportadores GLUT1 e 
GLUT3, via expressão de HIF-1 (fator de 
transcrição induzível por hipóxia). O HIF-1 também 
induz a síntese de VEGF (fator de crescimento 
vascular endotelial), que estimula os crescimento 
de vasos em direção ao tumor. 
-Células com a proteína supressora de tumor 
p53* mutada são deficientes no transporte de 
elétrons mitocondrial, o que as torna 
dependentes da glicólise para produção de ATP. 
-Além desta dependência da glicólise, as células 
tumorais desenvolveram tolerância ao pH ácido 
extracelular, causado pela acidose lática 
 
Redução a etanol (microorganismos): 
-Redução do piruvato a etanol em 
microorganismos. Tanto na fermentação lática 
quanto na alcoólica a relação H:C é a mesma da 
glicose (H:C= 12/6=2), todavia a extração de 
energia é suficiente para o rendimento 
energético de 2 moles de ATPs 
 
 
 
Outros Destinos do Piruvato 
-Reposição de intermediários 
do ciclo de Krebs, via reação 
da piruvato carboxilase, a 
principal reação anaplerótica 
-Produção de alanina por 
transaminação* (para a síntese 
proteica ou transporte de 
amônia do músculo para fígado – ciclo glicose 
alanina) 
-Produção de ácidos graxos (na dieta rica em 
glicídios) 
Regulação da glicólise: 
-Vai ocorrer em todos os passos irreversíveis 
Hexocinase: 
-Passo irreversível 
-Usa energia do ATP 
-Prende a glicose na célula 
-Destina a glicose para o metabolismo 
-Inibida pela glicose-6-P, produto da reação, que 
se acumula quando seu metabolismo estiver 
reduzido 
Glicocinase (GK): 
-Passo irreversível 
-Expressa no fígado e células β pancreáticas 
-Usa energia do ATP 
-Prende a glicose na célula 
-Destina a glicose para o metabolismo. 
-Não é inibida pela glicose-6-P 
-Inibida indiretamente pela frutose-6-P (que está 
em equilíbrio com a glicose-6-P) 
-Estimulada pela glicose 
-A proteína reguladora da glicocinase (PRGCK) 
está presente no núcleo, e inibe a atividade da 
glicocinase por meio de uma ligação reversível. 
Na presença de frutose-6-P a glicocinase é 
translocada ao núcleo e é inativada pela PRGCK. 
-Quando há aumento da captação de glicose (na 
hiperglicemia), a glicose induz à liberação da 
glicocinase da PRGCK. A glicocinase vai ao citosol 
e forforila a glicose 
Fosfofrutocinase-1 (PFK-1) 
-Passo irreversível 
-Usa energia do ATP 
-Destina a glicose para a via glicolítica 
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-Possui 2 sítios alostéricos inibidores (1 para ATP 
e 1 para citrato) e 2 sítios alostéricos ativadores (1 
para AMP e 1 para Fru-2,6-BisP) 
-É inibida por níveis elevados de ATP (baixo 
consumo de energia) e citrato (a inibição por 
citrato irá favorecer a utilização de glicose para a 
síntese de glicogênio, e reduzir a via glicolítica, 
durante a oxidação de ácidos graxos). 
-É ativada por frutose-2,6-bisfosfato (principal 
forma de ativação) e altas concentrações de 
AMP (ocorre quando há consumo de energia. 
Pequeno aumento na [AMP] afeta a enzima, pois 
na célula [ATP] > [AMP]) 
A frutose 2,6-bisfosfato (frutose 2,6-bisP) é o 
mais potente ativador da PFK-1, ativando-a 
mesmo quando os níveis de ATP estão elevados. 
-A frutose-2,6-bisP não é intermediário da 
glicólise. É formada pelo complexo 
fosfofrutocinase-2 (PFK- 2/FBP-2), uma enzima 
bifuncional, que possui tanto atividade cinásica 
(domínio cinase: PFK-2), formando frutose 2,6-
bisP, quanto atividade fosfatásica (domínio 
fosfatase: frutose-bisP-fosfatase-2, FBP-2), 
desfosforilando a frutose 2,6-bisP e formando 
frutose-6-P. 
-Os níveis de insulina e glucagon regulam a 
atividade desta enzima. 
Piruvato-Cinase (PK) 
-Passo irreversível 
-Gera ATP em nível de substrato 
-No fígado, é ativada por frutose-1,6-bisP, produto 
da PFK-1. O aumento da atividade da PFK- 1 
resulta no aumento da atividade PK (regulação 
por proação) 
-No fígado, é inibida por fosforilação (via PKA) 
- No cérebro e músculo, as isoformas da PK não 
possuem sítios alostéricos, não contribuindo para 
a regulação da glicólise nestes tecidos 
Piruvato-Desidrogenase (PDH) 
-Passo irreversível 
-Descarboxilação oxidativa do piruvato 
-A atividade da PDH é regulada pela velocidade 
de produção/consumo de energia (ATP), sendo 
inibida por NADH e acetil-CoA 
 
Regulação Hormonal por Transcrição 
Gênica/Síntese Proteíca 
-O consumo regular de uma refeição rica em 
carboidratos ou a administração regular de 
insulina aumentam a transcrição gênica e a 
síntese da GK, PFK-1, PK 
-Por outro lado, quando o glucagon plasmático 
está elevado e a insulina baixa, a transcrição 
gênica e a síntese destas enzimas estão 
diminuídas