BCM II - Glicólise e Respiração Celular

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BCM II
Glicólise 
Conceitos 
• Fosforilação = ganho de fosfato pela quebra de 
ATP
• A primeira reação da glicose é a fosforilação
• Para cada reação química tem uma enzima 
específica 
• Gluts = receptoras de membrana 
• Piruvato entra na mitocôndria (na matriz 
mitocondrial) e se transforma em “ACETIL-COA" e 
o ciclo de krebs é ativado 
• Ciclo de krebs ocorre na mitocôndria (na matriz 
mitocôndrial)
• Fosforilação oxidativa ocorre na crista 
mitocondrial (há liberação de O2 que gera ATP)
• Piruvato = produto final da glicólise 
• Piruvato pode ser usado de forma aeróbia ou 
anaeróbia 
• NADH = acepitor de elétrons (captura elementos 
químicos que podem ser reaproveitados) (é uma 
co-enzima)
• Glicólise anaerobia tem rendimento de 2 mols de 
ATP
• Hemácia só realiza fermentação (não tem 
mitocôndria)
• No processo de fermentação a enzimas devem 
produzir energia de forma anaerobia 
• Anemia hemolítica = deficiência de piruvato 
quinase 
• A maioria dos erros inatos do metabolismo 
ocorrem pela ausência de enzimas 
• Terminação "quinase” indica ganho de fosfato 
pela quebra de ATP 
• Oxidação = liberação de hidrogênio 
• A glicocinase tem um KM maior requerendo maior 
concentração de glicose para hemissaturacao 
• A hexocinase tem um KM menor pois age na 
captação e aprisionamento eficiente da glicose 
• Glicocinase tem KM maior pois age no pâncreas e 
no fígado 
• A via glicosidica ocorre no citosol (hialoplasma)
• Glicose = substrato energético universal para as 
células humanas 
• O cérebro utiliza glicose quase exclusivamente 
como um substrato energético
Respiração celular 
• Necessita de glicose para gerar atp 
• Ocorre através de 3 etapas = glicólise (quebra da 
glicose) - ciclo de krebs (conjunto de reações que 
formam COO2,H2O,NADH2,FADH2) - cadeia 
transportadora de elétrons/fosforilação oxidativa 
(producao de moléculas de ATP)
Glicólise aeróbia 
• Produto final = piruvato 
• A importância da glicólise na economia de 
substrato energético no corpo humano está 
relacionada com a disponibilidade de glicose no 
sangue.
• Glicólise = glicose que entrou na célula e começa 
a sofrer reações químicas
• Age dentro da célula (no hialoplasma)
• Glicólise anaerobia = fermentação lática 
(formação de lactato) 
• Objetivo = Oxidar glicose com objetivo de gerar 
ATP, além de participar de outras vias 
metabólicas (ex : formação de ácidos graxos)
• Rendimento = 2ATP, 2 PIRUVATO, 2NADH
• É a fonte de energia para períodos longos e 
curtos 
• Pode ser aeróbia (mitocôndria) ou anaeróbia 
(sem mitocôndria)
• Processo = a glicólise se inicia com a 
fosforilação de glicose (glicose-6-fosfato) pela 
hexoquinase. Nas etapas subsequentes, uma 
molécula de glicose-6-fosfato é oxidada em duas 
moléculas de piruvato, com a produção de 2 
moléculas de NADH. Por fim, ocorre uma 
produção total de duas moléculas de ATP pela 
transferência direta de fosfato rico em energia a 
partir de intermediários da rota para ADP. A 
glicólise ocorre no hialoplasma/citosol e produz 
NADH citosolico.
Ciclo de cori 
• Ciclo = Glicose - processo de glicolise - piruvato 
- processo de fermentação - lactato - corrente 
sanguínea - fígado - lactato - piruvato 
BCM II
• Ocorre quando o piruvato não entra na 
mitocôndria e realiza o processo de fermentação 
(processo de energia sem a necessidade de O2) 
gerando lactato (com rendimento de 2 ATP)
Fase preparatória 
• Preparo da molécula para que ela possa ter um 
maior rendimento energético (investe-se 2ATP 
para fosforilar a glicose em dois carbonos 
diferentes)
• Há gasto de atp 
• Ocorre a fosforilação da glicose e sua conversão 
em gliceraldeido-3-fosfato 
• Reação = a glicose sofre a ação de uma enzima 
(hexoquinase) se transformando em glicose-6-
fosfato ocorrendo uma isomerizacao na qual a 
glicose-6-fosfato se torna frutose-6-fosfato que 
recebendo o segundo ATP é convertida em 
frutose-1,6-bifosfato (através da quebra do ATP 
pela enzima fosfofrutoquinase-1), com a ação da 
enzima aldolase ocorre uma ruptura/separação 
da frutose-1,6-fosfato formando gliceraldeido-3-
fosfato e di-hidroxicetona-fosfato (isômeros). A 
di-hidroxicetona sofre uma isomerizacao e se 
torna gliceroldealdio-3-fosfato (gerando 2 
glicerídeo). Apenas o gliceraldeido-3-fosfato é 
capaz de continuar na via glicolítica, portanto 
todas as reações ocorrem 2 vezes, pois 2 
moléculas de gliceraldeio-3-fosfato foram 
produzidas (2ATP são gastos para produzir 2 
moléculas de gliceraldeido-3-fosfato)
Fase de pagamento 
• Há produção e atp 
• Ocorre a conversão oxidativa do gliceraldeido-3-
fosfato em piruvato e formação acoplada de ATP 
em NADH
• Reação = o gliceraldeido-3-fosfato sofre a ação 
da enzima gliceraldeido-3-fosfato-desidrogenase 
e ocorre uma oxidação (liberação de hidrogênio) 
e fosforilação (adição de mais um fosfato) 
gerando 1,3-bifosfoglicerato que com a ação da 
enzima fosfoglicerato-mutase doa um dos seus 
fosfatos para ADP, sintetizando ATP (como temos 
2 moléculas de 1,3-bifosfoglicerato, 2 ATP são 
produzidos). Por fim, as duas próximas reações 
preparam a molécula para, na última reação da 
glicólise, doar o fosfato restante para o ADP, 
produzindo mais 2ATP, gerando assim ao final da 
via glicolítica 2 moléculas de piruvato.
Passos da glicólise aeróbia 
• Enzimas que atuam na preparação, regulação e 
gasto de energia
1- Hexoquinases
2- Fosfoexose-isomerase 3- fosfofruto-2-quinase
4- Aldolase
5- Triosefosfato isomerase
BCM II
• Enzimas que atuam na produção de ATP e 
oxidação
1- Gliceraldeido 3-fosfato desidrogenase 
2- Fosfogliceraocinase
3- Fosfogliceremutase
4- Enolase 
5- Piruvato cinase
• Continuação
Ciclo Krebs (ou ciclo do acido cítrico) e 
Fermentação Anaeróbica
Reações importantes da glicólise aeróbia 
- Reações catalizadas pelas enzimas hexoquinase, 
fosfofrutoquinase-1 e piruvato quinase (essas 3 
enzimas são as que sofrem regulação, com a 
finalidade de inibir ou ativar a via glicolítica)
• 1 reação 
- Ao entrar nas células, a glicose recebe um 
fosfato virando glicose-6-fosfato 
- Nessa reação um dos fosfatos presentes em uma 
molécula de ATP é transferido para o sexto 
carbono de uma molécula de glicose
- Essa reação é catalizada pelas enzimas 
hexoquinase I (nos músculos) e hexoquinase IV 
(no fígado) 
• 2 reação 
- É a reação irreversível de fosforilação, 
catalizada pela fosfofrutoquinase-1 (enzima 
inibida alostericamente por níveis elevados de 
ATP)
- É o mais importante ponto de controle e o passo 
limitante da velocidade da glicólise, alem de ser 
a primeira reação comprometida com a via
• 3 reação 
- Ocorre a conversão de fosfoenol-piruvato em 
piruvato pela enzima piruvato quinase e sua 
regulação 
- A enzima piruvato quinase hepática é inibida por 
fosforilação mediada por glucagon
Glicólise anaerobia (fermentação lática)
• Produto final = lactato 
• Ocorre quando os músculos esqueléticos 
realizam contração vigorosa e o O2 trazido 
pela circulação se torna insuficiente para 
promover a oxidação da grande quantidade 
de NADH vinda do trabalho muscular, com 
isso as fibras musculares ficam submetidas 
a uma anaerobiose relativa.
• A oxidação de NADH pelo piruvato gera 
lactato caracteristicamente produzido por 
músculos em esforço intenso, permitindo 
que pela regeneração do NAD+ a glicolise 
possa prosseguir formando ATP.
• A acidose decorre do transporte conjunto 
de lactato e prótons para o plasma (a 
formação de lactato consome prótons), os 
prótons se originam da hidrólise de ATP.
• Rendimento = 2 mols de ATP por mol de glicose 
Glicose 
• Para entrar e se manter dentro das células a 
glicose precisa ser fosforilada (ativada) durante a 
passagem pela membrana
• Captação de glicose e secreção de insulina
- A glicose é fosforilada e com um aumento na 
quantidade de glicose ocorrerá um aumento da 
glicólise que causará um aumento de ATP. Com o 
aumento na produção de ATP ocorre uma 
sensibilidade no canal de potássio (ele é fechado 
e despolarizado) com isso os canais de sódio se 
abrem eestimulam a produção de grânulos 
secretores de insulina que por exocitose gera a 
liberação de insulina.
 
BCM II
Enzimas 
• As hexoquinases I-III (músculo) são inibidas por 
seu produto, a glicose-6-fosfato, de forma que, 
sempre que a concentração intracelular de 
glicose-6-fosfato se eleva acima do seu nível 
normal, essas enzimas são temporárias e 
reversivelmente inibidas, levando a velocidade da 
formação da glicose-6-fosfato ao equilíbrio com 
a velocidade de sua utilização e reestabelecendo 
o estado estável.
• No entanto, a hexoquinase IV (fígado) não é 
inibida pela glicose-6-fosfato.
• Hexoquinase I e III atuam nos músculos 
(realizam a captação e o aprisionamento eficiente 
da glicose) 
• Hexoquinase IV ou Glicocinase atua no fígado 
(impedindo que os hepatocitos captem altos níveis 
de glicose plasmática, o que levaria a queda da 
glicemia) 
• Comparação do Km hexocinase e glicocinase 
pela glicose 
- A glicocinase apresenta um KM maior, por tanto 
requer maior concentração de glicose para 
hemissaturacao 
- As diferentes isoenzimas de hexocinase do 
fígado e do músculo refletem os diferentes 
papeis desses órgãos no metabolismo de 
carboidratos: o músculo consome glicose, usando-
a para produção de energia, enquanto o fígado 
mantem a homeostasia da glicose sanguínea 
produzindo ou consumindo o açúcar, dependendo 
da sua concentração sanguínea prevalente. 
- A isoenzima da hexocinase predominante no 
fígado é a hexocinase IV (glicocinase), que 
difere das hexocinases I-III de músculo e 
demais células.
- A concentração de glicose na qual a hexocinase 
IV atinge a metade da saturação (10 mM) e 
maior do que sua concentração normal no 
sangue. Uma vez que um transportador de 
glicose eficiente nos hepatocitos (GLUT2) 
equilibra rapidamente a concentração de glicose 
no citosol e no sangue, o alto Km da hexocinase 
IV permite sua regulação direta pelo nível de 
glicose sanguínea. 
- Quando a glicose sanguínea é alta, como 
acontece após uma refeição rica em 
carboidratos, o excesso de glicose é transportado 
para os hepatócitos, onde a hexocinase IV 
converte a glicose-6-fosfato. Como a hexocinase 
não está saturada em 10 mM de glicose, sua 
atividade continua aumentando a medida que a 
concentração da glicose se eleva para 10 mM ou 
mais.
- Sob condições de glicose sanguínea baixa, a 
concentração de glicose no hepatócito é baixa 
em relação ao Km da hexocinase IV, e a glicose 
gerada pela gliconeogênese deixa a célula antes 
de ficar retida pela fosforilação.
Lactato 
• É formado em varios micro-organismos no 
processo de fermentação lática
• É formado nas células de organismos superiores 
quando a quantidade de O2 é limitante
• Se acumula no músculo
• Diminui o ph intracelular 
• É utilizado pelo fígado para produzir glicose 
Destinos do piruvato