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Bioquímica - Metabolismo de carboidratos

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Gabriela Pereira da Silva 
Nutrição-UFGD 
Metabolismo dos carboidratos 
Carboidratos 
Carboidratos = glicídios = sacarídeos = açúcares = hidratos 
de carbono. 
Biomoléculas mais abundantes com função: 
 Energia (combustível celular); 
 Armazenamento (glicogênio); 
 Estrutural (glicanos); 
 Reconhecimento e sinalização celular. 
CLASSIFICAÇÃO 
Monossacarídeos: açúcares simples (glicose = C6H1206). 
 
Oligossacarídeos – até 10 (ex.: dissacarídeos: sacarose 
→ glicose + frutose). 
 
Polissacarídeos (amido → n glicose). 
 
DIGESTÃO 
 
Glicólise 
Glicose (hexose (6 carbonos) é aldose): possui papel 
central no metabolismo energético e dos carboidratos. 
 Matriz extracelular e polissacarídeos de parede 
celular: síntese de polímeros estruturais; 
 Glicogênio, amido, sacarose: armazenamento 
(depende da demanda da energia); 
 Ribose-5-fosfato: oxidação pela via da pentose-
fosfato; 
 Piruvato: oxidação por glicólise (quando 
necessita energia (ATP). 
Oxi-redução: transferência de elétrons (ocorre na 
membrana interna). 
Processo no qual a molécula de glicose é degrada por 
uma sequência de 10 reações a 2 moléculas de piruvato. 
 
Via central quase universal do catabolismo da glicose 
Via com maior fluxo de carbono na maioria das células 
A quebra glicolítica da glicose é a única fonte de energia 
metabólica em alguns tecidos e células de mamíferos 
(enterócitos, medula, renal, cérebro e esperma) 
Citosol: onde ocorre todas as reações de glicólise 
Fase preparatória: investimento (gasto de 2 ATPs). 
Fase de Pagamento: produção de 4 ATPs e 2 moléculas de 
NADH 
Piruvato pode seguir 3 caminhos: 
 Hipóxia ou condições anaeróbias: ser 
reduzido a etanol → Fermentação alcoólica 
(fermentação até etanol na levedura) 
 Hipóxia ou condições anaeróbias: ser 
reduzido a lactato → Fermentação lática 
(fermentação até lactato no músculo em 
contração vigorosa, nos eritrócitos, em 
algumas outras células e em alguns 
microrganismos) 
Gabriela Pereira da Silva 
Nutrição-UFGD 
 Condições aeróbicas: ser completamente 
oxidado a CO2 e H2O → Ciclo do ácido cítrico 
(animais, vegetais e muitas células 
microbianas sob condições aeróbias) 
ESTÁGIO 1: PRODUÇÃO DE ACETIL-COA 
 
ESTÁGIO 2: OXIDAÇÃO DE ACETIL-COA 
No ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs: 
 Transferência de elétrons para as co-enzimas 
redutoras NADH e FADH2 
NADH e FADH2 são transportadores de elétrons reduzidos 
Respiração celular: metabolismo aeróbico (precisa de O2 
para produzir ATP) 
ESTÁGIO 3: TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS E 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
Transferência de elétrons na cadeia transportadora de 
elétrons que permite a síntese de ATP. 
FASE PREPARATÓRIA 
A glicose entra nas células por difusão facilitada (GLUT – 
proteína (polímeros de vários aminoácidos)). Este 
processo não permite a acumulação de concentrações de 
glicose superiores às existentes no sangue. 
Glicose – hexocinase → glicose-6-fosfato 
Concentração de glicose na corrente sanguínea: 4-5 mM 
(70-99 md/dL) 
A célula tem um processo para acumular glicose no seu 
interior. Isto é feito por modificação química da glicose 
pela enzima hexocinase: 
1. A fosforilação da glicose: feita pela hexocinase 
 
 Feita pela adição de fosfato no carbono 6 
vindo do ATP (um fosfato sai do ATP e vai 
para o carbono 6 formando o ADP e glicose-
6-fosfato); 
 Quanto mais negativo o △G, mais favorável 
é de acontecer a reação; 
 Exergônica = libera energia. 
 
2. Conversão de glicose-6-fosfato: 
 
 Isomerização da G-6P em F-6P: aldose → 
Cetose: fosfohexose isomerase (n2); 
 Reação próxima ao equilíbrio químico; 
 Reversível; 
 Controlada pela concentração de 
substratos-produtos: determina o sentido 
para a reação ocorrer. 
3. Fosforilação da frutose-6-fosfato a frutose-1,6-
bifosfato 
 
 Formação de Frutose-1,6-bifosfato; 
 Fosforilação fosfofrutocinase-1 (PFK-1) (n3); 
 A PFK-1 é uma enzima alostérica e catalisa uma 
reação exergônica; 
 Importante ponto de regulação da glicólise; 
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 Controla a velocidade da Glicólise. 
 
4. A clivagem da frutose-1,6-bifosfato 
 
 Quebra de 1 carboidrato de 6 carbonos em 2 de 3 
carbonos: quebra dividir a frutose-1,6-bifosfato 
em dois compostos de 3 carbonos; 
 Aldolase (n4): envolve a abertura do anel; 
 Reação reversível em condições fisiológicas 
apesar do △G >>> 0; 
 Somente o GAP entra na rota do Estágio 3 da 
Glicólise; 
 O consumo do GAP desloca o equilíbrio no 
sentido direto da reação; 
 O consumo de DAHO também desloca o equilíbrio 
no sentido direto da reação. 
 5. A interconversão das trioses-fosfato 
 
Reaproveitamento da DAHO em GAP 
 A Triose isomerase (n5): converte DAHP em GAP 
 Reação rápida e reversível 
 No equilíbrio: 96% da Triose fosfato está na forma 
de DAHP 
 A remoção da GAP pelas reações subsequentes 
desloca o equilíbrio no sentido direto 
FASE DE PAGAMENTO 
6. Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-
bifosfatoglicerato 
 
 2 moléculas de GAP entram nesta fase: 
Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase; 
 Oxidação da GAP em 1,3-Bifosfoglicerato (1,3-
BPG); 
 Etapa de preparação da Gap – baixo potencial 
fosforila - em um produto com alto potencial 
fosforila: Acil-fosfato; 
 Formação do primeiro intermediário de alta 
energia; 
 Reação exergônica em condições 
fisiológicas: ↑[GAP] e consumo do 1,3-BPG. 
 
7. A transferência do grupo fosforil de 1,3-bifosfoglicerato 
a ADP: estágio 1 de pagamento 
 
 Fosfoglicerato cinase (n7) 
 1,3-Bifosfoglicerato: Anidrito misto de ácido 
fosfórico 
 Possui alto potencial doador de Pi 
 Fosforilação de ATP ao nível de substrato: 
transferência do fosfato para o ADP para formar 
2 ATP 
 Acoplada termodinamicamente com a 
reação da GAPDH → guia o processo 
 
8. A conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato 
 
 2x 3-fosfoglicerato é convertido a Piruvato com 
“formação” de mais 2 ATP 
 Envolve 3 reações: 
o Rearranjo do grupo PI: preparação 
VIA DE REGRA: fosforilação a partir do ATP 
sempre terá Mg+2 fazendo parte da reação, que 
se liga ao ATP para o complexo se ligar ao sítio 
ativo da enzima. 
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o Desidratação: preparação 
o Fosforilação de ADP ao nível do 
substrato 
 Fosfoglicerato mutase (n8) 
 Rearranjo do grupo PI: isomerização 
 Essa reação é uma preparação para a próxima 
etapa da via 
 
9. A desidratação de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato: 
 Enolase (9n) 
 
 Reação de rearranjo molecular: desidratação; 
 A desidratação aumenta o potencial doador de 
fosforila; 
 Formação do 2° intermediário de alta energia: 
Fosfoenolpiruvato – PEP. 
 
10. A transferência de um grupo fosforil do 
fosfoenolpiruvato para ADP: estágio 2 do Pagamento 
 Piruvato cinase (n10) 
 
 Fosforilação 
 PEP doa 1 Pi para o ADP: fosforilação ao nível do 
substrato 
 Piruvato Quinase é importante ponto de 
regulação 
 Reação depende de K+ e Mg2+ ou Mn 2+ 
 O piruvato é o mais estável do que o PEP: 
apresenta ressonância 
 
A reação catalisada pelo Piruvato cinase também é um 
ponto chave de regulação (após certo é irreversível, só se 
ocorrer outra reação). 
BALANÇO GERAL DA GLICÓLISE 
 
ATP: utilizado como moeda energética 
NADH: em condições aeróbicas → sofre oxidação pelo O2 
→ produção de ATP e H20 na mitocôndria 
 em condições anaeróbicas → Glicólise cessa 
devido à ausência de NAD+ 
 Carreador temporário de elétrons: precisa haver 
a reoxidação a NAD+ para ocorrer a glicólise 
 Quantidade limitada de NAD+ nas células 
(derivado da vitamina niacina) 
VIAS ALIMENTADORAS DE GLICÓLISE 
O glicogênio endógeno entra na glicólise em um processo 
de duas etapas 
Os polissacarídeos e os dissacarídeos ingeridos são 
convertidos a monossacarídeos por enzimas, os quais 
entram nas células intestinais e são transportados para 
o fígado ou outros tecidos. 
A hexoses frutose, galactose e a manose são convertidas