Buscar

Regulação das Vias Metabólicas

Prévia do material em texto

103 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
A glicogenólise consiste na quebra do glicogênio, 
sendo ele o muscular ou o hepático. Ela acontece 
quando o organismo está no período pós-absortivo 
ou, ainda, quando está realizando exercícios físicos. 
 Sendo assim, para a regulação da glicogenólise 
atuam dois hormônios diferentes em cada um dos 
glicogênios. No caso do glicogênio muscular é a 
adrenalina ou o impulso nervoso que regulam a sua 
degradação. Já no caso do glicogênio hepático é o 
glucagon quem realiza essa função, e ele não é 
regulado por impulsos elétricos como o glicogênio 
muscular. 
Porém, os dois hormônios (glucagon e adrenalina) 
realizam os mesmos processos para regular a 
glicogenólise. 
Sendo assim, quando o organismo está em jejum ou 
está realizando atividades físicas, a adrenalina ou o 
glucagon se ligam aos seus respectivos receptores, 
e através disso, provocam a ativação da proteína G. 
Dessa forma, ocorre a formação do AMPc, que é o 
segundo mensageiro tanto da adrenalina como do 
glucagon. O AMPc, então, tem a função de ativar 
proteína quinases para que essas fosforilem outras 
proteínas. 
No caso da regulação da glicogenólise, essa proteína 
quinase ativada, chamada de fosforilase quinase, irá 
fosforilar a enzima glicogênio fosforilase b, que por 
sua vez passará a se chamar glicogênio fosforilase 
a, ou seja, passará a estar em sua forma ativa. Sendo 
assim, a glicogênio fosforilase a irá agir sobre o 
glicogênio hepático ou muscular para quebrá-lo em 
glicose 1 fosfato, que será utilizada pelo organismo. 
Além disso, há uma relugação alostérica na 
glicogenólise, que atua diretamente sobre a enzima 
glicogênio fosforilase b. Então, moléculas de AMP 
funcionam como efetuadores alostéricos positivos 
para a enzima glicogênio fosforilase b. 
Dessa forma, quando há um acúmulo de AMP no 
citosol da célula, isso funciona como um sinal de que 
a célula está gastando muito ATP e por isso, ela 
precisa quebrar mais glicogênio a fim de ter mais 
energia para funcionar. 
Sendo assim, o AMP se liga ao sítio alostérico da 
enzima glicogênio fosforilase b e aumenta a sua 
atividade, ou seja, quando o AMP se liga a enzima, 
ela é ativada, ficando na forma de glicogênio 
fosforilase b ativa. Então, essa enzima passa a atuar 
sobre o glicogênio para degradá-lo à glicose 1 
fosfato. 
contudo, a regulação hormonal ou a 
ativação hormonal da enzima glicogênio fosforilase 
é mais importante do que a regulação alostérica. 
No caso da glicogenólise muscular, ela, ainda, pode 
ser regulada através do impulso nervoso. Sendo 
assim, quando ocorre um impulso nervoso no 
músculo há a liberação de íons Ca2+. Esses íons se 
ligam a enzima fosforilase quinase que está inativa 
para torná-la ativa através da ligação com o Ca2+. 
Dessa forma, a enzima fosforilase quinase, agora 
ativa, tem a função de fosforilar a enzima glicogênio 
fosforilase b, que por sua vez passará a se chamar 
glicogênio fosforilase a. Então, essa enzima atua 
diretamente sobre o glicogênio muscular para 
degradá-lo à glicose 1 fosfato. 
Regulação das Vias Metabólicas 
 
104 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
Regulação da Glicogenólise 
Regulação da Síntese de Glicogênio 
 
105 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
 
A síntese do glicogênio vai acontecer quando o 
organismo estiver no período absortivo. Sendo 
assim, a regulação da síntese do glicogênio vai ser 
feita através de hormônios (adrenalina no caso do 
glicogênio muscular e glucagon no caso do 
glicogênio hepático), e, no glicogênio muscular, a 
regulação também pode ser feita através do impulso 
nervoso. 
Sendo assim, quando o organismo está no período 
pós-absortivo ou realizando exercícios, a síntese de 
glicogênio não deverá ocorrer. 
Por isso, a adrenalina ou o glucagon se ligam aos 
seus respectivos receptores e provocam a regulação 
dessa via metabólica. Ao se ligarem aos receptores, 
eles provocam a síntese do AMPc, que por sua vez 
causa a ativação de uma proteína quinase 
dependente de AMPc. 
Essa proteína quinase agora ativa, fosforila a enzima 
glicogênio sintase que está em sua forma ativa. Ao 
ser fosforilada, ela passa a ficar inativa, e então, 
para de sintetizar glicogênio. 
No caso do glicogênio muscular, a sua síntese pode 
ser regulada pelos impulsos nervosos. Sendo assim, 
quando ocorre um impulso nervoso, há a liberação 
de íons Ca2+. Esses íons, se ligam a enzima fosforilase 
quinase, tornando-a ativa. Essa enzima, por sua vez, 
desativa a enzima glicogênio sintase, que, então, 
para de sintetizar glicogênio. 
Além disso, esses íons Ca2+ ativam proteínas 
quinases dependentes de cálcio. E elas, por sua vez, 
atuam na desativação da proteína glicogênio sintase, 
interrompendo a síntese de glicogênio. 
 
As enzimas que são reguladas nessas duas vias 
metabólicas são as enzimas irreversíveis. 
Sendo assim, no caso da glicólise são: a hexoquinase, 
a fosfofrutoquinase e a piruvato quinase. Já no caso 
da gliconeogênese são: a glicose 6 fosfatase (ainda 
sem mecanismo conhecido na regulação), a frutose 
1,6 bisfosfatase, a fosfoenolpiruvatocarboxiquinase e 
a piruvato carboxilase. 
A regulação alostérica dessas duas vias, pode 
acontecer através de vários efetuadores que se 
ligam a enzima fosfofrutoquinase 1 (glicólise) ou a 
frutose 1,6 bisfosfatase (gliconeogênese), 
reponsáveis, respectivamente, por transformar 
frutose 6 fosfato em frutose 1,6 bisfosfato e por 
tranformar frutose 1,6 bisfosfato em frutose 6 
fosfato. 
essas moléculas atuam como 
efetuadores negativos da glicólise. Sendo assim, o 
acúmulo de ATP na célula funciona como um aviso 
para a fosfofrutoquinase 1 de que é preciso diminuir 
a velocidade da glicólise. Dessa forma, quando uma 
molécula de ATP se liga ao sítio alostérico da 
fosfofrutoquinase, ela diminui a atividade enzimática 
dela, e, consequentemente, diminui a velocidade da 
glicólise. 
moléculas de AMP podem funcionar como 
efetuadores alostéricos positivos para a glicólise e 
como efetuadores alostéricos negativos para a 
gliconeogênese. Dessa forma, o acúmulo de AMP no 
citosol da célula funciona como um aviso de ela está 
utilizando bastante ATP, ou seja, a célula precisa de 
mais energia (ATP). Então, quando o AMP se liga a 
fosfofrutoquinase 1, ele aumenta a sua atividade, a 
fim de que a glicólise ocorra mais rápido e que a 
produção de ATP também aumente. E, quando o AMP 
se liga a frutose 1,6 bisfosfatase, ele diminui sua 
atividade, para que a gliconeogênese ocorra mais 
devagar, e assim o gasto de ATP da célula seja 
menor. 
Então, para realizar essa regulação há uma enzima 
bifuncional (fosfofrutoquinase 2/frutose 2,6 
bisfosfatase). Essa enzima bifuncional tem a função 
 
106 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
de fosforilar e retirar fosfatos de moléculas, e por 
isso, ela é uma enzima regulatória. Além disso, ela 
produz frutose 2,6 bisfosfato, que atua como um 
efetuador alostérico de outras enzimas. 
Então, quando há muita glicose no citosol da célula, 
há também bastante frutose 6 fosfato. Esse excesso 
de frutose 6 fosfato pode seguir dois caminhos: ou 
ela continua a glicólise para ser degradada até 
piruvato, ou ela é utilizada pela enzima bifuncional 
(fosfofrutoquinase 2) para ser transformada em 
frutose 2,6 bisfosfato. 
Sendo assim, essa frutose 2,6 bisfosfato funciona 
como efetuador positivo da glicólise e como 
efetuador negativo da gliconeogênese. 
Porém, quando há pouca glicose na célula, ou seja, 
quando o organismo está no período pós-
absortivo/jejum. A enzima bifuncional (frutose 2,6 
bisfosfatase) degrada a frutose 2,6 bisfosfato, que 
tinha sido formada no período absortivo, à frutose 6 
bisfosfato. Então, isso aumenta a velocidade da 
gliconeogênesee diminui a glicólise, uma vez que 
agora a célula precisa que a gliconeogênese 
aconteça para produzir glicose. 
A enzima piruvato quinase é a responsável por 
transformar o fosfoenolpiruvato em piruvato na 
glicólise. Sendo assim, essa enzima é regulada por 
efetuadores alostéricos. 
essa proteína 
funciona como um efetuador alostérico negativo da 
piruvato quinase. Então, quando o organismo está 
em hipoglicemia, a célula não deve realizar glicólise, 
e sim, deve realizar gliconeogênese. Sendo assim, no 
período pós-absortivo há a liberação de glucagon. 
Esse hormônio liga-se ao seu receptor e através de 
AMPc (segundo mensageiro) ativa proteínas 
quinases, entre elas a proteína que funciona como 
efetuador negativo da piruvato quinase. Dessa 
forma, ao fosforilar a piruvato quinase, ela a inativa, 
e por isso, a glicólise para de acontecer. 
a frutose 1,6 bisfosfato atua como 
um efetuador alostérico positivo da piruvato quinase. 
Sendo assim, no período absortivo, deve acontecer 
glicólise. Dessa forma, o acúmulo de frutose 1,6 
 
107 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
bisfosfato na célula serve como um sinal de que a 
glicólise precisa acontecer mais rapidamente. Então, 
a frutose 1,6 bisfosfato se liga a piruvato quinase, e 
assim, aumenta sua atividade, e consequentemente, 
torna a glicólise mais rápida. 
A enzima piruvato desidrogenase é a responsável 
por transformar o piruvato em Acetil-CoA. Sendo 
assim, essa enzima é regulada por efetuadores 
alostéricos. 
essas moléculas funcionam 
como efetuadores alostéricos negativos da piruvato 
desidrogenase. O acúmulo dessas moléculas na 
célula indica que a piruvato desidrogenase deve ir 
mais devagar, e por isso, essas moléculas se ligam a 
outra enzima chamada de piruvato desidrogenase 
quinase, que por sua vez, fosforila a piruvato 
desidrogenase, e assim a desativa. Dessa forma, a 
produção de Acetil-CoA, NADH e ATP diminui. 
já o acúmulo da insulina e da 
glicose, promove a ativação de uma outra enzima, a 
piruvato desidrogenase fosfatase, que tira o fosfato 
ligado a piruvato desidrogenase e a torna ativa 
novamente. Isso acontece porque o acúmulo dessas 
moléculas da célula, indica que é preciso 
transformar mais piruvato em Acetil-Coa, a fim de 
produzir mais energia para a célula. 
 
 
A via das Pentoses-Fosfato pode ser controlada 
através de: 
 + + as 
enzimas desidrogenases são inibidas 
alostericamente pelo aumento da 
concentração de NADPH+H+ na célula. Sendo 
assim, acontece uma alosteria por feedback. 
O acúmulo de moléculas de NADPH+H+ no 
 
108 Bioquímica Metabólica | 2020.1 
citosol, faz com que algumas dessas 
moléculas se liguem as desidrogenases, e 
dessa forma, as impede de continuar 
realizando a via das Pentoses-Fosfato. 
 o uso da glicose 6 fosfato 
depende das realações entre ATP e ADP e 
entre NADPH+H+/NADP+. Sendo assim, a 
glicose 6 fosfato fará apenas glicólise, caso 
haja um acúmulo de ATP e de NADPH+H+, uma 
vez que, quando isso acontece a célula não 
precisa de mais uma via para produzir 
NADPH+H+. Porém, se houver um acúmulo de 
ADP e de NADP+, a célula fará, além da 
glicólise, via das Pentoses-Fosfato. Dessa 
forma, parte da glicose 6 fosfato fará 
glicólise e parte da glicose 6 fosfato faráa via 
das Pentoses-Fosfato, uma vez que o 
acúmulo dessas duas moléculas, demonstra 
que a célula precisa sintetizar mais ATP e 
NADPH+H+. 
 
 
O Ciclo de Krebs é regulado apenas por alosteria. 
Várias enzimas do Ciclo de Krebs são reguladas, 
entre algumas delas pode-se citar a isocitrato 
desidrogenase. 
a enzima isocitrato 
desidrogenase é a responsável por transformar o 
isocitrato a α-Cetoglutarato. Sendo assim, 
moléculas de NADH+H+ e de ADP atuam como 
efetuadores alostéricos negativos e positivos, 
respectivamente. Dessa forma, o acúmulo de 
NADH+H+ na mitocôndria, faz com que o Ciclo de 
Krebs seja mais lento, uma vez que a produção de 
NADH+H+ pelo Ciclo de Krebs está muito alta, e por 
esse motivo, a cadeia de transporte de elétrons não 
está dando conta de utilizar todo o NADH+H+ presente 
na célula. 
Já o acúmulo de ADP funciona como um efetuador 
alostérico positivo, uma vez que faz com que o Ciclo 
de Krebs seja mais rápido, uma vez que o acúmulo 
de ADP significa que a célula está utilizando muito 
ATP, e precisa que o Ciclo de Krebs funcione mais 
rápido para que a produção de coenzimas reduzidas 
seja maior. Dessa forma, essas coenzimas são 
usadas na cadeia de transporte de elétrons para 
produção de mais moléculas de ATP. 
Além disso, quando o NADH+H+ atua como efetuador 
alostérico negativo para a isocitrato desidrogenase, 
ele provoca um acúmulo de isocitrato na 
mitocôndria, e, consequentemente, esse acúmulo faz 
com que moléculas de citrato também sobrem na 
mitocôndria. Esse citrato acumulado na mitocôndria 
é enviado para o citosol para participar da regulação 
da síntese do colesterol. 
α a enzima α-
cetoglutarato desidrogenase é a responsável por 
transformar o α-Cetoglutarato em Succinil-CoA. 
Sendo assim, moléculas de ATP e de NADH+H+ atuam 
como efetuadores alostéricos dessa enzima. Dessa 
forma, o acúmulo de ATP e de NADH+H+ funciona 
como um sinal para a célula de que já há uma 
produção muito grande dessas moléculas, e dessa 
forma, o Ciclo de Krebs pode ocorrer mais 
lentamente. 
Além disso, moléculas de Succinil-CoA podem atuar 
como efetuadores alostéricos negativos dessa 
enzima, uma vez que o acúmulo de Succinil-CoA na 
mitocôndria também serve como um sinal de que a 
produção dessa molécula está muito grande, e as 
outras enzimas do Ciclo de Krebs, não estão dando 
conta de degradar todas essas moléculas. Por esse 
motivo, o Succinil-CoA é um regulador negativo, e 
diminui a velocidade da enzima α-cetoglutarato 
desidrogenase. 
Além disso, o acionamento da parte oxidativa e da 
parte não oxidativa da via das Pentoses-Fosfato 
pode acontecer independentemente, dependendo 
do que o organismo precisa. 
Sendo assim, caso a célula precise apenas de 
moléculas de NADPH+H+, ela pode realizar, 
apenas, a parte oxidativa da via das Pentoses-
Fosfato, parando da ribulose 5 fosfato. 
 
109 Bioquímica Metabólica | 2020.1 
a enzima succinato 
desidrogenase é a responsável por transformar o 
succinato em fumarato. Ela é regulada pela 
quantidade de oxaloacetato na célula. Sendo assim, 
o acúmulo de oxaloacetato na mitocôndria faz com 
que algumas moléculas de oxaloacetato se liguem a 
enzima succinato desidrogenase e diminuam a sua 
velocidade, uma vez que o acúmulo de oxaloacetato 
na célula é um sinal de a produção dessa molécula 
está maior do que a quantidade que o Ciclo de Krebs 
consegue degradar. Por isso, ela diminui a 
velocidade dessa reação. 
a enzima citrato sintase é a 
responsável por juntar moléculas de oxaloacetato 
com moléculas de Acetil-CoA para formação de 
citrato. Sendo assim, essa enzima é regulada pela 
quantidade de Succinil-CoA na mitocôndria. Dessa 
forma, o acúmulo de Succinil-CoA faz com que essa 
enzima trabalhe mais devagar, uma vez que com 
esse acúmulo, parte das moléculas de Succinil-CoA 
se ligam a enzima citrato sintase e diminuem a sua 
ação, já que o acúmulo dessa molécula demonstra 
para a célula que a produção de Succinil-CoA está 
muito grande, e o Ciclo de Krebs não está 
conseguindo degradá-la. 
outra regulação alostérica do Ciclo de 
Krebs, acontece com o acúmulo de Acetil-CoA na 
mitocôndria. Sendo assim, o acúmulo de Acetil-CoA 
faz com que a reação de transformação do piruvato 
a oxaloacetato seja maior, porque como há muito 
Acetil-CoA na mitocôndria, a célula precisa utilizar 
essas moléculas no Ciclo de Krebs. Sendo assim, as 
moléculas de Acetil-CoA funcionam como um 
efetuador alostérico positivo dessa reação. 
 
A Cadeia de Transporte de Elétrons é regulada 
através de alguns fatores, como:110 Bioquímica Metabólica | 2020.1 
 a 
concentração de ADP regula a velocidade da 
síntese de ATP. Sendo assim, quando há um 
aumento da concetração de ADP na célula, 
essas moléculas atuam como efetuadores 
positivos da Cadeia de Transporte de 
Elétrons, uma vez que o aumento de ADP 
significa que a célula está quebrando muitas 
moléculas de ATP, e precisa que moléculas 
de ADP sejam convertidas a ATP mais 
rapidamente, pela Cadeia de Transporte de 
Elétrons. Caso a concentração de ADP 
diminuia, e, consequentemente, a 
concetração de ATP aumente, as moléculas 
de ATP funcionaram como efetuadores 
alostéricos negativos da Cadeia de 
Transporte de Elétrons, uma vez que a isso 
significa que a célula está produzindo muito 
ATP, e precisa que a Cadeia de Transporte de 
Elétrons aconteça mais lentamente. 
 
 
A lipólise é a quebra de triacilgliceróis em glicerol e 
três ácidos graxos. Ela acontece quando eles estão 
em jejum ou em hipoglicemia e quando eles estão 
fazendo exercícios. Sendo assim, a regulação da 
lipólise é feita através de hormônios: o glucagon no 
caso de o organismo estar em jejum; e a adrenalina 
no caso de o organismo estar fazendo exercícios 
físicos. 
A enzima responsável por essa reação é chamada de 
lipase. Para que ela possa quebrar os triacilgliceróis, 
ela precisa ser ativada. Essa ativação é dada pelos 
hormônios. Dessa forma, quando o glucagon e a 
adrenalina se ligam aos seus receptores, eles 
provocam a produção do AMPc, o segundo 
mensageiro desses hormônios. O AMPc, por sua vez, 
ativa proteínas quinases. Essas proteínas quinases, 
então, fosforilam a lipase, para que ela se torne ativa 
e possa degradar os triacilgliceróis a glicerol e 
ácidos graxos. 
 
 
A lipogênese é a síntese de lipídios. Esse processo 
acontece quando o organismo está no período 
absortivo, e quando há um excesso de carbonos. 
Esses carbonos são usados pela célula para formar 
os lipídios, como uma forma de armazenar os 
carbonos em excesso. 
Sendo assim, no período absortivo há um aumento 
de glicose no organismo. Esse aumento de glicose 
faz com que a via das Pentoses-Fosfato e a glicólise 
aconteçam mais rapidamente, para que o acúmulo 
de glicose 6 fosfato seja degradado. Dessa forma, 
através da glicólise, a glicose é convertida em 
piruvato, que por sua vez é convertido a oxaloacetato 
e Acetil-CoA na mitocôndria. Como nesse período, a 
concentração de ATP na célula é muito grande, o 
Ciclo de Krebs está acontecendo mais lentamente. E 
por esse motivo, há um acúmulo de citrato na 
mitocôndria. Esse citrato é tirado da mitocôndria e 
levado até o citosol da célula, onde dará origem aos 
ácidos graxos. 
Para que esses ácidos graxos sejam formados, é 
necessário a presença de coenzimas reduzidas, com 
o NADH+H+. Como nesse período absortivo, a via das 
Pentoses-Fosfato, também, está acontecendo em 
maior quantidade, a produção dessas coenzimas 
também é grande. Por esse motivo, o NADH+H+ vindo 
da via das Pentoses-Fosfato e vindo da enzima 
málica, é usado para formação dos ácidos graxos. 
Além disso, algo importante é que a síntese de 
ATP depende do fluxo de elétrons entre a 
mitocôndria e o espaço intermembranar e vice-
versa. 
 
111 Bioquímica Metabólica | 2020.1 
Além disso, no período absortivo acontece apenas a 
lipogênese e nunca a lipólise. Por esse motivo, as 
moléculas de Malonil-CoA e de Acetil-CoA 
funcionam como efetuadores negativos da enzima 
carnitina acil transferase. Essa enzima é a 
responsável por transformar o Acil-CoA em Acil-
Carnitina e levar essas moléculas para o interior da 
mitocôndria, para que os ácidos graxos sejam 
degradados. Como nesse período, o organismo não 
quer degradar lipídios e sim armazená-los, essa 
enzima é desativada. 
 
A regulação da síntese de colesterol pode acontecer 
de duas formas: 
 a 
enzima HMG-CoA redutase é a enzima 
responsável por sintetizar mevalonato, um 
dos precursores do colesterol. Sendo assim, 
essa enzima tem um mecanismo de 
fosforilação e de defosforilação. Dessa 
forma, a concentração de colesterol e de 
mevalonato na célula regula a síntese dessa 
enzima. Então, quando há um aumento da 
concentração de colesterol e de mevalonato 
no citosol, eles inibem a síntese do RNAm 
responsável por produzir essa enzima. E 
dessa forma, a síntese de mevalonato 
diminui, e, consequentemente, a de 
colesterol também. 
 outra forma de 
regulação do colesterol é através da síntese 
de receptores de LDL. Sendo assim, a 
concentração de colesterol intracelular 
determina a síntese desses receptores. 
Dessa forma, quando há um acúmulo de 
colesterol no interior das células, elas param 
de se ligar aos LDL para captar mais 
 
112 Bioquímica Metabólica | 2020.1 
colesterol. Consequentemente, isso acarreta 
o acúmulo de LDL no sangue, servindo como 
um sinal para que o organismo para de 
produzir colesteróis e LDL. 
 
A regulação do Ciclo da Ureia é feita a partir de um 
alosterismo, que ocorre na enzima carbamoil fosfato 
sintase. A regulação dessa enzima é feita por uma 
substância chamada de N-Acetilglutamato, que é 
uma molécula regulatória, que não está presente no 
Ciclo da Ureia. 
Sendo assim, o N-Acetilglutamato é produzido a 
partir de uma reação, catalisada pela enzima N-
acetilglutamato sintase, que pega moléculas de 
glutamato e junta com moléculas de Acetil-CoA. A 
enzima N-acetilglutamato sintase é estimulada pela 
concentração de arginina. 
Dessa forma, quando há uma grande quantidade de 
arginina na célula. Há a estimulação da enzima N-
acetilglutamato sintase, e, assim, são produzidas 
moléculas de N-Acetilglutamato. O N-
Acetilglutamato, por sua vez, estimula a enzima 
carbamoil fosfato sintase, para que o Ciclo da Ureia 
aconteça mais rapidamente. 
Então, concentrações muito altas de arginina servem 
como um sinal para a célula de que o Ciclo de Ureia 
precisa acontecer mais rápido, para que o acúmulo 
de arginina seja degradado. 
 
N-Acetilglutamato

Outros materiais

Materiais relacionados

Perguntas relacionadas

Materiais recentes

Perguntas Recentes