AULA 1 Fermentação e via glicolitica

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Jorge Moraes
JORGE MORAES
PROFESSOR ADJUNTO
INSTITUTO DE BIOQUÍMICA MÉDICA - UFRJ
Macaé – 08/2008
Jorge Moraes
FERMENTAÇÃO
E
VIA GLICOLÍTICA
Jorge Moraes
processo conhecido Desde a Antigüidade,
fabricação de vinhos, queijos e pães.
Aristóteles descreveu quatro etapas na formação do
vinho:
a infância, quando a uva estava na parreira;
a adolescência, com o suco de uva;
a maturidade com o vinho e
finalmente a velhice e morte, quando o vinho se
transformava em vinagre.
Jorge Moraes
Na metade do século XIX a qualidade dos vinhos na
França era muito baixa.
tipo de uva utilizada,
repique (uma porção de um vinho de boa qualidade já
fermentado).
A adição do repique acelerava o processo de
fermentação e uniformizava o paladar do vinho.
Na tentativa de solucionar o problema da qualidade do
vinho
Uma vinícola francesa contratou Louis Pasteur
Jorge Moraes
Pasteur observou a existência de
grande
 quantidade de “glóbulos castanhos”
Jorge Moraes
Teoria Vitalista
Pasteur propõe que os glóbulos castanhos são organismos
vivos e que somente na presença destes pode haver
fermentação.
Surgem imediatamente críticas ferozes à sua
teoria
Jorge Moraes
Para responder às
críticas
glóbulos + açúcar
 na ausência de
ar
Jorge Moraes
 Rompeu os ‘glóbulos” (leveduras) e
mostrou que a fermentação ocorria
mesmo na ausência de vida
Eduard
Buchene
r
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A fermentação e a via glicolítica
Arthur Harden e William John Young,
1903
Curva A:
Levedura rompida +
água +
glicose;
Curva B:
 Suco de Levedura + suco
de levedura fervido +
glicose.
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Efeito da adição de fosfato na fermentação
Curva A: representa a fermentação
 na ausência de fosfato adicionado;
Fosfat
o
Fosfat
o
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Afirmaram que o processo fermentativo necessitava;
Fração residual da diálise do suco não fervido, que chamaram zimazes
(proteínas),
 Fração dialisável que eles chamaram cozimazes.
Harden e Young submeteram o suco de levedura fervido
à DIÁLISE:
Fração composta de moléculas pequenas que passaram pela membrana
de diálise.
Fração composta de moléculas grandes, que não passaram na membrana
de diálise e, portanto, foram chamadas resíduo.
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Otto Fritz
Meyerhoff
prêmio Nobel de fisiologia e medicina em 1922
“o músculo se contraía na ausência de oxigênio e isso
resultava na produção de ácido lático !”
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Utilização de glicose pelas células
A glicólise é a via metabólica mais
conservada nos sistemas biológicos
A glicose é o combustível preferencial e mais
versátil disponível nas células vivas.
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Principais caminhos metabólicos que utilizam
glicose
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Glicólise e
Fermentação
Jorge Moraes
Utilização de glicose por diferentes tipos de células
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Utilização de glicose por diferentes tipos de células
Jorge Moraes
Utilização de glicose por diferentes tipos de células
Jorge Moraes
Visão
geral
da via
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Visão geral da via
glicolíca
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1a Reação da via: fosforilação da
glicose.
Enzima: hexoquinase
Hexoquinas
e
Reação irreversível nas
condições celulares
Algumas células convertem G-6P em glicose.
Nesse caso a enzima envolvida é a glicose 6 P Fosfatase e a reação é:
G-6P + H2O glicose + Pi
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No fígado, a glicose é fosforilada pela
glicoquinase
A glicoquinase não é inibida por G-6P e tem Km
alto
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2a Reação da via: isomerização da glicose-6P a frutose-6P.
Enzima: fosfohexose isomerase
Fosfohexo
se
isomerase
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3a Reação da via: fosforilação da frutose-6P
Enzima: fosfofrutoquinase - PFK
• Reação irreversível nas condições celulares;
• Etapa mais lenta da via;
• Etapa comprometida da via glicolítica;
• ATP é ao mesmo tempo substrato e efetor alostérico
• Caso as células necessitem produzir F-6P a partir de F 1,6 BP o
farão através da Frutose 1,6 bisfosfato fosfatase
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4a Reação da via: quebra da frutose-1,6BP em duas
trioses
Enzima: aldolase
Apresar do alto valor do ΔG’0 esta reação é prontamente reversível in
vivo devido à rápida remoção dos produtos pelas reações subseqüentes
Jorge Moraes
5a Reação da via: interconversão de GAP e DHAP
Enzima: triose fosfato isomerase
Jorge Moraes
6a Reação da via: oxidação do GAP e redução do NAD+
Formação do 1o fosfato de alta energia
Enzima: gliceraldeído 3P desidrogenase
GAP + H2O 3 PGA + NADH + H+ ΔG’0 = - 43 kJ/mol
3 PGA + H3PO4 1,3 BPG + H2O ΔG’0 = 49,3 kJ/mol
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Nicotinamida Adenina Dinucleotídio
é a co-enzima da maioria das oxidações
biológicas
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7a Reação da via: fosforilação da 1a molécula de ATP
Enzima: fosfoglicerato quinase
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Reação da fosfoglicerato
mutase
Reação da enolase: produção do 2o fosfato de alta
energia
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10a reação da glicólise: produção da 2a molécula de ATP
Enzima: piruvato quinase
Esta reação é irreversível nas condições
celulares.
Balanço da via glicolítica: fosforilação de 2 ADP e redução de 2
NAD+
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Nicotinamida Adenina Dinucleotídio
é a co-enzima da maioria das oxidações
biológicas
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RESUMINDO O QUE FOI VISTO ATÉ
AGORA:
1. A glicólise é uma via quase que universal, onde uma molécula de
glicose é oxidada a 2 moléculas de piruvato sendo a energia
liberada conservada em duas moléculas de ATP e duas moléculas
de NADH
2. Todas as enzimas da via glicolítica são citoplasmáticas e seus
intermediários são moléculas fosforiladas de 3 ou 6 átomos de
carbono
3. Na fase preparatória da glicólise 2 moléculas de ATP são consumidas
4. Na 2a parte da glicólise a energia liberada pela oxidação do C1 do
GAP é conservada permitindo a produção de 2 moléculas de NADH
e de 2 ATP para cada triose.
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O QUE AINDA NÃO
VIMOS
1. Que a velocidade da glicólise é regulada de forma
coordenada com a de outros caminhos de produção de
ATP, de modo a assegurar o suprimento de ATP paras as
células em qualquer condição metabólica;
2. Que as enzimas Fosfofruto quinase e Piruvato quinase têm
sua atividade modulada por efetores alostéricos;
3. Que a velocidade e o sentido das demais reações são
regulados pela lei de ação das massas.
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Caminhos metabólicos que alimentam a
glicólise
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A degradação do glicogênio e do amido é uma
fosforólise
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Os açúcares complexos e os dissacarídeos são
hidrolisados antes de serem absorvidos
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• A via glicolítica pode ocorrer tanto em aerobiose quanto em
anaerobiose, desde que exista um sistema eficiente de re-
oxidação do NADH produzido na via.
• Havendo condições aeróbicas E mitocôndrias operantes o
NADH será re-oxidado pela transferência de seus elétrons até
o oxigênio
• Em ausência de uma destas condições as células irão
fermentar, ou seja, transferir os elétrons do NADH para uma
molécula orgânica que será reduzida e então excretada
• Alguns tipos de células sobreviverão bem fermentando, pois
serão capazes de ajustar a velocidade da via glicolítica e
produzir ATP suficiente. Outras morrerão se privadas de
oxigênio.
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Glicólise
Aeróbica
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Fermentação
lática
Ocorre em músculo, nas hemácias em outras células dos
animais e ainda em alguns microrganismos. O lactato ionizado
acidifica o tecido e o meio de cultura.
Jorge Moraes
Fermentação
alcoólica:
- Distribuição Percentual da Cana entre
seus Produtos, Safras 1999/00 e 2000/01.
Fonte: INFORMAÇÃO UNICA. São Paulo,
v. 4, n. 40, mar./abr. 2001.
Jorge Moraes
A Biotecnologia não é uma abstração..
.
Jorge Moraes
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MANITOL
• É um açúcar, sintetizado por muitos eucariontes e algumas bactérias.
• Possui características nutritivas, assim podendo ser usado em alimentos
• Aceptor de radicais hidroxila
• É utilizado como adoçante, por ser um açúcar de baixa caloria
Jorge Moraes
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A regulação da via
glicolítica
Regulação da Fosfofruto quinase (PFK) por ATP
Jorge Moraes
Frutose 2,6 bisfosfatoativa a via
glicolótica
Jorge Moraes
A frutose 2,6 bisfosfato é produzida pela PFK2, que no
fígado é regulada por fosforilação e desfosforilação
Jorge Moraes
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