Metabolismo dos Carboidratos

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 Tipos de metabolismo:
 Anabolismo
o Consome energia
o Construção
o Junção
o Transformação de moléculas mais
simples em mais complexas
 Catabolismo
o Liberação de energia
o Quebra
o Moléculas mais complexas em mais
simples
 Classificação quanto a presença de
oxigênio:
 Anaeróbico
o Sem a presença de oxigênio
o Fora de mitocôndrias
o Fermentação
o Procariotos
o Situações com diminuição na oferta
de oxigênio em eucariotos
 Aeróbico
o Com oxigênio
o Organismos eucariotos
o Precisa de células com mitocôndrias
o Respiração celular
 Respiração celular
 Na perspectiva da bioquímica: é o
momento em que há quebra de
ligações afim de produzir energia, essa
energia é aproveitada pelas células para
realizar as funções vitais do organismo
 Na respiração aeróbica ocorre a quebra
da glicose
 Três etapas: Glicólise, Ciclo de Krebs e
a Fosforilação Oxidativa ou Cadeia
Respiratória
 Essas etapas levam à produção de
CO2, H2O e moléculas de ATP
ATP
 Adenosina trifosfato
 Adenina + Ribose + 3 Fosfatos
 Moeda energética do corpo
 Molécula utilizada para armazenar ou liberar
energia
 As ligações contem muita energia
 No anabolismo:
 Molécula A + molécula B
1. O corpo irá quebrar uma ligação entre
os fosfatos ATP > ADP
2. Liberando energia para a reação da
molécula A e B
3. A energia vai para a reação e faz a
junção das moléculas transformando
em uma outra molécula C
 No catabolismo:
 Molécula C para ser transformada em
A e B
1. Quebra da molécula C forma moléculas
menores
2. Libera energia da molécula C para o
meio
3. Essa energia é mandada para o ADP
transforma o ADP em ATP novamente
Outras “moedas” metabolicas
 Receptores de prótons (H+) e elétrons (e-)
 NAD (Nicotinamida adenina dinucleotideo)
 Coenzima capaz de aceitar um par de
elétrons no catabolismo e liberar esse
par no anabolismo
 NADP (Nicotinamida adenina dinucleotideo
fosfato)
 Age de forma semelhante ao NAD
 FAD (Flavina adenina dinucleotideo)
 Age de forma semelhante ao NAD
 Coenzimas oxidadas (ainda não receberam
em prótons e nem elétrons): NAD+, NADP
e FAD
 Coenzimas reduzidas (quando recebem os
prótons e os elétrons): NADH, NADPH e
FADH2
Vias metabólicas no estado
alimentado
 Depende da necessidade energética do
corpo
Glicolise/ via glicolitica
 Acontece no citoplasma/citosol
 Pode ocorrer em todo tipo de célula
 Quebra da glicose para fornecer energia
para o corpo
 Ocorre depois da absorção de muito
carboidrato
 Catabolismo
 O piruvato é o produto final
 O carboidrato é digerido
 A glicose vai para o sangue
 A insulina capta a glicose para os tecidos
(de acordo com a necessidade)
 Um conjunto de 10 reações químicas vão
converter a molécula de glicose em duas
de piruvato (ácido pirúvico):
 Uma molécula de glicose que tinha 6
carbonos em duas moléculas de
piruvato com 3 carbonos cada
 O piruvato tem menos H que a glicose:
o NAD vai ser responsável por captar
os elétrons de H da glicose
transformando em NADH
Reacoes da glicolise aerobica
 Possui duas fases
 Fase preparatória
 Fase de pagamento
 Fase preparatória
1. A glicose é inicialmente fosforilada
no grupo hidroxila ligada ao C-6 =
D-glicose-6-fosfato
2. A D-glicose-6-fosfato é convertida
= D-frutose-6-bifosfato
3. A D-glicose-6-fosfato é fosforilada
mais uma vez em C-1 = D-frutose-
1,6-bifosfato
Obs. Nas duas reações de
fosforilação, o ATP é o doador de
grupos fosforil
4. A frutose-1,6-bifosfato é dividida em
duas moléculas de três carbonos =
di-hidroxiacetona-fosfato e o
gliceraldeído-3-fosfato
5. A di-hidroxiacetona-fosfato é
isomerizada a uma segunda
molécula de gliceraldeído-3-fosfato
 Na fase preparatória da glicólise, a energia
do ATP é consumida, aumentando o
conteúdo de energia livre dos
intermediários, e as cadeias de carbono de
todas as hexoses metabolizadas são
convertidas a um produto comum, o
gliceraldeído-3-fosfato
 Fase de pagamento
6. Cada molécula de gliceraldeído-3-
fosfato é oxidada e fosforilada por
fosfato inorgânico = 1,3-
bifosfatoglicerato
7. Da etapa 7 até a 10 ocorre liberação
de energia quando o 1,3-bifosfato é
convertido em piruvato
Destinos do piruvato
 Fatores que vão determinar - presença ou
não de oxigênio e a necessidade de
energia
 Piruvato + ausência de oxigênio + energia
= fermentação alcoólica, fermentação
láctica
 Piruvato + oxigênio + energia =
metabolismo aeróbico
 Piruvato + oxigênio - energia =
glicogênese
 Fermentação alcoólica:
 Realizado no citosol ou hialoplasma (não
acontece em seres humanos)
 Realizada por bactérias, fungos e
leveduras
 Anaeróbico
 Produz etanol (álcool etílico)
 Presença de duas enzimas
(descarboxilase e desidrogenase),
 Liberação de energia
 Catabolismo
 Fermentação láctica:
 Catabolismo
 Ocorre no citosol ou hialoplasma
 Anaeróbico
 Ação de bactérias fermentadoras do
leite para a produção de energia
 O corpo humano faz fermentação
láctica quando não há demanda de O2
suficiente
 Converte piruvato em ácido lático
 Situações em que é necessário:
exercício físico extenuante e perda
sanguínea aguda
 Metabolismo aeróbico:
 A transformação do piruvato em acetil
CoA ocorre na matriz mitocondrial (1°
etapa do metabolismo aeróbico)
 Entrada para o ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs
 Ciclo dos ácidos tricarboxilicos ou ciclo do
ácido cítrico
 Série de reações anabólicas e catabólicas
 Produção de energia para as células
 Segunda etapa da respiração celular
 Eucariontes: na matriz mitocondrial
 É um circuito fechado
 Oxidação do Piruvato
 O Piruvato originado da degradação da
glicose se penetra no interior das
mitocôndrias (onde ocorrerá a
respiração celular)
 Cada molécula de Piruvato vai reagir
com outra chamada Coenzima A (CoA)
 Piruvato + Coenzima A = Acetil-
coenzima A, gás carbônico e
hidrogênios
 O CO2 é liberado e os H são captados
por moléculas de NAD+ formadas
nessa reação
o NAD+  NADH2
 Etapas
1. O acetil CoA (C2) se liga ao oxalacetato
(C4), liberando o grupo CoA = citrato
(C6)  Citrato sintase
2. O citrato é convertido em isocitrato
 Aconitase
3. O isocitrato passa por oxidação, gera
uma molécula de dióxido de carbono =
alfacetoglutarato (C5) - nessa etapa o
NAD é reduzido e gera NADH 
Isocitrato desidrogenase
4. Semelhante a etapa anterior, o
alfacetoglutarato sofre oxidação e o
NAD é reduzido em NADH, fornecendo
uma molécula de dióxido de carbono. A
molécula que resta de C4 se liga à
CoA = succinil CoA  Complexo
alfacetoglutarato desidrogenase
5. O grupo CoA do succinil CoA é
substituído por um grupo de fosfato,
que logo após é movido para um ADP,
formando um ATP. Algumas células
utilizam a guanosina difosfato (GDP) no
lugar do ADP, formando como produto
a guanosina trifosfato (GTP) =
succinato (C4)  Succinil CoA sintase
6. O succinato gera mais uma molécula de
quatro carbonos = fumarato - dois
átomos de H são transportados para
FAD, gerando FADH2  Succinato
desidrogenase
7. H2O é adicionada na molécula de
fumarato = malato  Fumarase
8. Oxidação do malato = oxaloacetato (C4)
- uma nova molécula de NAD+ é
reduzida para NADH e um novo ciclo
recomeça  Malato desidrogenase
 Resultado final do ciclo de Krebs (pra uma
molécula de Acetil-coenzima A)
 3 NADH
 1 FAD
 1 ATP/GTP
Fosforilacao oxidativa
 Fase em que o oxigênio é utilizado
 Etapa final
 NAD e FAD irão carregar prótons e
elétrons para a crista mitocondrial
 NADH e FADH2 são re-oxidados, liberando
energia conservada na forma de ATP
 A transferência de prótons e elétrons do
NADH e FADH2 para O2 não ocorre
diretamente
 Ocorre em uma sequencia de reações
de oxi-redução
 Consiste em complexos de proteínas na
membrana mitocondrial interna capazes de
transferir elétrons até o oxigênio
 Complexo I: NADH desidrogenase
o Transfere e- do NADH até a
coenzima Q
o Libera 4 protons para o espeço
intermembrana
 Complexo II: succinato desidrogenase
o Transfere e- do NADH até a
coenzima Q
o Não libera protons para o espaço
intermembrana pois a energia
liberada pela transferência de
elétronspara a coenzima Q é muito
pequena
o Os protons do FADH2 são
devolvidos à matriz
 Complexo III: ubiquinoa (coenzima Q)
o Função de transportar os elétrons
até o citocromo C redutase
 Complexo III: citocromo C redutase
o Transfere e- da coenzima Q para o
citocromo C
o Libera 4 protons para o espaço
intermembrana
 Complexo IV: citocromo C oxidase
o Transfere e- do citocromo C para
o O2
o Ocorre a formação de H2O
o Libera 2 protons para o espaço
intermembrana
 Bomba ATP sintetase
o Catalisa a síntese de ATP a partir
de ADP e Pi
o A fosforilação oxidativa utiliza a
energia da cadeia respiratória para
promover a fosforilação do ADP
 Síntese de ATP
 A maioria da energia liberada é utilizada
para bombear prótons da matriz para o
espaço intermembranas
o Produzindo então um gradiente de
concentração
o Carga positiva no espaço
intermembranas
o Carga negativa na matriz
 A membrana interna da mitocôndria é
impermeável a protons, exceto em um
sitio especifico chamado de Canal de
prótons (Fo)
 Assim o retorno dos prótons para o
interior da mitocôndria ocorre através
Ciclo de
Krebs
de um processo espontâneo que libera
energia
Rendimento final
 Glicólise: 2 ATPS + 2 NADH
 Formação do Acetil-CoA: 2 NADH + 2
CO2
 Ciclo de Krebs: 6 NADH + 2 FADH + 2
ATPS + 2 CO2
 Fosforilação oxidativa: NADH  3 ATPS
FADH  2 ATPS
10 NADH  30 ATPS
2 FADH  2 ATPS
 4 ATPS
Glicogenese
 Armazenamento de glicose
 Anabolismo
 Sem necessidade energética
 Síntese de glicogênio a partir da glicose
 Glicogênio: polissacarídeo
 Quando o corpo está recebendo glicose,
porém não precisa de energia no
momento
 Ligações iniciais da glicose: alfa 1,4 (reta)
 Ligações ramificadas: alfa 1,6
 O glicogênio vai ser armazenado no fígado
e nos músculos esqueléticos
= 38 ATPS
 Geralmente a reserva de glicogênio é
suficiente para fornecer energia ao corpo
por 12 horas em jejum
Vias metabólicas no estado de
jejum
 Necessidade de energia sem alimentação
 Sem ingerir carboidrato
 2 formas de obter energia: glicogenólise e
gliconeogênese
Glicogenolise
 Quebra da molécula de glicogênio para
fornecer glicose
 Rompimento de ligações alfa 1,4
 Não precisa de energia
 Etapas:
1. Ao quebrar o glicogênio não se libera
de primeira a glicose (libera glicose-1-
fosfato)
2. Essa molécula de glicose irá sofrer
alterações = glicose-6-fosfato
3. Ao final irá se tornar glicose
 O fígado faz todas as etapas para poder
disponibilizar a glicose para outros órgãos
 Os músculos fazem apenas até a etapa 2
pois a glicose-6-fosfato já pode ser usada
na glicólise para gerar piruvato no próprio
músculo
Gliconeogenese
 Manutenção dos níveis de glicose em
jejum mesmo na falta de glicogênio
 Síntese de glicose a partir de compostos
que não são carboidratos
 Não irá transformar em glicose mas
sim em um percursor em comum dos
processos de produção de energia
 No fígado
 Fundamental para dois tipos de células:
hemácias e células do SNC
 A glicose pode ser formada por: glicerol
(álcool produzido na degradação de
lipídeos), lactato e alguns aminoácidos
(exceto leucina e lisina)
 Gliconeogênese a partir do glicerol:
1. Glicerol + glicerol quinase = glicerol-3-
fosfato - ocorre a liberação de um ADP
2. Glicerol-3-fosfato + glicerol-3-fosfato
desidrogenase = diihidroxiacetona
fosfato - redução de NAD em NADH
 Gliconeogênese a partir do lactato:
 Músculo em atividade física intensa
o A glicose é transformada em lactato
pela fermentação láctica e
armazenado no fígado
 Quando o corpo precisa de energia
esse lactato é liberado e transformado
em Piruvato
 2 Lactatos = 2 piruvatos
 Gliconeogênese a partir de aminoácidos:
 Desvia alguns aminoácidos na produção
de proteínas para a produção de
Piruvato ou de Oxaloacetato
 Principalmente a alanina e glutamina
Glicolise x Gliconeogenese
 Reações irreversíveis da glicólise
 Conversão de Glicose em Glicose-6-
fosfato
 Conversão de Frutose-6-fosfato em
Frutose-1,6-bifosfato
 Conversão de Fosfoenolpiruvato em
Piruvato
 Para fazer a gliconeogênese (piruvato →
glicose) terá que existir um desvio nessas
três fases irreversíveis
Ciclo de Cori
 Ciclo de comunicação entre o músculo e o
fígado quando há grande necessidade
energética no músculo
 Conversão de glicose em lactato
 Lactato é produzido nos tecidos
musculares
 Conversão ocorre no fígado
 Cooperação metabólica entre os músculos
e fígado