RESUMO METABOLISMO

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RESUMO METABOLISMO 
 
Introdução ao Metabolismo 
Todas as células dependem de um sistema complexo de reações químicas 
integradas para o funcionamento e a manutenção da vida, este sistema 
complexo e chamado de metabolismo. O metabolismo é divido em 
anabolismo, que são as construções (processos de biossíntese) e catabolismo, 
que são as degradações geralmente de moléculas grandes e complexas em 
moléculas menores (quebra de moléculas que na maioria das vezes esta 
envolvido na produção de energia). Reações catabolicas geralmente 
produzem energia que na célula se dá pela formação da molécula de ATP 
(Adenosina Trifosfato), em reações oxidativas, os elétrons são transferidos 
para coenzimas FAD, NAD e NADP para formarem FADH2, NADH+H+ e 
NADPH+H+. 
Glicolise 
A glicose é, quantitativamente, o principal substrato oxidável para a maioria dos 
organismos. A sua utilização pode ser considerada universal e para algumas 
células e órgãos, como hemácias e cérebro, ela é imprescindível para sintetizar 
o ATP. 
De uma forma geral, a glicólise ou via glicolítica converte uma molécula de 
glicose em duas de piruvato obtendo ao final de toda reação um saldo de 2 
ATPs e 2 NADH. 
A glicólise pode ser dividida em etapas que correspondem aos seus principais 
eventos que ocorrem no citosol da célula. 
Primeira etapa: Dupla fosforilação da glicose, à custa de 2 ATPs, que vai 
originar outra hexose, ou seja, um açúcar formado de seis partes, chamada de 
frutose, essa agora com dois grupos fosfatos. 
Segunda etapa: é a clivagem da frutose, produzindo duas trioses fosforiladas 
que são interconvertiveis. 
A primeira e a segunda etapas também são chamadas de fase de investimento. 
 
Terceira etapa: Oxidação e nova fosforilação das trioses fosfato, desta vez por 
fosfato inorgânico, formando dois intermediários bifosforilados. 
Quarta etapa: Transferência dos grupos fosfatos dos intermediários para 4 
moléculas de ADP, formando 4 ATP e 2 piruvatos. 
A terceira e a quarta etapa também são chamadas de fase compensatórias. 
Essas quatro etapas são cumpridas em 10 reações sequenciais. 
REGULAÇÃO DA GLICÓLISE 
As enzimas responsáveis pela regulação desta via são: hexoquinase, 
fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) e a piruvato quinase. Essas enzimas catalisam 
reações irreversíveis. Todas essas reações possuem ΔG diferente de zero. 
A hexoquinase é uma enzima que funciona bem em concentrações baixas de 
substrato, sendo regulada pela concentração de produto, ou seja, se houver 
muito produto sendo feito, diminui-se a atividade dela, permitindo que a via faça 
um fluxo mais homogêneo. 
Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) - Quando a concentração de ATP está alta dentro 
da célula, o ATP pode regular alostericamente a enzima PFK-1 diminuindo sua 
atividade. Quando o ATP está em grande concentração, quer dizer que a 
célula está num estado de alta energia. Outro regular alostérico de PFK-1 é a 
frutose 2,6 bisfosfato. 
A frutose 2,6-bifosfato subjuga o efeito de inibição do ATP, fazendo com que 
este não consiga mais inibir, pois ele é o regulador majoritário. A frutose2,6-
bifosfato sinaliza para a glicólise continuar atuando mesmo que a carga 
energética (ATP) seja suficiente na célula. Esse açúcar regulador também 
pode se ligar ao sitio regulatório da PFK -1. 
O complexo enzimático PFK-2 vai converter frutose 6 em frutose 2,6-bifosfato. 
Ela possui dois sítios catalíticos que fazem reações exatamente opostas. 
Quando um sítio está ativo o outro estará inativo e vice-versa. Quando a 
enzima funciona fosforilando ela é chamada de fosfofrutoquinase 2 pois ela põe 
o fosfato na posição 2. Quando ela retira o fosfato da posição 2 ela é chamada 
de frutose 2,6-bifosfatase. 
 
OBS: A relação ATP/ADP>1 acarretará - No aumento da via glicolítica pois o 
ATP regula negativamente a PFK-1. 
Em tecidos de mamíferos, TODAS as vias subsequentes ao piruvato - 
fornecem as mesmas quantidades de ATP à célula. 
Quando grandes quantidades de ATP estão presentes na célula, ele modulará 
negativamente a ação enzimática da PFK-1. Essa enzima é uma das principais 
reguladoras da via glicolítica. Essa modulação é bem lógica, visto que se o 
indivíduo se encontra com grandes quantidades de ATP, significa que ele está 
energeticamente favorável o que torna desnecessário a quebra ne novas 
moléculas de glicose. 
A gliconeogênese compartilha várias enzimas com a glicólise, porém três 
reações da glicólise são irreversíveis. Essas reações são catalisadas pelas 
enzimas - Hexoquinase, fosfofrutoquinase 1 (PFK1) e Piruvato quinase (PK); 
O processo por que uma molécula de amido ou glicogênio entra na via 
glicolítica - As unidades de glicose dos ramos externos da molécula de 
glicogênio e do amido ganham entrada na via glicolítica através da ação 
seqüencial de duas enzimas: a fosforilase do glicogênio e a fosfoglicomutase. A 
primeira catalisa a reação em que uma ligação glicosídica (a 1- 4), que une 
dois resíduos de glicose no glicogênio, sofre ataque por fosfato inorgânico, 
removendo o resíduo terminal da glicose como a -D-glicose-1-fosfato. Esta 
reação de fosforólise, que ocorre durante a mobilização intracelular do 
glicogênio armazenado, é diferente da hidrólise das ligações glicosídicas pela 
amilase, que ocorre durante a degradação intestinal do amido ou do glicogênio; 
na fosforólise, parte da energia da ligação glicosídica é preservada na 
formação do éster fosfórico, glicose-1-fosfato. 
De que modo a presença de Acetil-CoA ou ácido graxo inibem a ação do 
piruvato quinase - O piruvato é oxidado com perda de seu grupo carboxila 
como CO2 para liberar o grupo acetila da Acetil-CoA, a qual é então totalmente 
oxidada a CO2 pelo ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs). 
Qual a importância dos intermediários fosforilados para as vias 
metabólicas - Os grupos fosfato são componentes essenciais na conservação 
 
enzimática da energia metabólica. A energia liberada na quebra de ligações 
anidras do ácido fosfórico (como aquelas no ATP) é parcialmente conservada 
na formação de ésteres de fosfato, tais como a glicose-6-fosfato. Os compostos 
fosforilados de alta energia formados na glicólise (1,3-difosfoglicerato e 
fosfoenolpiruvato) doam grupos fosfato ao ADP para formar ATP. 
Quais os principais pontos de regulação da glicólise - São aqueles onde 
particpam as enzimas: hexoquinase, 6-fosfofruto-1-quinase e piruvato quinase. 
A glicólise é regulada em três pontos: Conversão da Glicose em Glicose-6- 
fosfato através da enzima hexoquinase; Formação da frutose 1,6-biosfato 
através da fosfofrutoquinase-1; A formação do piruvato pela ação da piruvato 
quinase. 
Metabolismo de carboidratos 
A glicose é de extrema importância para algumas células e tecidos, como 
hemácias e tecido nervoso pois é o único substrato capaz de se oxidar para 
obter energia. A oxidação total da glicose é um processo exergônico. Nas 
células, essa transformação é ligada à síntese de ATP( a partir de ADP e Pi), 
um processo endergônico. A oxidação parcial de glicose a piruvato leva à 
produção de apenas uma pequena quantidade do total de ATP obtido pela 
oxidação aeróbica de glicose. Nas células aeróbicas, o piruvato pode ser 
totalmente oxidado, trazendo um ganho muito grande na formação de 
ATP.Visão geral da oxidação completa de glicose, até CO2: 
Se processa no citossol e baseia-se na conversão de glicose(C6) a 2 piruvato( 
2C3) por meio reações sucessivas - glicólise-, uma via metabólica importante 
para os seres vivos. Seus produtos são ATP, H+ + e-(recebidos por coenzimas) 
e piruvato; 
A posterior oxidação do piruvato (composto de três carboos) é feita no interior 
da mitocôndria, onde sofre uma descarboxilação, e converte-se em um 
composto com dois carbonos(C2), que se combina com um composto de 
quatro carbonos(C4), dando um composto de seis carbonos(C6). Por meio do 
ciclo de Krebs, C6 perde dois carbonos sob a forma de CO2 eregenera C4; 
 
Na mitocôndria, o piruvato é oxidado a CO2, e ao mesmo tempo há a produção 
de grande quantidade de (H+ +e-), recebidos por coenzimas. Com oxidação 
destas coenzimas origina-se a grande produção de ATP obtida pela oxidação 
adicional do piruvato, totalizando aproximadamente 90% do total obtido com a 
oxidação completa da glicose; 
O piruvato origina acetil-CoA, por descarboxilação oxidativa. O processo é 
irreversível e consiste basicamente na transferência do grupo acetila, 
proveniente da descarboxilação do piruvato, para a coenzima A. 
Digestão e Absorção de Carboidratos 
O início da digestão dos carboidratos acontece na boca. A enzima ptialina, 
também chamada de amilase salivar, é secretada pelas glândulas salivares. 
Esta enzima quebra as ligações alfa-1→4 entre as moléculas de glicose do 
amido e as hidrolisa até maltose e oligossacarídeos. Como o alimento passa 
pouco tempo na boca, este processo é incompleto, pois a amilase não 
consegue quebrar as ligações alfa 1→6 que existem entre as moléculas de 
glicose. 
A amilase salivar continua atuando até chegar no estômago, onde sua ação é 
inibida pelo pH ácido. 
Já no intestino delgado, a enzima amilase pancreática forma principalmente 
maltose, oligossacarídeos (dextrinas) e determinada quantidade de isomaltose. 
 A maior parte da digestão de carboidratos acontece no intestino delgado 
(duodeno) e esta digestão ocorre não só no lúmen, mas também na borda em 
escova do enterócito, onde a enzima maltase transforma a maltose em duas 
glicoses. Nessa superfície epitelial há as enzimas sacarase (quebra as ligações 
alfa e beta 1→2), lactase (fornece glicose) e isomaltase (quebra as ligações 
alfa 1→6 da isomaltose), que atuam na quebra até chegar aos 
monossacarídeos dos seguintes substratos: sacarose, lactose e isomaltose. 
Após todas as etapas da digestão, encontramos os seguintes 
monossacarídeos: glicose,frutose e galactose, que podem ser absorvidos pelo 
enterócito. 
 
A absorção é o transporte de moléculas do trato gastrointestinal para a corrente 
sanguínea. Após a absorção, o fígado libera uma parte da glicose para a 
corrente sanguínea e o restante é armazenado na forma de glicogênio. 
Metabolismo de Aminoácidos 
Como a maioria dos seres vivos não são capazes de armazenar aminoácidos 
ou proteínas, quando as necessidades protéicas estão satisfeitas, o excesso de 
aminoácido deve ser oxidado. 
A oxidação dos aminoácidos não é feita por uma via única, mas há um padrão 
a ser seguido: primeiramente há a remoção do grupo amino e depois a 
oxidação da cadeia carbônica. Nos mamíferos, o grupo amino se converte em 
uréia e as cadeias carbônicas em compostos intermediários do metabolismo de 
carboidratos e lipídios. 
 Remoção do grupo amino do aminoácido 
Transferência do grupo amino para o cetoglutarato, dando origem ao 
glutamato, que pode seguir dois caminhos: uma transaminação ou uma 
desaminação. 
Transaminação: transferência do grupo amino do glutamato para o 
oxaloacetato, dando origem ao aspartato. 
Com a desaminação do glutamato há a liberação do grupo amino como NH3 
(amônia), que posteriormente se converte em NH4+(íon amônio). 
Conclusão: o grupo amino da maioria dos aminoácidos resulta em dois 
compostos: NH4+ e aspartato, que são precursores da ureia. 
Síntese da ureia 
A síntese começa na matriz da mitocôndria, onde há a formação de carbamoil-
fosfato a partir de amônio e bicarbonato, consumindo duas moléculas de ATP. 
As reações a seguir fazem parte do ciclo da ureia: na mitocôndria, o carbamoil- 
fosfato condensa-se com ornitina, formando citrulina, que é transportada para o 
citossol, onde reage com aspartato, dando origem ao arginino-succinato, que 
se decompõe em arginina e fumarato. A arginina é hidrolizada e produz ureia e 
 
ornitina. Um ser humano com uma dieta equilibrada excreta cerca de 30g de 
ureia por dia. 
Degradação da cadeia carbônica dos aminoácidos 
As cadeias carbônicas são oxidadas por vias próprias, mas todas se dirigem 
para a produção de alguns compostos como piruvato, acetil-CoA, oxaloacetato, 
α cetoglutarato, succinil-CoA e fumarato. 
Os aminoácidos que produzem piruvato ou intermediários do ciclo de Krebs 
são chamados glicogênicos. Os aminoácidos que produzem corpos cetônicos 
são chamados cetogênicos. Os aminoácidos que produzem tanto acetil-CoA 
quanto intermediários do ciclo de Krebs são chamados glicocetogênicos. 
Lipogênese: Síntese de Ácidos Graxos 
A síntese ocorre no citossol, para onde deve ser transportado o acetil-CoA 
formado na mitocôndria a partir de piruvato, como a membrana interna da 
mitocôndria é impermeável a acetil-CoA, os seus carbonos são transportados 
na forma de citrato (resultado da degradação de proteínas e carboidratos que 
vai resultar em acetil-CoA e oxaloacetato, que sofrem condensação formando 
assim o citrato pela enzima citrato sintase) Nessa condição, o citrato não 
poderá ser oxidado pelo ciclo de Krebs, pois a isocitrato desidrogenase vai 
estar inibida, sendo assim o citrato vai ser transportado para o citossol pela 
tricarboxilato translocase, onde é cindido na presença de ATP em oxaloacetato 
e acetil-CoA pela enzima citrato liase. 
O oxaloacetato é reduzido a malato pela enzima malato desidrogenase. O 
malato é substrato da enzima málica: nesta reação são produzidos piruvato e 
NADPH. O resultado dessas reações é o transporte dos carbonos do acetil-
CoA (na forma de citrato), com gasto de ATP, da mitocôndria para o citossol e 
ainda a produção de NADPH. Acetil-CoA e NADPH (ambos no citossol) podem 
ser utilizados para formar ácidos graxos. 
O carbono metil do acetil-CoA é “ativado” por carboxilação a malonil-CoA pela 
enzima acetil-CoA carboxilase. Essa reação requer ATP e bicarbonato como 
fonte de CO2. Na 1ª etapa o CO2 é ligado a um resíduo de biotina da enzima, 
usando energia derivada da hidrolise de ATP, o CO2 então é transferido para 
 
acetil-CoA. O 1º ciclo da síntese termina com a formação de butiril-ACP. Para 
prosseguir o alongamento da cadeia, o radical butiril é transferido para o grupo 
SH da β-cetoacil-ACP sintase, liberando o ACP, que recebe outro radical 
malonil. A repetição do ciclo após mais cinco voltas (que dá um total de sete 
voltas) leva a formação de palmitoil-ACP, que hidrolisado, libera o ácido 
palmítico. 
No total, a síntese de ácido palmítico (16 C) requer 1 acetil-CoA, 1 malonil-
CoA, 14 NADPH e 7 ATP (consumidos na formação de 7 malonil-CoA a partir 
de 7 malonil-CoA). Os NADPH têm duas origens: provém da reação catalisada 
pela enzima málica e das reações da via das pentoses-fosfato catalisadas por 
desidrogenases. Os ácidos graxos sintetizados aqui se combinam por 
esterificação com o glicerol com a finalidade de se produzir triglicérides 
armazenáveis. 
Oxidação de ácidos graxos 
 A maior parte da reserva energética do organismo encontra-se armazenada 
sob a forma de triacilglicéridos. Estes podem ser hidrolisados por lipase à 
glicerol e ácidos graxos. O glicerol é oxidado à diidroxiacetona fosfato. A 
diidroxiacetona fosfato faz parte na seqüência da glicólise. Esse composto 
pode ser convertido em glicogênio no fígado e tecidos musculares ou em ácido 
pirúvico, o qual entra no Ciclo de Krebs. Já os ácidos graxos têm como 
“destino” a β-oxidação. O processo pelo qual o ácido graxo é convertido em 
acetil-CoA para a entrada deste no ciclo de Krebs é chamado de β-oxidação, 
esse processo acontece dentro da mitocôndria. Nesse processo a β-oxidação 
remove dois átomos de carbono da cadeia de ácido graxo. 
Como sabemos (ou deveríamos saber!), os ácidos graxos livres podem passar 
para dentro da célula por difusão simples pela membrana plasmática, porém 
não podem entrar livremente para o interior das mitocôndrias. A entrada dos 
ácidos graxos no interior das mitocôndrias requer primeiro a transformação dos 
ácidos graxos em acil-CoA. A membrana da mitocôndria é impermeável á acil-CoA. Para entrarem na mitocôndria estes reagem com um aminoácido 
"especial", a carnitina, liberando a coenzima A. A carnitina esterificada é 
transportada para dentro da mitocôndria por um transportador específico; a 
 
carnitina livre volta então para o citoplasma através do transportador. Neste 
processo não existe transporte de CoA para dentro da mitocôndria: as reservas 
citoplasmática e mitocondrial de CoA não se misturam.A β-oxidação dos ácidos 
graxos consiste num ciclo de três reações sucessivas, idênticas à parte final do 
ciclo de Krebs Por ação da enzima tiolase, libera-sacetil-CoA, e um acil-CoA 
com menos dois carbonos que o acil-CoA original. A repetição do ciclo permite 
a degradação total de um ácido graxo de cadeia par em acetil-CoA, que pode 
entrar no ciclo de Krebs, onde é completamente oxidado a CO2; sendo assim é 
impossível utilizar acetil-CoA para produzir oxaloacetato.