Estrutura e Funções das Proteínas

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BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 
PROFESSOR: PAULO ROBERTO MARTINS QUEIROZ 
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PROTEÍNAS (proteios = primeira classe) 
Funções das proteínas: 
1 – Catálise enzimática = as enzimas aumentam as velocidades de reação em, 
pelo menos, um milhão de vezes. Ex: DNA polimerase. 
2 – Transporte e armazenamento = transporte de moléculas e íons. Ex: 
hemoglobina e transferrina. 
3 – Movimento coordenado = contração muscular e movimento flagelar. Ex: 
actina, miosina e microtúbulo. 
4 – Sustentação mecânica = manutenção da força de tensão da pele. Ex: 
colágeno. 
5 – Proteção imunitária = reconhecimento de substâncias estranhas. Ex: 
anticorpos. 
6 – Geração e transmissão dos impulsos nervosos = captação de estímulos e 
conversão elétrica. Ex: proteínas receptoras. 
7 – Controle do crescimento e diferenciação = ação de proteínas repressoras 
do DNA e fatores de transcrição. Ex: repressor lac e TBP. 
DEFINIÇÃO = São polímeros de aminoácidos. Existem vinte 
aminoácidos diferentes que entram na composição das proteínas. A seqüência 
de aminoácidos determina as propriedades da proteína. 
ESTRUTURAS COVALENTES DAS PROTEÍNAS 
1 – Estrutura primária = Seqüência linear de aminoácidos covalentemente 
ligados por ligações peptídicas. 
Ligação peptídica = Ligação entre o grupo α-
carboxi de um aminoácido com o grupo α-amino 
de outro aminoácido. As proteínas não são 
ramificadas! 
As proteínas podem sofrer modificações 
covalentes Por exemplo: 
1 - Proteínas conjugadas = Grupos químicos 
que são associados aos aminoácidos, mas com 
propriedades diferentes destes (grupos prostéticos). 
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2 - Grupos prostéticos= Corresponde a parte não aminoácido de uma 
proteína conjugada. 
Nomeclatura das proteínas 
* A ponta amino = é o início da cadeia polipetídica. 
* Cadeia principal = seqüência de ligações peptídicas (invariável). 
* Cadeia lateral = cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos (variável). 
A importância da ligação peptídica 
A cadeia protéica linear não tem atividade 
biológica. O Dobramento (conformação) 
corresponde à disposição tridimensional de 
átomos em uma estrutura que determina a sua 
atividade biológica. 
Os aminoácidos determinam a conformação 
da proteína! 
A ligação peptídica é rígida e plana. Motivo = disposição trans = 
hidrogênio do grupo amina é oposto ao oxigênio do grupo carboxila = não há 
rotação! 
Onde ocorre a rotação? Em torno do carbono α!!!! 
2 – Estrutura secundária = Resulta em dobramentos (conformações) da 
seqüência primária. Essas estruturas são mantidas por ligações de hidrogênio 
entre o hidrogênio do grupo amida e o oxigênio do grupo carboxila. Estruturas 
secundárias básicas: 1 – Alfa hélice (α-helix); 2 – Folha beta pregueada (β-
sheet). 
ALFA HÉLICE 
Modelo mais simples de conformação que uma cadeia 
polipeptídica pode assumir. A estrutura primária dobra-se ao longo 
de um eixo imaginário que passa pelo meio da hélice. 
Os grupos R dos resíduos de aminoácidos ficam voltados para 
o exterior da conformação. 
A estabilidade da estrutura é mantida pela formação de 
ligações de hidrogênio intracadeia. As ligações de H entre as 
ligações peptídicas mantêm o giro da hélice. 
FOLHA BETA 
A cadeia polipeptídica adota uma 
seqüência de ZIG-ZAG. Essa organização 
permite que várias folhas beta, em uma 
mesma proteína, fiquem orientadas lado a 
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lado. Características = 1) A conformação é do tipo extendida; 2) Formação de 
pontes de H intercadeia; 3) As cadeias laterais ficam voltadas para o exterior 
da estrutura. 
MOTIVOS = São combinações de α-hélices e folhas β que aparecem na 
estrutura e que desempenham uma função na proteína. 
1 – Hélice volta hélice; 
2 – Hairpin; 
3 – Chave grega; 
4 – Unidade βαβ; 
5 – Barril tipo β. 
Ex: ligação de cálcio ou promotor do DNA. 
Estrutura Terciária = consiste em dobramentos da estrutura 
secundária. Isso permite que regiões distantes da proteína 
possam interagir. As interações são do tipo efeito hidrofóbico e 
pontes dissulfeto. 
Com isso, ocorre a formação dos domínios. Os domínios 
consistem de combinações de motivos. 
Surgem os sítios ativos das enzimas que são os locais de 
ligação do substrato. 
Estrutura Quaternária = Resulta da união de várias 
cadeias protéicas. 
As forças que unem as várias cadeias são do tipo: 
interações hidrofóbicas e forças eletrostáticas. 
Desnaturação e Renaturação = A 
desnaturação resulta na perda da 
conformação responsável pela atividade 
biológica da proteína e a renaturação 
consiste na recuperação da conformação 
da proteína. 
O que provoca a desnaturação??? 1 – pH; 2 – Temperatura; 3 – Energia 
mecânica; 4 – Agentes redutores (β-mercaptoetanol e DTT); 5 – Sais (uréia 8 
mol/L e cloridrato de guanidina 6 mol/L). 
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ENZIMAS (São os catalisadores biológicos) 
CLASSES DE ENZIMAS 
1 – Oxidorredutases = catalisa reações de óxidorredução. Ex: desidrogenases, 
oxidases, peroxidases, entre outras. 
2 – Transferases = catalisa reações de transferência de grupos. Ex: quinases; 
3 – Hidrolases = catalisa reações de hidrólise. Transfere grupos para a água. 
Ex: pirofosfatases; 
4 – Liases = produz reações de eliminação ou gera - quebra duplas ligações. 
Ex: sintase; 
5 – Isomerases = catalisa reações de isomerização (reordenação de grupos 
dentro da molécula) Ex: racemases; 
6 – Ligases = catalisa as reações de união de substratos. Ex: sintetases. 
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS 
1 – Altas taxas de reação = Aceleram as reações na ordem de 106 a 1017. 
2 – Reações em condições brandas = reações ocorrem à temperatura 
ambiente, pressão atmosférica e pH neutro. 
3 – Especificidade de reação = as enzimas não produzem sub-produtos de 
reação. 
4 – Capacidade de regulação = sofrem regulações por outras substâncias. 
☺ ESTEREOESPECIFICIDADE = Reconhecimento e ligação a centros 
quirais específicos. 
☺ ESPECIFICIDADE GEOMÉTRICA = As enzimas são seletivas no 
reconhecimento de grupos químicos. 
CARACTERÍSTICAS DAS ENZIMAS 
1 – As enzimas não alteram os equilíbrios das reações. 
A enzima acelera a velocidade da reação mas não altera o equilíbrio de 
uma reação. 
2 – As enzimas aceleram reações estabilizando estados de transição. 
REAÇÃO CATALISADA POR UMA ENZIMA 
E + S (substrato) ES (estado de transição) E + P (produto) 
1) ES = é o tipo de molécula menos freqüente 
ao longo da via de reação alto conteúdo 
energético. 
2) As enzimas aceleram reações pelo 
decréscimo de ΔG (energia livre de Gibbs), a 
barreira de ativação. 
Obs. O primeiro passo da catálise enzimática é a 
formação do complexo enzima-substrato. 
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CENTROS ATIVOS DAS ENZIMAS 
É a região da enzima que se liga aos substratos e que contêm os 
resíduos de aminoácidos responsáveis pela síntese e quebra de ligações 
químicas. Grupamentos catalíticos = AA’s que fazem a catálise enzimática. 
CARACTERÍSTICAS DOS CENTROS ATIVOS 
1 – Ocupa uma parte pequena do volume total da proteína. 
2 – Corresponde a uma entidade tridimensional. 
3 – Os substratos ficam ligados por ligações fracas. 
4 – São depressões ou fendas na superfície da proteína. 
5 – A especificidade de ligação depende do arranjo dos átomos no centro ativo. 
Modelo chave e fechadura (Emil Fischer - 1890) 
Centro ativo com estrutura tridimensional 
complementar aos substratos. 
Modelo induced fit (DaneilE. Koshland – 1958) 
Centro ativo sofre modificação após a ligação 
do substrato. Ocorre um reconhecimento dinâmico. 
MODELO DE MICHAELIS-MENTEN 
Representa a cinética enzimática. 
Algumas enzimas = a velocidade de catálise 
(V) varia com [S]. 
Caso = [Enzima] fixa... 
1 – [S] pequena V é linear; 
2 – [S] alta V quase independe de [S] 
A equação de Michaelis-Menten: 
V = Vmax x [S] [S]
 [S] + KM
1 – [S] é muito baixa V é diretamente proporcional à [S]. 
2 – [S] é muito alta V independe de [S]. 
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Se [S] = KM V = Vmax/2 KM = concentração de substrato na qual a 
velocidade de reação é a metade de seu valor máximo. 
DUPLO RECÍPROCO 
Converte o gráfico de Michaelis-
Menten em uma equação de primeiro 
grau. 
1 = 1 + KM . 1 
V Vmax Vmax [S] 
Importância do KM 
1 – É a concentração de substrato na qual 50 % dos centros ativos estão 
ocupados. 
2 – Mede o grau da afinidade entre enzima e substrato. 
Maior KM menor a afinidade da enzima pelo substrato; 
Menor KM maior a afinidade da enzima pelo substrato. 
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
Um dos principais mecanismos de controle da atividade enzimática em 
sistema biológicos. 
1 – Inibição irreversível = Ligação muito forte entre inibidor e enzima. O 
inibidor não se dissocia da enzima. Pode ser uma ligação covalente. 
Exemplos: a) Ação do gás Sarin = atentado no metrô de Tókio; Ligação 
muito forte do inibidor com a acetilcolinesterase; b) Uso da iodoacetoamida. 
Liga-se nos resíduos de cisteína da enzima. 
2 – Inibição reversível = Dissociação rápida do complexo enzima-inibidor. 
A – Inibição competitiva = A enzima 
liga-se ao substrato ou ao inibidor. O 
inibidor impede a ligação do substrato ao 
centro ativo. Sítio único de ligação para 
inibidor e substrato. 
Pode ser anulada aumentando-se a 
[S]. 
A intercessão 1/V x 1/[S] não varia. 
A Vmax não é alterada por um inibidor 
competitivo. 
Obs. Um inibidor competitivo diminui a velocidade de catálise pela 
redução da proporção de moléculas da enzima ligadas ao substrato. 
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B – Inibição não-competitiva = 
Inibidor e substrato ligam-se, ao mesmo 
tempo, na molécula da enzima. Sítios de 
ligação específicos para inibidor e 
substrato. 
Não pode ser anulada pelo aumento 
da [S]. 
A Vmax é diminuída. O KM não é 
afetado por esse tipo de inibição. 
Obs. Um inibidor não competitivo diminui o número de moléculas de 
enzima disponíveis para a catálise. 
C – Inibição mista = Inibidor afeta ligação ao substrato e também altera a 
disponibilidade da enzima. 
ENZIMAS ALOSTÉRICAS 
Não obedecem ao modelo de Michaelis-
Menten. Gráfico em forma sigmóide. 
A ligação do substrato ao centro ativo pode 
afetar as propriedades de outros centros ativos 
na enzima A ligação ao substrato torna-se 
cooperativa. 
DEFINIÇÕES BÁSICAS DE BIOQUÍMICA 
Essa parte é para ajudá-los no entendimento dos termos 
bioquímicos a serem usados nas demais partes do texto. 
Bioquímica = área da Biologia que estuda os princípios químicos dos 
fenômenos biológicos; 
Catabolismo = reações bioquímicas de degradação. Consiste na quebra 
de biomoléculas para a geração de intermediários para as vias bioquímicas; 
Anabolismo = reações bioquímicas de síntese. Consiste na montagem 
de biomoléculas a partir de unidades estruturais básicas de carbono; 
Enzimas = proteínas com função catalítica. São catalisadores biológicos 
que aceleram as velocidades das reações bioquímicas sem alterar o equilíbrio 
da mesma; 
Via anfibólica = via bioquímica usada tanto para a degradação quanto 
para a biosíntese de biomoléculas; 
Reação anaplerótica = reação de reposição de intermediários de vias 
bioquímicas cíclicas; 
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Retroinibição = controle da reação catalisada por uma enzima pelo seu 
produto final; 
Número de renovação (turnover number) = número de moléculas 
de substrato convertidas em produto por uma molécula de enzima em uma 
unidade de tempo, quando a enzima está completamente saturada com 
substrato. 
Metabolismo = conjunto global de reações bioquímicas realizadas por 
uma célula. 
Glicólise = quebra da molécula de seis carbonos da glicose para a 
geração de duas moléculas de três carbonos do piruvato. 
Gliconeogênese = consiste na síntese da molécula de glicose a partir 
de precursores não glicídicos. 
Lipólise = consiste na remoção seqüencial de dois átomos de carbono 
da molécula de ácido graxo na forma de acetil-CoA. 
Lipogênese = consiste na adição seqüencial de dois átomos de carbono 
na molécula de ácido graxo em formação a partir do acetil-CoA com a liberação 
de gás carbônico. 
NADH = Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo = poder redutor usado nas 
reações de catabolismo. 
NADPH = Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato = poder redutor 
usado nas reações de anabolismo. 
Glicogenólise = quebra da molécula de glicogênio gerando glicose-1-
fosfato. 
Glicogênese = síntese da molécula de glicogênio a partir de 
nucleosídeo-difosfato ligado à glicose. 
Quinase = enzima que adiciona grupo fosfato ao substrato a partir da 
quebra do ATP. 
Fosfatase = enzima que remove grupo fosfato de um substrato com a 
concomitante quebra de uma molécula de água. 
GLICÓLISE 
Quebra da glicose para a geração de energia. Via universal na maior 
parte dos sistemas biológicos. 
Definição = é a seqüência de reações que transforma a glicose em piruvato 
com a produção de ATP. 
Visão geral = uma molécula de glicose de 6C é quebrada em duas moléculas 
de piruvato de 3C. 
Funções da glicólise: 1) Produzir ATP; 2) Fornecer esqueletos de carbono 
para biossínteses. 
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A partir da conversão da glicose em piruvato este tem três possíveis 
caminhos bioquímicos: 
1 – acetil-CoA enviado ao ciclo do ácido cítrico e, depois, para a cadeia 
transportadora de elétrons para a síntese de ATP (respiração celular). 
2 – lactato (fermentação lática no músculo em anaerobiose). 
3 – etanol (fermentação alcoólica por microrganismos em anaerobiose). 
Na glicólise há dois tipos de moléculas: 
1 - 6C (glicose e frutose) 
2 – 3C (gliceraldeído e di-hidroxiacetona). 
TIPOS DE REAÇÕES NA GLICÓLISE 
1-Transferência de fosforila = fosfato transferido do ATP para uma molécula. 
2 - Deslocamento de fosforila = transferência de fosfato em oxigênios de uma 
molécula. 
3 – Isomerização = mudança de cetose para aldose e vice-versa. 
4 – Desidratação = perda de água. 
5 – Clivagem de aldol = quebra de ligação carbono-carbono formando aldeído 
e cetona. 
A seguir tem-se a representação das etapas e enzimas da glicólise. 
A primeira fase é a fase preparatória e a segunda fase da vis glicolítica é 
a fase de pagamento. 
O entendimento virá nas próximas páginas. 
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REAÇÕES DA VIA GLICOLÍTICA 
Primeira etapa (consumo de ATP): 
☺** Glicose hexoquinase glicose-6-P 
Glicose com carga negativa e enriquecida. 
☺** Glicose-6-P fosfoglico isomerase frutose-6-P 
Conversão aldose em cetose. 
☺** Frutose-6-P fosfofrutoquinase frutose 1,6-bifosfato 
Controla a velocidade da via glicolítica. 
Segunda etapa (produção de ATP):☺** Frutose 1,6-bifosfato aldolase di-hidroxiacetona fosfato e 
gliceraldeído 3-P 
Aumenta a capacidade da glicose em gerar energia. 
☺** Di-hidroxiacetona fosfato triose fosfato isomerase gliceraldeído 3-P 
Reservatório de gliceraldeído 3-P. Até agora, gastou ATP. Como pode??? 
☺** Gliceraldeído 3-P gliceraldeído 3-P-DH 1,3-bifosfoglicerato 
Conversão de NAD+ em NADH. 
☺** 1,3-bifosfoglicerato fosfoglicerato quinase 3-fosfoglicerato 
Formação de ATP e NADH. 
☺** 3-fosfoglicerato fosfogliceromutase 2-fosfoglicerato 
Rearranjo de fosfato. 
☺** 2-fosfoglicerato enolase fosfoenolpiruvato (PEP) 
 Desidratação. 
☺** PEP piruvato quinase piruvato 
Formação de ATP. 
Balanço do processo: 
Glicose + 2 Pi + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2 ATP + 2 H+ + 2 H2O 
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O conteúdo deste curso é de uso exclusivo de Paulo Roberto Queiroz e Ponto dos Concursos, vedada, por quaisquer 
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responsabilização civil e criminal. 
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ENTRADA DE OUTROS AÇÚCARES 
1 - Frutose 
** Sacarose sacarase (intestino) glicose + frutose 
** Frutose frutoquinase frutose 1-P 
 Gasta ATP. 
** Frutose 1-P frutose 1-P aldolase di-hidroxiacetona fosfato + 
gliceraldeído 
Quebra da molécula em duas unidades. 
** Gliceraldeído triose quinase gliceraldeído 3-P 
A frutose é metabolizada no fígado. 
2 – Galactose 
** Lactose lactase galactose + glicose 
 Ação intestinal. 
** galactose galactoquinase galactose 1-P. 
Consumo de ATP. 
** galactose 1-P + UDP-glicose 
galactose 1-P uridiltransferase UDP-
galactose + glicose 1-P 
** UDP-galactose UDP-galactose 4-
epimerase UDP-glicose 
galactose e glicose são epímeros. 
** Glicose 1-P fosfoglicomutase 
glicose 6-P 
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REGULAÇÃO DA GLICÓLISE 
Pontos de controle são as reações irreversíveis da via glicolítica. As 
reações são catalisadas pela Hexoquinase, Fosfofrutoquinase e a Piruvato 
quinase. 
FOSFOFRUTOQUINASE 
Principal elemento de controle da glicólise. 
Considerando o fígado... 
Condições de inibição: 
 Inibida por alta [ATP] regulação alostérica. 
 Inibida por H+ evita a formação de lactato 
queda de pH (acidose) é evitada. 
 Inibida por alta [citrato]. 
 Ativada por alta [AMP] e por frutose 2,6-BP (F2,6-
BP). 
De onde vem a F2,6-BP??? É produzida pela PFK2. A reação segue abaixo: 
**Frutose 6-P fosfofrutoquinase 
2 (PFK2) frutose 2,6-BP 
**Frutose 2,6-BP frutose 
bifosfatase (FBPase) frutose 6-P 
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São duas enzimas em uma!!! 
F 6-P acelera a síntese de F 2,6-BP ativa a PFK1 acelera a glicólise. 
Condições fisiológicas 
1 - Queda [glicose] aumenta [glucagon] fosforilação ativa a FBPase2 e 
inibe a PFK2 queda da F 2,6BP reduz glicólise. 
2 – Aumento [glicose] aumenta [insulina] defosforilação ativa a PFK2 
e inibe a FBPase2 aumento da F 2,6-BP acelera a glicólise. 
HEXOQUINASE E PIRUVATO QUINASE 
A - Hexoquinase 
 Inibida por alta [G 6-P]. 
Inibida a PFK 1 inibida a hexoquinase. 
Mas no fígado... 
 Existe a glicoquinase KM mais alto que a hexoquinase não sofre 
inibição como a hexoquinase Converte o excesso de G 6-P em glicogênio. 
Dessa forma, o fígado dá ao cérebro e ao músculo a primeira opção por 
glicose. Esse ponto de regulação permite que a G 6-P possa ser convertida em 
glicogênio ou usada na via das pentoses (produção de NADPH). 
B – Piruvato quinase 
Controla a saída de metabólitos da via glicolítica. 
A piruvato quinase no fígado sofre inibição por ATP e Alanina e ativação 
por F 1,6-BP. 
Condição fisiológica... 
 Baixa [glicose] alto [glucagon] inativa a piruvato quinase reduz a 
glicólise. 
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DESTINOS DO PIRUVATO 
☺ Fermentação alcoólica: 
As reações são: 
** Piruvato piruvato descarboxilase acetaldeído 
Perda de carbono na forma de CO2 e consumo de NADH em NAD+. 
** Acetaldeído álcool desidrogenase etanol 
Equação 
Glicose + 2 Pi + 2 ADP + 2 H+ 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O 
☺ Fermentação lática: 
** Lactato lactato desidrogenase lactato 
Consumo de NADH. 
Equação 
Glicose + 2 Pi + 2 ADP 2 lactato + 2 ATP + 2 H2O 
GLICONEOGÊNESE 
Consiste na produção de glicose a partir de precursores não-glicídicos. 
Importância da gliconeogênese: 
1 – Fornecer glicose ao cérebro; 
2 – Fornecimento de glicose em períodos de jejum prolongado; 
3 – Fornecimento de glicose ao músculo em exercício. 
Entrada dos precursores na via glicolítica: 
1 – Lactato (músculo esquelético) 
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2- Aminoácidos (proteínas da dieta e degradação de proteínas do músculo 
esquelético) 
3 – Hidrólise de TAG em glicerol. Utiliza-se o glicerol. 
Mamífero não converte TAG em glicose. Essencialmente no fígado que 
fornece glicose ao cérebro e aos músculos para as suas atividades metabólicas. 
ETAPAS CRÍTICAS DA GLICONEOGÊNESE 
Usa a reversão das principais etapas da glicólise com desvio das suas 
respectivas reações de controle. 
Primeira etapa de desvio: 
** Piruvato + CO2 + ATP + H2O piruvato carboxilase oxaloacetato + ADP 
+ Pi + 2 H+ 
Piruvato carboxilase = única enzima mitocondrial do 
processo. Necessidade de bombeamento do oxaloacetato para 
o citossol. 
1 - OAA + NADH malato DHmt malato + NAD+ 
2 – Bombeamento pela membrana mitocondrial 
3 -malato + NAD+ malato DHcit OAA + NADH 
Segunda etapa de desvio 
** Frutose 6-P + H2O frutose 1,6-bifosfatase frutose 6-P 
+ Pi 
Terceira etapa de desvio 
** Glicose 6-P + H2O glicose 6-fosfatase glicose + Pi 
Ausente no cérebro e músculo. Presente no RE dos 
hepatócitos. 
Equação: 
2 Piruvato + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O glicose + 4 
ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+ + 2 H+ 
Etapa citossólica: 
* Oxaloacetato + GTP PEP carboxiquinase PEP + GDP + 
CO2 
Os demais pontos da gliconeogênese consistem em reversões das 
reações da via glicolítica. Ou seja, é a mesma enzima que atua tanto na 
glicólise quanto na gliconeogênese. 
A seguir seguem as reações para você comparar tanto a glicólise quanto 
a gliconeogênese. 
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REGULAÇÃO 
Glicólise e gliconeogênese são coordenadas de formas opostas. 
Velocidade da glicólise é a [glicose]. 
Velocidade da gliconeogênese é a [lactato]. 
Ponto crucial = conversão de F 6-P para F1,6-BP 
AMP ativa a PFK1 
AMP inibe a F 1,6-BPase 
Citrato inibe a PFK1 
Citrato ativa a F 1,6-BPase 
Condição fisiológica 
1 - Alta [glicose] alta [insulina] aumenta [F 1,6-BP] ativa a PFK1 e 
inibe a F 1,6-BPase. 
2 – Baixa [glicose] alta [glucagon] diminui [F 1,6-BP] inibe a PFK1 e 
ativa a F 1,6-BPase. 
Obs. F 2,6-BP = sinalizador para a quebra ou síntese de glicose. 
OUTRAS ENZIMAS 
☺ Piruvato quinaseF 1,6-BP ativa 
 ATP inibe 
☺ Piruvato carboxilase 
 Acetil-CoA ativa 
 ADP inibe 
☺ PEP carboxiquinase 
 ADP inibe 
CONVERSÃO DE METABÓLITOS ORIUNDOS DA ATIVIDADE MUSCULAR 
Músculo esquelético ativo produz lactato e alanina que são matérias-
primas da gliconeogênese. 
No músculo em anaerobiose ocorre a produção de piruvato e NADH na 
glicólise supera o consumo no Ciclo do Ácido Cítrico e Cadeia Transportadora 
de Elétrons. 
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Solução = conversão em lactato e produção de NAD+ para permitir o 
funcionamento da glicólise. Acumula lactato. O que fazer??? Ocorre o envio do 
excesso de lactato ao fígado, via plasma. 
No fígado... 
Lactato é oxidado a piruvato. O piruvato é convertido em glicose pela 
gliconeoegênese. O fígado envia a glicose para o músculo. O mesmo se aplica 
a alanina. A alanina é formada a partir do piruvato por transaminação. Quem 
reverte???? O fígado. 
CICLO DO ÁCIDO TRICARBOXÍLICO 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
CICLO DE KREBS 
Ocorre na matriz mitocondrial. É o destino do piruvato produzido durante 
a glicólise em condições aeróbicas. Via final de oxidação de açúcares, 
aminoácidos e ácidos graxos. 
Primeira reação 
Piruvato + CoA + NAD+ piruvato desidrogenase acetil-CoA + CO2 + 
NADH 
Visão geral do processo 
1 - Dois carbonos entram no processo como 
Acetil-CoA. 
2 - Dois carbonos saem como CO2 
3 – São formados 3 NADH (6 é). 
4 – É formado um FADH2 (2 é). 
5 – É formado um GTP. 
Potencial para a síntese de 11 ATP. 
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Função do ciclo de Krebs: 
1 – Via final de oxidação de moléculas alimentares; 
2 – Fornecer poder redutor para a produção de ATP; 
3 – Fornecer esqueletos de carbonos para outras reações. 
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Reações: 
1) OAA + Acetil-CoA + H2O citrato sintase citrato + CoA 
Conversão C4 para C6. 
2) Citrato cis-aconitato isocitrato (aconitase) 
3) Isocitrato isocitrato desidrogenase α-KGT + CO2 + NADH 
Produção de força redutora. 
4) α-KGT + NAD+ + CoA α-KGT DH succinil-CoA + CO2 + NADH 
Produção de força redutora. 
5) Succinil-CoA + Pi + GDP succinil-CoA sintetase succinato + GTP 
Formação de ligação fosfato rica em energia. 
6) Succinato + FAD succinato-DH fumarato + FADH2
Formação de poder redutor. 
7) Fumarato + H2O fuamrase malato 
8) Malato + NAD+ malato-DH OAA 
Formação de poder redutor 
Conversão em ATP: 
1 NADH = 3 ATP 
1 FADH2 = 2 ATP 
1 GTP = 1 ATP 
O α-KGT e OAA são utilizados para a síntese de aminoácidos. 
De onde vem o OAA??? 
Piruvato + CO2 + ATP + H2O piruvato carboxilase OAA 
+ ADP + Pi + 2 H+ 
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CONTROLE DO CICLO DE KREBS 
1 – Piruvato desidrogenase 
* Inibição por Acetil-CoA e NADH; 
* Inibição por GTP; 
* Ativação por AMP; 
OUTROS PONTOS DE CONTROLE 
1 – Citrato sintase 
Inibida por ATP 
2 – Isocitrato-DH 
Inibida por ATP 
Ativada por ADP 
3 - α-KGT-DH 
Inibida por succinil-CoA e NADH 
O produto ATP controla a velocidade 
do processo. 
FUNÇÃO DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
1-Principal via degradativa para a geração de energia. 
2-Proporciona intermediários para as biossínteses. 
Participação dos intermediários do CAC: 
* Succinil-CoA = síntese de porfirinas. 
* α-KGT e OAA = síntese de aminoácidos. 
* Citrato = síntese de ácidos graxos e colesterol. 
* Malato = glicose. 
Manutenção dos intermediários do CAC 
Reposição de OAA pela piruvato 
carboxilase. 
Piruvato + CO2 + ATP + H2O piruvato 
carboxilase OAA + ADP + Pi + 2 H+ 
É uma reação anaplerótica. 
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FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
A função da glicólise, ciclo do ácido cítrico e oxidação de ácidos graxos é 
gerar NADH e FADH2 que acumulam grande quantidade de energia livre. 
Definição 
É o processo pelo qual se forma 
ATP quando se transferem elétrons do 
NADH e FADH2 para o oxigênio. 
Propriedades: 
1) É realizada por complexos respiratórios na membrana interna da 
mitocôndria. 
2) Oxidação do NADH produz 3 elétrons e do FADH2 produz 2 elétrons. 
3) A oxidação e a fosforilação são acoplados por um gradiente de prótons 
através da membrana mitocondrial interna. 
COMPOSIÇÃO DA CADEIA RESPIRATÓRIA 
Complexos: 
1 – NADH-Q redutase; 
2 – Coenzima Q (ubiquinona); 
3 – Citocromo redutase; 
4 – Citocromo c; 
5 – Citocromo oxidase. 
 São bombas de H+!!!! 
Transferem os elétrons do NADH e FADH2 para o oxigênio. São 
complexos protéicos que permitem o fluxo de elétrons através da membrana 
mitocondrial interna, levando ao bombeamento de prótons através da 
membrana. 
☺ Função da NADH-Q redutase ponto de entrada do NADH. 
☺ Coenzima Q ponto de entrada do FADH2. 
☺ Citocromo C 
 citocromo = proteína transportadora de elétrons que contém um 
hemo como grupo prostético. 
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☺ Citocromo c = transfere os elétrons para o citocromo oxidase. 
☺ Citocromo oxidase = transfere os elétrons para o oxigênio. 
Reação: 4 H+ + 4 e + O2 2 H2O 
OXIDAÇÃO E FOSFORILAÇÃO VIA FORÇA PRÓTON-MOTRIZ 
Fluxo de elétrons do NADH até o oxigênio: 
 NADH + ½ O2 + H+ H2O + NAD+ 
Produção de ATP 
 ADP + Pi + H+ ATP + H2O 
Como é possível? Pela localização de uma enzima na membrana 
mitocondrial = ATP sintase. 
TEORIA QUIMIO-OSMÓTICA DE MITCHELL 
Transporte de elétrons e a síntese de ATP acoplados por um gradiente de 
prótons na membrana mitocondrial interna. 
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A transferência de elétrons pela cadeia respiratória gera um 
bombeamento de prótons pela membrana mitocondrial interna. A concentração 
de prótons maior no lado citossólico da membrana gera um potencial elétrico 
positivo. O retorno dos prótons gera energia para a síntese de ATP pela ATP 
sintase. 
ESQUEMA GERAL DO PROCESSO: 
Inibidores da cadeia transportadora de elétrons: 
1 – NADH-Q redutase = rotenona e amital; 
2 – Citocromo c redutase = antimicina A; 
3 – Citocromo oxidase = cianeto, azida e CO. 
ESTRUTURA DA ATP sintase 
☺ F0 = hidrofóbica = atravessa a membrana 
mitocondrial = canal de prótons. 
☺ F1 = hidrofílica = catalisa a síntese de ATP. 
Reação catalisada: 
ADP + Pi + H+ ↔ ATP + H2O 
Produção de ATP pela ATP sintase: 
NADH NADH‐Q Cit.Q
Cit.C
Cit. c
Citocromo
FADH2
O2
H2O
ADP + ATP ADP + ATP ADP + ATP 
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REPOSIÇÃO DE NAD+ E NADH DO CITOSSOL 
Função = Regenerar o NAD+ para dar continuidade à glicólise. 
Lançadeira glicerol fosfato 
Reação: 
NADH(cit) + H+ + FAD(mit) NAD+(cit) + 
FADH2(mit) 
Rendimento: 
São gerados 2 ATP por NADH 
citossólico. 
Transferência de elétrons para o FAD. 
Músculo de vôo de insetos 
Figado e coração 
Lançadeira malato-aspartato. 
Rendimento é de 3 ATP’s por NADH. 
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BOMBEAMENTO DE ATP PARA O CITOSSOL 
Ação da ATP-ADPtranslocase. O potencial de membrana positivo no lado 
citossólico cria uma eversão do sistema que bombeia ATP para fora. 
Motivo??? Equilíbrio de cargas no lado citossólico da membrana uma 
carga negativa para fora da matriz. 
Balanço de ATP da glicólise: 
 Lançadeira glicerol-fosfato 36 ATP 
 Lançadeira malato-aspartato 38 ATP 
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LIPÓLISE 
TAG são hidrolisados por lipases AMPc-dependentes 
Etapa inicial da utilização de lipídeos = hidrólise do TAG por lipases. 
Reação: TAG + 3 H2O lipase glicerol + 3 AGL 
Atividade da lipase nas células adiposas 
Regulada por hormônios 
1) Adrenalina, noradrenalina, glucagon e hormônio adrenocorticotrópico = 
Estimulam a adenilato ciclase que leva a produção de AMPc. Este, por sua vez, 
estimula quinase que ativa a lipase por fosforilação. 
2)Insulina = inibe a lipólise. 
Destino do glicerol formado 
* Glicerol + ATP glicerol quinase glicerol-3-P 
* Glicerol-3-P + NAD+ glicerol fosfato-DH di-hidroxiacetona-P + NADH 
No fígado: 
1)Conversão em piruvato (glicólise) 2)Conversão em glicose 
(gliconeogênese) 
Destino dos AGL 
Ativação dos AGL’s. 
Ocorre na membrana mitocondrial externa. 
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* AGL + ATP + HS-CoA acil CoA sintetase Acil-CoA + AMP + PPi 
Reação irreversível pela quebra do PPi: 
PPi + H2O pirofosfatase 2 Pi + 2 H+ 
Etapas da oxidação dos AGL’s 
1) Transporte através da membrana 
mitocondrial interna = ação da carnitina. 
2) Face citossólica da membrana 
mitocondrial interna. 
3) Acil-CoA + carnitina carnitina 
aciltransferase I acil-carnitina + CoA 
4) Transporte através da membrana 
mitocondrial interna. 
5) Ação da translocase. 
6) Produção de acil-CoA. 
7) Acil-carnitina + CoA carnitina 
aciltransferase II Acil-CoA + carnitina 
β-OXIDAÇÃO 
Seqüência repetitiva de 4 reações: 
1 – Oxidação por FAD; 
2 – Hidratação; 
3 – Oxidação por NAD; 
4 – Tiólise por CoA. 
A cadeia de ácido graxo é encurtada em 2 carbonos. 
Forma-se FADH2, NADH e acetil-CoA. 
* Primeira reação 
Acil-CoA + FAD acil-CoA-DH trans-Δ2-enoil-CoA + 
FADH2 
Etapa de oxidação por FAD. 
* Segunda reação 
trans-Δ2-enoil-CoA + H2O enoilCoA hidratase L-3-
hidroxiacil-CoA 
Etapa de hidratação da dupla ligação gerada na 
reação anterior. 
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*Terceira reação 
L-3-hidroxiacil-CoA + NAD L-3-hidroxiacil-CoA DH 3-cetoacil CoA + NADH 
Etapa de oxidação por NAD. Oxidação do metileno em C3 para grupo 
cetônico. 
* Quarta reação 
3-cetoacil CoA + HS-CoA β-tiolase acetil-CoA + acil-CoA. 
Ocorre a tiólise. A seguir, repetem-se as reações anteriores até a 
remoção total de unidades de 2 carbonos do AGL. 
ESTEQUIOMETRIA DA OXIDAÇÃO DO PALMITATO 
Reação completa de oxidação: 
Estequiometria: 
FADH2 2 ATP = 7 FADH2 = 14 ATP 
NADH 3 ATP = 7 NADH = 21 ATP 
Acetil-CoA CAC 12 ATP = 8 Acetil-CoA = 96 ATP 
Total = 131 ATP. Perda de 1 ATP na ativação do AGL 130 ATP. 
FORMAÇÃO DE CORPOS CETÔNICOS NO FÍGADO NA 
 PREDOMINÂNCIA DA DEGRADAÇÃO DE LIPÍDEOS. 
Metabolismo da Acetil-CoA nas mitocôndrias do fígado = diferente. 
Condição 1 
Entrada de Acetil-CoA no CAC depende de OAA disponível para a 
formação de citrato. 
Condição 2 
[OAA] diminui na ausência de glicídeos (No caso de jejum ou diabetes). 
O OAA é usado para formar glicose. O OAA não está disponível para a 
condensação com acetil-CoA. 
Acetil-CoA desviado para a produção de acetoacetato, D-3-
hidroxibutirato e acetona = são os corpos cetônicos. 
FORMAÇÃO DO ACETOACETATO PELA TIOLASE 
Equação global: 
2 acetil-CoA + H2O tiolase acetoacetato + 2 CoA + H+ 
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Reações de condensação da acetil-CoA: 
* 2 acetil-CoA 3-cetotiolase acetoacetil CoA 
* acetoacetil CoA + H2O + acetil-CoA hidroximetil glutaril CoA sintase 3-
hidroxi-3-metilglutaril CoA + CoA 
* 3-hidroxi-3-metilglutaril CoA hidroximetil glutaril CoA liase acetoacetato 
* acetoacetato + H+ acetona 
* acetoacetato + NADH D-3-hidroxibutirato DH D-3-hidroxibutirato. 
Função do acetoacetato 
Local de produção = fígado acetoacetato e 3-
hidroxibutirato. 
São alimentos da respiração e importantes como 
fontes de energia. 
Uso do acetoacetato: 
 Músculo cardíaco e córtex renal = preferência 
por acetoacetato. 
 Cérebro = jejum prolongado e diabetes. 
* Acetoacetato + succinil CoA CoA transferase 
acetoacetil CoA 
Essa enzima está ausente no fígado. 
* Acetoacetil CoA + CoA tiolase 2 acetil-CoA 
☺ O tecido adiposo libera AGL + glicerol para o fígado. O fígado então produz o 
acetoacetato que enviado aos órgãos-alvo. 
☺ Acetoacetato = forma hidrossolúvel e transportável de unidades acila. 
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REGULAÇÃO DA LIPÓLISE 
Alta [acetoacetato] plasmático diminui a velocidade de lipólise do 
tecido adiposo. 
Obs. Animais não transformam ácidos graxos em glicose. 
A acetil-CoA não pode ser convertida em piruvato ou oxaloacetato em 
animais. Só as plantas possuem duas enzimas para a conversão de acetil-coA 
em oxaloacetato. 
LIPOGÊNESE 
Comparação da β-oxidação e a lipogênese. 
1 - Onde ocorre? 
Síntese = citossol. 
Degração = matriz mitocondrial. 
2 – Molécula que dirige a reação 
Síntese = proteína carreadora de acilas (ACP). 
Degradação = CoA. 
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3 – Enzimas da catálise 
Síntese = ácido graxo sintase. 
Degradação = 4 enzimas prinicipais. 
4 – Unidade formadora 
Síntese = malonil-ACP. 
Degradação = acetil-CoA. 
5 – Poder redutor 
Síntese = NADPH. 
Degradação = NADH. 
Etapa de controle da síntese de ácidos graxos 
Catalisada pela enzima acetil CoA carboxilase. 
Reação 1 
Biotina-E + ATP + HCO3- CO2~biotina-E + ADP + Pi 
Reação 2 
CO2~biotina-E + acetil-CoA malonil CoA + biotina-E 
Mecanismo de reação pingue-pongue = os substratos ligam-se a enzima 
e os produtos liberam-se em uma seqüência específica. 
Regulação da enzima 
☺ Ativador = citrato. ☺ Inibidor = palmitil CoA 
O produto final inibe a primeira etapa reguladora da síntese de AGL. 
REAÇÕES DE ALONGAMENTO DA CADEIA DE ÁCIDOS GRAXOS 
*AGL com N° par de carbonos: 
1) Acetil-CoA + ACP acetil transacilase acetil-ACP + CoA 
2) Malonil-CoA + ACP malonil transacilase malonil-ACP + CoA 
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*AGL com N° ímpar de carbonos: 
1) Acetil-CoA + ACP acetil transacilase acetil-ACP + CoA 
2) Propionil-CoA + ACP propionil transacilase propionol-ACP + CoA 
*Acetil-ACP + malonil-ACP enzima de condensação acil-malonil-ACP 
acetoacetil-ACP + ACP + CO2 
Reação de condensação. 
Obs. Todos os átomos de carbono dos ácidos graxos derivam da acetil-CoA. 
Nenhum átomo de carbono deriva do bicarbonato. 
* Acetoacetil-ACP + NADPH + H+ β-cetoacil-ACP-redutase D-3-
hidroxibutiril-ACP + NADP+ 
Primeira etapa de redução. Redução do grupo cetona. 
* D-3-hidroxibutiril-ACP 3-hidroxiacil-ACP-desidratase crotonil-ACP + 
H2O 
Etapa de desidratação. 
* Crotonil-ACP + NADPH + H+ enoil-ACP redutase butiril-ACP + NADP+ 
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Segunda etapa de redução 
Demais ciclos de elongamento: 
1 - Butiril-ACP combina-se com Malonil-ACP 
originando um cetoacil de 6 carbonos. 
2 - O ciclo se processa até 16 carbonos. A 
seguir, ocorre a hidrólise para a liberação de 
palmitato da enzima ACP. 
Composição das ácido graxo sintases 
Complexo multienzimático eucariótico. Em mamíferos: 
☺ Domínio 1 = unidade de entrada e condensação de substratos = 
Acetiltransferase, maloniltransferase e β-cetoacil sintase. 
☺ Domínio 2 = unidade de redução = Proteína carreadora de acilas, β-cetoacil 
redutase, desidratase e enoil redutase. 
☺ Domínio 3 = unidade de liberação de palmitato = Tioesterase. 
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Transporte de acetil-CoA da mitocôndria para o citossol 
1) Síntese de ácidos graxos = 
citossol. 
2) Síntese de acetil-CoA = 
mitocôndria. 
Transporte do acetil-CoA da mitocôndria para o citossol. 
Citrato + ATP + CoA + H2O citrato liase acetil-CoA + ADP + Pi + OAA 
Ocorre com alta [citrato] 
Fonte de NADPH para a síntese de ácidos graxos 
No citossol 
1) OAA + NADH + H+ malato DH malato + NAD+ 
2) Malato + NADP+ enzima málica piruvato + CO2 + NADPH 
Mitocôndria 
1) Piruvato + CO2 + ATP + H2O piruvato carboxilase OAA + ADP + Pi + 2 
H+ 
Um NADPH é gerado para cada acetil-CoA que é transferida da mitocôndria 
para o citossol. 
 8 acetil-CoA = 8 NADPH Pentose-fosfato = 6 NADPH 
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REGULAÇÃO DO METABOLISMO DE ÁCIDOS GRAXOS 
☺ ☺ Oxidação de ácidos graxos ☺ ☺ 
1 – Condição fisiológica: Jejum = adrenalina e glucagon = ativa a lipase 
(adipócito) = alta [AGL]. 
Pós-prandial = insulina = inativa a lipase (adipócito) = baixa [AGL]. 
2 – Carnitina aciltransferase I = alta [malonil-CoA] = pós-prandial. 
3 – 3-hidroxiacil CoA-DH = inibida por alta [NADH]. 
4 – Tiolase = inibida por alta [acetil-CoA]. 
☺ ☺ Síntese de ácidos graxos ☺ ☺ 
1 – Condição fisiológica = abundância de açúcares e AGL’s baixos. 
2 – Controle de curto prazo 
Altas [ATP] e [acetil-CoA] alta [citrato] = estimula a acetil-CoA 
carboxilase. 
Inibição da isocitrato-DH (CAC) = desvio do acetil CoA para a síntese de 
lipídeos. 
3 – Alta [palmitil-CoA] = inibe a acetil-CoA carboxilase excesso de AGL. 
4 – Ação hormonal 
 Baixa [glicose] Glucagon alta [AMPc] ativa proteína quinase 
acetil CoA carboxilase é fosforilada (inativa). 
 Alta [glicose] Insulina ativa a fosforilase acetil CoA carboxilase é 
defosforilada (ativa). 
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INTEGRAÇÃO DO METABOLISMO 
Estratégias do metabolismo 
1 – O ATP como moeda universal de energia. 
A quebra das ligações fosfato gera energia para tornar reações 
termodinamicamente desfavoráveis em favoráveis. Ex: contração muscular, 
transporte ativo, amplificação de sinais e biossínteses. 
2 – O ATP é gerado pela oxidação de moléculas como glicose, ácidos 
graxos e aminoácidos. 
O Acetil-CoA é um intermediário das reações de oxidação. 
Destino do Acetil-CoA e a produção de energia: 
A – Formação de CO2 pelo ciclo do ácido cítrico resulta na produção de NADH e 
FADH2. 
B - NADH e FADH2 transferem elétrons para a cadeia respiratória. 
C – Fluxo de elétrons cria um bombeamento de prótons na membrana interna 
da mitocôndria. Cria-se uma força próton-motriz que sintetiza ATP. 
D – O excedente de elétrons é transferido para o O2 para a formação de água. 
Produção de ATP, ou seja, a glicólise produz 2 ATP e a fosforilação oxidativa 
gera de 36 ou 38 ATP. 
3 – O NADPH é o principal doador de elétrons nas biossínteses redutivas. Os 
produtos são mais reduzidos do que os precursores. Necessidade de poder 
redutor NADPH e ATP. Fontes de NADPH: 
A – Via das pentoses-fosfato = maior fornecedor; 
B – Lançadeira mitocondrial de citrato-piruvato; 
C – Enzima málica citossólica. 
4 – As biomoléculas são construídas a partir de um conjunto relativamente 
pequeno de unidades fundamentais. O papel da via glicolítica: 
A – Di-hidroxiacetona fosfato = esqueleto glicerol dos fosfolipídeos. 
B – Fosfo-enolpiruvato = esqueleto carbonado dos aminoácidos. 
C – Acetil-CoA = síntese de lipídeos. 
Obs. As vias metabólicas centrais têm papéis anabólicos e catabólicos. 
5 – As vias anabólicas e catabólicas quase sempre são diferentes. Permitem 
que as vias bioquímicas sejam termodinamicamente favoráveis 
constantemente. A separação das vias contribui para a eficácia do controle 
metabólico. 
A REGULAÇÃO METABÓLICA - INTERAÇÕES ALOSTÉRICAS 
Controle do fluxo da via = quantidade e atividade das enzimas. O ponto 
de controle é a enzima-chave que são reações irreversíveis da via metabólica. 
As enzimas alostéricas detectam sinais diversos e integram as 
informações metabólicas. Principais pontos de controle: 
A - Glicólise = fosfofrutoquinase. 
B - Síntese de ácidos graxos = acetil-CoA carboxilase. 
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MODIFICAÇÃO COVALENTE 
As enzimas reguladoras são o controle adicional que resulta na 
modificação covalente pela adição de grupos fosfato, metilação ou adenilação. 
Vantagem = as vias podem ser ligadas ou desligadas rapidamente por sinais 
químicos muito pequenos (hormônios). 
COMPARTIMENTALIZAÇÃO 
Os compartimentos celulares contribuem no controle metabólico. No 
citossol temos a Glicólise, vias das pentoses-fosfato e síntese de ácidos graxos. 
Na mitocôndria encontramos a oxidação de ácidos graxos, ciclo do ácido cítrico 
e fosforilação oxidativa. No citossol/mitocôndria ocorrem a Gliconeogênese e 
síntese de uréia. 
NÍVEIS ENZIMÁTICOS 
As velocidades de síntese e degradação das enzimas reguladoras podem 
ser reguladas por fatores hormonais. 
ESPECIALIZAÇÃO METABÓLICA DOS ÓRGÃOS 
Os órgãos exercem diferentes papéis metabólicos. 
VIAS METABÓLICAS E LOCAIS DE CONTROLE 
A – A glicólise converte a glicose (6 C) em duas moléculas de piruvato (3 C). 
Tem-se a produção de 2 ATP’s e 2 NADH. Destinos do piruvato: 
1 – Acetil-CoA ciclo do ácido cítrico fosforilação oxidativa 
(mitocôndria). 
2 – Ácido lático (músculo em anaerobiose). 
3 – Etanol (microrganismos em anaerobiose). 
Função da glicólise é a: 1 – Produção de ATP; 2 – Formação de 
esqueletos de carbono (biossínteses). 
Ponto de regulação da glicólise no fígado Enzima = fosfofrutoquinase 
(PFK). Inibida por altos níveis de ATP e citrato e ativada por AMP e frutose 2,6-
bifosfato (F-2,6-BP). 
Exemplo: 
Regulação bioquímica no fígado: 
[Glicose] baixa no sangue liberação de 
glucagon no pâncreas havendo queda na F-2,6-BP 
 inativa a PFK reduz a velocidade da glicólise. 
Ação da Adrenalina: 
No músculo = ativa a glicólise 
No fígado = inibe a glicólise e estimula a quebra 
do glicogênio. 
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B – Ciclo do ácido cítrico resulta na oxidação de açúcares, lipídeos e 
aminoácidos (mitocôndria) cuja ação gera Acetil-CoA. A oxidação de 1 Acetil-
CoA gera 3 GTP, 3 NADH e um FADH2 e 4 pares de elétrons. Em seguida, 
ocorre a transferência dos elétrons para o oxigênio na cadeia transportadora 
de elétrons gerando água (11 ATP). 
Controle do ciclo do ácido cítrico 
Em alta concentração de ATP diminui as atividades das enzimas: a) 
citratosintase; b) isocitrato desidrogenase e; c)α-cetoglutarato desidrogenase. 
Funções: 1) Produção de ATP; 2) Processo de biossíntese de ácidos 
graxos e aminoácidos. 
C – Via pentose-fosfato = ocorre no citossol e produz 
NADPH (biossínteses) e ribose-5-fosfato (nucleotídeos). 
A via é regulada pelos níveis de NADP+. 
A enzima-chave é Glicose-6-P-DH (Desidrogenase). 
D – Gliconeogênese 
No fígado ocorre a síntese de glicose a partir do 
lactato, glicerol e aminoácidos. 
O ponto de entrada é a concentração de piruvato. 
O ponto de controle é a enzima frutose-1,6-
bifosfatase (F1,6BFase). 
Exemplos de controle: 
AMP e F-2,6-BP inibem a F1,6BFase. 
Citrato ativa a F1,6BFase. 
Seqüência bioquímica: Piruvato oxaloacetato fosfoenolpiruvato 
Lembrar que a gliconeogênese e a glicólise são vias bioquímicas 
antagônicas... 
Regulação 
 [Glicose] alta [F-2,6-BP] alto inibe a gliconeogênese e ativa a 
glicólise. 
E – Síntese e degradação do glicogênio 
Glicogênio sintase é a enzima responsável pela síntese de glicogênio. 
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Glicogênio fosforilase é a enzima responsável pela degradação de 
glicogênio. São enzimas antagônicas: 
☺ alta [glicose] sintase ativa e fosforilase inativa. 
☺ baixa [glicose] sintase inativa e fosforilase ativa. 
F – Síntese e degradação de ácidos graxos. 
A síntese ocorre no citossol a partir do acetil-CoA. 
O transporte dos grupos acetil da mitocôndria para o 
citossol ocorre por meio das lançadeiras de citrato-malato. 
Regulação = acetil-CoA carboxilase. 
Altas [ATP] e [acetil-CoA] = alta [citrato] = ativa a 
enzima. 
A degradação dos lipídios ocorre na matriz 
mitocondrial e forma acetil-CoA. A regulação ocorre pelos 
níveis de ATP e NAD+ e FAD disponíveis. 
MOLÉCULAS-CHAVE DO METABOLISMO 
1–Glicose-6-fosfato 
A partir da glicose ocorre a formação de 
glicose-6-fosfato que assume 3 destinos: 
1 – Glicogênio (ATP alto) 
2 – Piruvato (ATP baixo e biossíntese) 
3 – Ribose-5-fosfato (ácidos nucléicos) 
Como se obtêm glicose-6-fosfato??? 1) 
Mobilização do glicogênio; 2) Piruvato e aminoácidos glicogênicos. 
Queda na concentração de glicose do sangue estimula a glicogenólise e a 
gliconeogênese. Fígado e rins possuem a glicose 6-fosfatase responsável pela 
recomposição dos níveis de glicose no sangue. 
2 – Piruvato 
Produzido a partir de: Glicose-6-
fosfato; Alanina; Lactato. 
Função 1 
1) Músculo em atividade intensa anaerobiose 
e a enzima lactato desidrogenase produz 
ácido lático. O resultado é a produção de ATP 
e NADH. 
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2) Após o exercício o lactato é bombeado para o fígado regenera piruvato. 
Função 2 
O piruvato é o elo de ligação da síntese e degradação entre a conversão 
de açúcares e aminoácidos. É a transaminação. 
Função 3 
A conversão em oxaloacetato na mitocôndria é usada para regenerar a 
glicose (gliconeogênese). 
Síntese: a) glicose a partir do piruvato; b) e componentes do ciclo do 
ácido cítrico. 
Altos níveis de ATP inibe o ciclo do ácido cítrico. Ativa a gliconeogênese 
para repor o estoque de glicose (a sequência é piruvato oxaloacetato 
glicose-6-fosfato). 
Função 4 
Produção de acetil-CoA para a síntese de ATP ou a síntese de lipídeos. A 
enzima conversora é a piruvato desidrogenase. 
3 – Acetil-CoA 
Produzido a partir: 1) piruvato; 2) lipídeos (β-oxidação); 3 
– aminoácidos cetogênicos. 
Destinos: 
1) Ciclo do ácido cítrico usado para produzir ATP; 
2) 3-hidroxi 3-metil glutaril CoA gera 3 moléculas de acetil-
CoA para a síntese de colesterol e corpos cetônicos. Os 
corpos cetônicos realizam a comunicação do fígado e 
tecidos periféricos. 
3) a síntese de ácidos graxos ocorre nos mamíferos que 
não convertem acetil-CoA em piruvato, ou seja, não 
convertem lipídeos em açúcares. INFELIZMENTE!!! 
CONTROLE HORMONAL DO METABOLISMO ENERGÉTICO 
Os hormônios desempenham um papel importante na integração do 
metabolismo. 
INSULINA = Secretada pelas células β do pâncreas quando estimulada por 
glicose e pelo sistema nervoso parassimpático. 
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Funções da insulina: 1) Sinaliza o estado alimentado; 2) Estimula o 
armazenamento de alimento; 3) Estimula a síntese de proteínas de vários 
modos. 
Ações da insulina: 1) Promove a defosforilação de enzimas-chave 
interconversíveis; 2) Estimula a síntese de glicogênio no músculo e no fígado e 
inibe a gliconeogênese no fígado; 3) Acelera a glicólise no fígado e aumenta a 
síntese de AGL; 4) Permite a entrada de glicose no músculo e células adiposas; 
5) Prolonga o metabolismo de aminoácidos e proteínas. 
Resultado = abundância de glicose e AGL no tecido adiposo síntese e 
armazenamento de TAG. 
GLUCAGON = Secretado pelas células α do pâncreas em resposta a um nível 
baixo de glicose no plasma. Órgão-alvo do glucagon é o fígado. 
Funções: 1) Estimula a quebra do glicogênio; 2) Inibe a síntese de glicogênio; 
3) Inibe a síntese de ácidos graxos = diminui a produção de piruvato e diminui 
a atividade da acetil CoA carboxilase; 4) Estimula a gliconeogênese e bloqueia 
a glicólise e abaixa o nível de F-2,6-BP; 5) O glucagon aumenta o nível de 
AMPc nas células adiposas = ativa a lipase que mobiliza os TAG. 
O glucagon dispara uma cascata mediada por AMPc que leva à 
fosforilação da fosforilase e da glicogênio sintase. A função do glucagon é 
aumentar a liberação de glicose pelo fígado. 
OBS. Todas as ações do glucagon são mediadas por proteínas quinases 
que são ativadas pelo AMPc. 
ADRENALINA E NORADRENALINA = São secretadas pela medula adrenal e 
terminações nervosas simpáticas em resposta a um baixo nível de glicose no 
sangue. 
Função: 1) Estimula a mobilização do glicogênio e TAG = dispara a cascata 
mediada por AMPc; 2) Inibir a captação de glicose pelo músculo = os AGL 
liberados pelo tecido adiposo é que são usados como alimento. 
Exerce efeito glicogenolítico maior no músculo do que no fígado. 
Adrenalina = 1) Estimula a secreção de glucagon e inibe a secreção de 
insulina; 2) Aumentam a quantidade de glicose liberada no sangue pelo fígado 
e diminuem a utilização de glicose pelo músculo. 
TAMPONAMENTO DO NÍVEL DE GLICOSE PELO FÍGADO 
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Controle pelo fígado: Captação ou liberação de glicose aos sinais 
hormonais e ao nível da glicose. Após uma refeição contendo glicídeos: 
Aumento da [glicose] no plasma que resulta em um aumento na 
[glicose-6-P] no fígado e estimula a ação da glicoquinase (não é inibida por 
glicose-6-P). 
O destino da glicose-6-P é controlado pelos efeitos opostos da insulina e 
glucagon. O glucagon dispara uma cascata mediada por AMPc que leva à 
quebra do glicogênio. A insulina exerce efeito antagônico. 
Condição fisiológica: Alta [glicose] diminui a secreção de glucagon e aumenta a 
secreção de insulina pelo pâncreas. 
Metabolismo do glicogênio 
Ocorre síntese quando é alto o nível de glicose no sangue. Efeito da 
glicose: 
Em alta [glicose] ocorre a conversão da fosforilase a (ativa) em 
fosforilase b (inativa) e não ocorre quebra do glicogênio. 
Ao mesmo tempo, ocorre a ativação da glicogênio sintase. 
AÇÃO DA INSULINA = 1) Promove a entrada da glicose no músculo e no 
tecido adiposo; 2) Estimula a síntese de glicogênio no músculo e no fígado; 3) 
A entrada de glicose no tecido adiposo fornece glicerol-3-P para a síntese de 
TAG. 
COM O TRANSCORRER DA ALIMENTAÇÃO 
Queda nos níveis de glicose leva a uma queda nos níveis de insulina e 
aumento nos níveis de glucagon.BIOLOGIA – PAPILOSCOPISTA – POLÍCIA FEDERAL 2012 
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A ativação de uma cascata mediada por AMPc resulta em alto nível de 
fosforilase a e baixo nível de glicogênio sintase a. A sintase a fica na forma 
inativa. 
Ocorre a mobilização do glicogênio. Forma-se glicose a partir da hidrólise 
da glicose-6-P derivada do glicogênio e o fígado libera glicose para o plasma. 
Ocorre uma diminuição da utilização de glicose pelo músculo e tecido 
adiposo levando à manutenção dos níveis de glicose no plasma. 
Músculo e fígado usam ácidos graxos como combustíveis metabólicos. 
Fatores para a manutenção dos níveis de glicose no plasma: 1) 
Mobilização do glicogênio e liberação de glicose pelo fígado; 2) Liberação de 
ácidos graxos pelo tecido adiposo; 3) Substituição de glicose por ácidos graxos 
pelo músculo e fígado. 
ADAPTAÇÕES AO JEJUM PROLONGADO 
Reserva energética de um homem de 70 kg: 1) 1600 kcal glicogênio; 2) 
24000 kcal proteína mobilizável; 3) 135000 kcal em TAG. 
Necessidade energética para um dia = de 1600 kcal a 6000 kcal. Reserva 
de 1 a 3 meses em inanição. 
Em inanição: A prioridade principal é o fornecimento de glicose ao cérebro e 
outros tecidos (hemácias). A maior parte do fornecimento vem dos AGL 
armazenados nos TAG. 
Outra fonte potencial de glicose são os AA’s derivados da degradação das 
proteínas. O músculo é a maior fonte de fornecimento AA’s na inanição. Mas o 
preço é o comprometimento ao movimento do animal. 
A segunda prioridade é a preservação das proteínas e uso de outros 
combustíveis metabólicos = AGL e corpos cetônicos. 
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EVOLUÇÃO DO JEJUM 
Primeiro dia. Essa é a evolução do processo: 1) Baixa da [glicose]; 2) Queda 
dos níveis de insulina e aumento dos níveis de glucagon; 3) Mobilização de 
TAG no tecido adiposo e gliconeogênese no fígado; 4) Elevação de acetil-CoA e 
citrato = desliga a glicólise; 5) Músculo troca a glicose por ácidos graxos; 6) A 
β-oxidação no músculo interrompe a conversão de piruvato em acetil CoA; 7) 
Piruvato, lactato e alanina são exportados ao fígado para a produção de 
glicose; 8) Proteólise muscular e uso do glicerol da quebra dos TAG = 
produção de glicose. 
Após o terceiro dia. Essa é a evolução do processo: 1) Formação dos corpos 
cetônicos no fígado; 2) Deslocamento de acetil CoA para a produção de corpos 
cetônicos; 3) Gliconeogênese reduz o OAA; 4) Redução da velocidade do Ciclo 
do Ácido Cítrico no fígado. 5) Cérebro e coração começam a utilizar os corpos 
cetônicos. 
Após várias semanas de jejum. Evolução do processo: 1) Os corpos 
cetônicos tornam-se o principal alimento para o cérebro. Diminuição sensível 
da necessidade de glicose; 2) Redução no consumo das proteínas do músculo; 
3) A duração do jejum é compatível com a magnitude do depósito de TAG. 
DIABETES = Padrão anormal no uso de combustíveis metabólicos: 1) 
Superprodução de glicose pelo fígado; 2) Subutilização pelos órgãos. 
Características da doença = Metabolismo anormal de glicose. O nível de 
insulina é muito baixo e o de glucagon é relativamente muito alto para as 
necessidades do paciente. 
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Com a insulina insuficiente não ocorre a entrada de glicose nas células. 
Com o nível de glucagon excessivo = diminuição na [F-2,6-BP] no fígado. O 
resultado é a glicólise inibida e gliconeogênese estimulada. 
Com a queda na [malonil CoA] ocorre a ativação carnitina aciltransferase 
I e oxidação das acil CoA em acetoacetato. 
O nível elevado de glucagon leva à mobilização de TAG no tecido 
adiposo. Então, ocorre a mudança de combustível metabólico, ou seja, de 
glicose para lipídieo. A glicose é desprezada. 
O excesso da glicose plasmática é excretada. Junto com a perda da 
glicose é perdida água (fome e sede = características do diabético). A perda da 
glicose resulta na perda das reservas glicídicas. O resultado é o consumo de 
lipídeos e proteína. 
A mobilização de lipídeos leva a formação de 
grandes quantidades de acetil CoA. 
O acetil CoA não entra no Ciclo do Ácido Cítrico 
(baixo nível de OAA) que é então deslocado para a 
produção de corpos cetônicos. 
As altas [corpos cetônicos] suplantam a 
capacidade dos rins em manter o equilíbrio ácido-base. 
O diabético não tratado pode entrar em coma 
pelo abaixamento do pH plasmático (acidose). 
Tipos de diabetes: 
1 - Diabetes insulino-dependente (tipo I ou juvenil) 
Produção insuficiente de insulina. 
2 – Diabetes insulino-independente (tipo II ou tardia) 
Nível normal de insulina mas, não respondem ao 
hormônio. 
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EXERCÍCIOS 
Questão 1 (Papiloscopista – 
PC – DF - 2007) Considerando o 
esquema acima, analise as 
afirmativas seguintes e assinale a 
alternativa correta. 
I – O processo metabólico 
representado acima é um dos 
mais importantes para a 
obtenção de energia por parte da 
célula e recebe o nome de ciclo 
das pentoses; 
II – O componente “A” resultante 
da reação 4 recebe o nome de 
succinil CoA; 
III – Diversas substâncias, como 
a liberada na reação 3, são 
utilizadas no processo de 
formação do ATP denominado 
cadeia respiratória; 
IV – Ao final desta reação, as 
moléculas de FADH2 são 
eliminadas pela urina. 
(A) Todas as afirmativas estão erradas; 
(B) Há apenas uma afirmativa certa; 
(C) Há apenas duas afirmativas certas; 
(D) Há apenas três afirmativas certas; 
(E) Todas as afirmativas estão certas. 
Questão 2 (Papiloscopista – PC –GO - 2010 ) - Texto: O DNA mitocondrial 
(DNAmt) (DNA da organela mitocôndria) é de origem extranuclear, e seu 
genoma é encontrado em grande quantidade no citoplasma das células. Este 
tipo de DNA foi completamente sequenciado, e a região que possui variações 
de sequência é chamada de região de controle. Uma das características de 
interesse é que o seu caráter é monoclonal, e todo o DNAmt de um indivíduo 
apresenta a mesma sequência (Jobim et al., 2006). Ainda considerando as 
informações do texto, assinale a alternativa correta. 
(A) A organela citada no texto apresenta duas membranas, e a fosforilação 
oxidativa ocorre na membrana externa. 
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(B) A organela citada no texto apresenta duas membranas, e a fosforilação 
oxidativa ocorre na membrana interna. 
(C) No processo de respiração celular que envolve a organela citada no texto, 
o gás carbônico é o aceptor final de elétrons. 
(D) No processo de respiração celular, o ciclo do ácido cítrico envolve a síntese 
de gás oxigênio que será disponibilizado para a atmosfera. 
(E) O ciclo do ácido cítrico ocorre no hialoplasma das células eucariontes e fora 
das mitocôndrias. 
Questão 3 (Papiloscopista – PC – PA - 2006) - Os seres vivos necessitam 
de uma entrada contínua de energia livre para três finalidades principais: o 
desempenho de trabalho mecânico na contração muscular e em outros 
movimentos celulares; o transporte ativo de moléculas e íons; e a síntese de 
macromoléculas e outras biomoléculas a partir de precursores simples. A 
respeito do tema abordado, assinale a opção incorreta. 
A) O metabolismo celular leva em conta as transformações enzimáticas da 
matéria e da energia, partindo de substâncias simples e chegando à 
biossíntese de matéria viva. 
B) A energia livre usada nos processos descritos no texto é retirada do 
ambiente. 
C) A regulação das vias metabólicas pode ocorrer por controle hormonal. 
D) Nascélulas procarióticas, as enzimas que catalisam várias vias do 
metabolismo estão compartimentalizadas em diferentes organelas celulares. 
Questão 4 (Papiloscopista – PC – RS - 
2008) - Considere o gráfico a seguir, o qual 
reflete a redução das reservas energéticas de 
uma pessoa ao longo de um período de jejum. 
Os números I, II e III, que aparecem na 
legenda do gráfico, podem ser correta e 
respectivamente substituídos por: 
a) carboidratos, gorduras e proteínas. 
b) carboidratos, proteínas e gorduras. 
c) gorduras, carboidratos e proteínas. 
d) gorduras, proteínas e carboidratos. 
e) proteínas, carboidratos e gorduras. 
RESPOSTAS 
Questão 1 – Resposta = item B. Em I, o ciclo representado é o ciclo do ácido 
cítrico; Em III, na cadeia respiratória são usados apenas o NADH + H+ e o 
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FADH2; Em IV, o FADH2 é usado na cadeia transportadora de elétrons e não é 
perdido na urina. 
Questão 2 – Resposta = Item B. Em A, a fosforilação oxidativa ocorre na 
membrana mitocondrial interna (nas cristas mitocondriais); Em C, o oxigênio é 
o aceptor final de elétrons; Em D, na respiração celular há a produção de gás 
carbônico; Em E, o ciclo do ácido cítrico ocorre na matriz mitocondrial. 
Questão 3 – Resposta = Item D. Em procariotos não encontramos organelas. 
Todas as reações ocorrem no citoplasma. 
Questão 4 – Resposta = Item A. Na evolução do jejum há o metabolismo dos 
carboidratos. A glicose rapidamente e o glicogênio do fígado e músculos. Mas 
essa fonte de energia mantém o indivíduo por curto intervalo de tempo. A 
maior parte do jejum é mantida pelos lipídios em virtude do alto conteúdo 
energético. Essa fonte fornece a energia necessária para a manutenção do 
indivíduo na maior parte do jejum. Em seguida, as proteínas. Mas essas são 
mobilizadas da musculatura esquelética. Nesse ponto há risco de morte.