Bioquímica II - Glicólise

Prévia do material em texto

Bioquímica II 
Glicólise
Glicose 
Ocupa posição central no metabolismo de plantas, 
animais e muitos microrganismos; 
Relativamente rica em energia potencial, por isso, é 
considerada um bom combustível; 
Quando há aumento da demanda de energia no 
organismo a glicose pode ser liberada e utilizada 
para produzir ATP, tanto de maneira aeróbia quanto 
de anaeróbia; 
Precursor muito versátil, capaz de suprir uma 
grande variedade de intermediários metabólicos em 
reações biossintéticas – como a Escherichia coli, que 
pode obter a partir da glicose os metabólitos 
necessários para o seu crescimento; 
Em animais e vegetais, tem quatro destinos 
principais: 
 
1. Síntese de polissacarídeos complexos 
direcionados ao espaço extracelular; 
2. Armazenação em células (como 
polissacarídeo ou como sacarose); 
3. Oxidação, resultando em compostos de três 
átomos de carbonos (piruvato) por meio da 
glicólise, para fornecer ATP e intermediários 
metabólicos; ou 
4. Oxidação pela via das pentoses-fosfato 
(fosfogliconato) produzindo ribose-5-fosfato 
para a síntese de ácidos nucleicos e NADPH 
para processos biossintéticos redutores; 
Organismos sem acesso a glicose a sintetizam de 
outras fontes, como os fotossintetizantes, os quais 
sintetizam a glicose por um processo onde há 
redução CO2 atmosférico em trioses, e 
posteriormente conversão das trioses em glicose; 
No caso de células não fotossintetizantes, estás irão 
produzir a glicose a partir de precursores simples, 
possuindo três ou quatro átomos de carbono, pelo 
processo de gliconeogênese, no qual reverte a 
glicose usando de muitas enzimas glicolíticas; 
Fermentação – anaeróbia (ausência de O2) para 
produzir ATP – como etanol e ácido lático; 
Contextualizando a glicólise 
Corresponde à produção/conservação de energia 
(ATP e NADH) e piruvato através da respiração 
anaeróbia, processo que ocorre no citosol da célula; 
Nela, ocorre a degradação de uma molécula de 
glicose por várias reações catalisadas por enzimas, 
gerando como produto duas moléculas de piruvato 
– durante a reação, parte da energia livre da glicose 
é conservada na forma de ATP e NADH; 
Via central e quase universal do catabolismo da 
glicose – possui maior fluxo de carbonos na maioria 
das células; 
A quebra da via glicolítica é a única fonte de energia 
metabólica em alguns tecidos de células de 
mamíferos, como os enterócitos, medula renal, 
cérebro e esperma – também de tecidos vegetais, 
e algumas plantas aquáticas; 
Muitos organismos anaeróbios possuem total 
dependência da glicólise; 
Fermentação: termo geral usado para representar 
a degradação anaeróbia da glicose ou de outros 
nutrientes orgânicos com o objetivo de obter 
energia, conservada como ATP; 
Os princípios termodinâmicos e os tipos de 
mecanismos regulatórios da glicólise são comuns a 
todas as vias do metabolismo celular; 
Para cada molécula de glicose que passa pela fase 
preparatória duas moléculas de gliceraldeído-3-
fosfato são formadas, as duas passam pela fase de 
pagamento; 
Dois piruvato são o produto final da segunda fase 
da glicólise. Então, para cada molécula de glicose, 
dois ATP são consumidos na fase preparatória e 
quatro ATP são produzidos na fase de pagamento, 
dando um rendimento líquido de 2 ATP + 2 NADH 
por molécula de glicose convertida em piruvato (2); 
Na fase de pagamento, a energia também é 
conservada pela formação de (2) moléculas do 
transportador de elétrons NADH por molécula de 
glicose.; 
Saldo por molécula de glicose: 
- 2 ATP 
- 2 NADH 
- 2 H2O 
- Produto: 2 piruvatos. 
Fases 
A glicose é uma molécula formada por 6 átomos 
de carbono, nesse processo, ela é quebrada e 
formará duas moléculas de piruvato, cada uma com 
três átomos de carbono – ocorre em 10 etapas: 
- 1 a 5: fase preparatória; 
- 6 a 10: fase de pagamento; 
 
Fase preparatória 
Ocorre o consumo da energia do ATP, aumentando 
a quantidade de energia livre dos intermediários. As 
cadeias de carbono de todas as hexoses 
metabolizadas são convertidas a um produto 
comum, o gliceraldeído-3-fosfato; 
*Cinase: transferência de um grupo fosfato; 
**Fosforilação: adição de um grupo fosfato que 
vem do ATP, ou seja, ATP – ADP, pois perde 1 
grupo fosfato; 
1. Fosforilação** da glicose no grupo hidroxil, 
ligado ao C-6 = formação da D-glicose-6-
fosfato através da hexocinase*; 
2. Conversão da D-glicose-6-fosfato em D-
frutose-6-fosfato pela ação da fosfo-
hexose-isomerase reação reversível; 
3. Fosforilação da D-frutose-6-fosfato em C-1 
para formar a D-frutose-1,6-bifosfato através 
da fosfofrutocinase-1; 
4. Divisão da D-frutose-1,6-bifosfato em duas 
moléculas de três carbonos através da ação 
da aldolase reação reversível: 
Di-hidroxiacetona-fosfato 
Gliceraldeído-3-fosfato 
- Essa é a etapa de lise que da o nome a via; 
5. A di-hidroxiacetona-fosfato é isomerada 
(adicionada) a molécula de gliceraldeído-3- 
fosfato, através da tiosefosfato-isomerase = 
formando (2) gliceraldeído-3-fosfato 
 reação reversível. Final da primeira 
fase da glicólise; 
Fase de pagamento 
6. Oxidação (perde H) e fosforilação (por 
fosfato inorgânico não por ATP) de cada 
molécula de gliceraldeído-3-fosfato através 
da gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase 
(reações de oxirredução) = formando (2) 
1,3-bifosfoglicerato reação reversível; 
7. Conversão de (2) 1,3-bifosfoglicerato em (2) 
3-fosfoglicerato, através da 
fosfogliceratocinase = liberação de energia 
em forma de (2) ATP reação 
reversível; 
8. Conversão de (2) 3-fosfoglicerato em (2) 2-
fosfoglicerato através da fosfoglicerato-
mutase (enzima catalizadora) 
 reação reversível; 
9. Conversão de (2) 2-fosfoglicerato em (2) 
fosfoenolpiruvato, através da enolase 
(enzima catalizadora), liberando uma 
molécula de água reação reversível; 
10. Conversão (2) fosfoenolpiruvato em (2) 
piruvato, através da piruvato-cinase = 
liberação de energia em forma de (2) ATP; 
 
Nas reações seguintes da glicólise, há ênfase em 
três tipos de transformações químicas: 
- Degradação do esqueleto carbônico da glicose 
para produzir piruvato; 
- Fosforilação de ADP a ATP pelos compostos com 
alto potencial de transferência de grupos fosforil, 
formados durante a glicólise; 
- Transferência de um íon hidreto para o NAD1, 
formando NADH; 
Destinos do piruvato 
Com exceção de algumas variações entre as 
bactérias, o piruvato formado na glicólise pode ser 
metabolizado por três rotas catabólicas: 
 
- Em organismos aeróbios ou tecidos em condições 
aeróbias, a glicólise é apenas o primeiro estágio da 
degradação completa da glicose. O piruvato é 
oxidado – com a perda de seu grupo carboxil – na 
forma de CO2, gerando o grupo acetil da acetil-
coenzima A. Este grupo acetil é completamente 
oxidado a CO2 no ciclo do ácido cítrico (Krebs) Os 
elétrons originados dessas oxidações são 
transferidos ao O2 por uma cadeia de 
transportadores na mitocôndria, formando H2O. A 
energia liberada nas reações de transferência de 
elétrons impulsiona a síntese de ATP na 
mitocôndria; 
- Em casos de falta de oxigênio ou poucas 
concentrações (respiração anaeróbia) o piruvato 
pode ser reduzido a lactato por meio da 
fermentação láctica. Quando em contração 
vigorosa, o músculo esquelético trabalha em 
condições de baixa pressão de oxigênio (hipoxia), 
em que NADH não pode ser reoxidado a NAD+, 
mas NAD+ é necessário como aceptor de elétron 
para a oxidação do piruvato, há redução do piruvato 
a lactato, recebendo os elétrons do NADH. Assim, 
regenerando o NAD+ necessário para continuar a 
glicólise – alguns tecidos e células, como a retina e 
os eritrócitos convertem glicose a lactato mesmo 
em condições aeróbias. E, o lactato também é o 
produto da glicólise em condições anaeróbias em 
alguns microrganismos; 
- Em alguns tecidos vegetais e em certos 
invertebrados, protistas e microrganismos como 
levedura da fabricação da cerveja e do pão, o 
piruvato é convertido,em hipoxia em condições 
anaeróbias, em etanol e CO2, processo chamado de 
fermentação etanólica (alcoólica). 
A oxidação do piruvato é um processo catabólico, 
mas ele também possui destinos anabólicos 
(redutores). Pode prover o esqueleto carbônico 
para a síntese do aminoácido alanina ou para a 
síntese de ácidos graxos. 
Equação geral 
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2 piruvatos + 
2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O 
A glicólise – conversão da glicose em piruvato - 
pode ser dividida em dois processos: 
- Exergônica 
Glicose + 2NAD+ 2 piruvatos + 2NADH + 2H+ 
- Endergônica 
2ADP + 2Pi 2ATP + 2H2O 
1ª rota principal 
2ª rota 
principal 
3ª rota 
principal 
Energia remanescente do piruvato 
Na glicólise é liberada apenas uma pequena fração 
da energia total disponível na molécula de glicose, 
as duas moléculas de piruvato formadas acumulam 
a maior parte da energia potencial química existente 
na glicose – energias estas que podem ser 
extraídas por reações oxidativas no ciclo do ácido 
cítrico e na fosforilação oxidativa.