metabolismo da glicose

Prévia do material em texto

Metabolismo da glicose 
 
- A glicose é rica em energia sendo, por isso, um bom combustível para as células. 
É armazenada na forma de polímero (glicogênio) e quando a demanda de energia 
aumenta, a glicose pode ser liberada desses polímeros e ser utilizada para produção de 
ATP de forma aeróbia ou anaeróbia. Esse carboidrato será disponibilizado para os 
tecidos através dos transportadores de glicose GLUT. 
 - A glicose pode ser oxidada através da via glicolítica ou pela via das pentoses 
fosfato. 
 
 
Via glicolítica 
 Ocorre no citosol em todos os organismos vivos e em todas as células, com o 
objetivo de obter energia na forma de ATP. Consiste em 10 reações e tem como produto 
final 2 moléculas de piruvato. Pode acontecer anaerobicamente, com o rendimento de 
2 ATP, 2 NADH+ e 2 H+ e aerobicamente com o rendimento de 38 ATP. 
A glicólise anaeróbica consiste 10 reações divididas em duas fases, sendo 5 
reações em cada fase: 
 
Fase preparatória (ou de investimento): 
É chamada de fase de investimento pois é necessário o gasto de 2 ATP para dar 
início as reações. 
✓ 1ª reação: Nessa reação é feita a fosforilação da glicose pra que ela possa 
entrar nas células. Para isso é necessário a retirada de um grupamento 
fosfato de uma molécula de ATP para a inserção no carbono 6 da molécula 
de glicose. Quem realiza esse processo é a enzima glicoquinase (no fígado) 
ou a hexocinase (nos demais tecidos). Tem-se a formação da glicose-6-
fosfato. 
✓ 2ª reação: conversão da glicose-6-fosfato a frutose-6-fosfato pela enzima 
fosfoglico-isomerase. 
✓ 3ª reação: conversão da frutose-6-fosfato a frutose-1,6-bifosfato pela 
enzima fosfofruto-cinase-1. Nesse processo tem-se a utilização de mais uma 
molécula de ATP. 
✓ 4ª reação: quebra da frutose-1,6-bifosfato em diidroxiacetona-fosfato e 
gliceraldeído-3-fosfato pela enzima aldolase. 
✓ 5ª reação: somente a molécula de gliceraldeído-3-fosfato é capaz de entrar 
na segunda fase da via glicolítica, por isso, a molécula de diidroxiacetona-
fosfato é convertida a gliceraldeído-3-fosfato pela enzima triose-fosfato-
isomerase. Portanto, 2 moléculas de gliceraldeío-2-fosfato entrarão na 
segunda fase. 
 
 
 
 
 
Fase de ganho energético: 
✓ 6ª reação: as duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são fosforiladas e 
transformadas em duas moléculas de 1,3-bifosfogolicerato, adquirindo um 
átomo de fosfato inorgânico cada. A enzima responsável por essa reação é a 
gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase. Nesse processo tem-se a formação de 
duas moléculas de NAD+ e H+. 
✓ 7ª reação: as duas moléculas de 1,3-bifosfoglicerato são convertidas a duas 
moléculas de 3-fosfoglicerato, liberando dois fosfatos nesse processo que 
acabam gerando duas moléculas de ATP. Essa reação é mediada pela 
fosfogliceratocinase. 
✓ 8ª reação: as duas moléculas de 3-fosfoglicerato são convertidas a duas 
moléculas de 2-fosfoglicerato pela enzima fosfoglicerato-mutase, havendo 
apenas uma mudança na posição dos carbonos. 
✓ 9ª reação: conversão das duas moléculas de 2-fosfoglicerato em duas de 
fosfoenolpiruvato através de uma reação de desidratação mediada pela 
enolase. 
✓ 10ª reação: tem-se a formação do produto final, 2 moléculas de piruvato pela 
piruvato-cinase. Há a remoção de fosfato das duas moléculas de 
fosfoenolpiruvato, formando mais dois ATP. 
 
OBS: as reações 1, 3 e 10 são irreversíveis, funcionando como reguladoras da via 
glicolítica. A principal enzima reguladora é a fosfofrutocinase. Qualquer defeito nessa 
enzima irá parar a glicólise. As principais reações que devem ser decoradas são a 1, 3, 7 
e 10. 
 
 
 
Saldo final da via glicolítica: 
 - Na segunda fase são produzidas 4 moléculas de ATP. Porém, na primeira fase 
(fase de investimento) são utilizados 2 ATP para dar início as reações. Por isso, tem-se 
um saldo final positivo de 2 ATP. Além disso, também são formadas duas moléculas de 
NADH+ e H+. 
 
Enzimas reguladoras da glicólise: 
I. Fosfofrutoquinase: é regulada pelos níveis de ATP. 
II. Hexocinase: é inibida pela alta concentração de glicose-6-fosfasto. 
III. Piruvato quinase: tem sua atividade reduzida pela alta concentração de ATP. 
 
Inibidores da glicólise: 
I. Reagentes sulfídricos: inibem a glicerol-3-fosfato-desidrogenase. 
II. Fluoreto: é um reagente que inibe a enolase, impedindo o consumo da glicose. 
É bastante utilizado durante a coleta de sangue para dosagem de glicose. 
 
Destinos do piruvato: 
- O piruvato pode ser oxidado, perdendo seu grupo carboxil na forma de CO2, e 
gerar o grupo acetil da acetil-coenzima A. 
- Pode também ser reduzido a lactato por meio da fermentação láctica em 
situações de hipóxia. 
- O terceiro destino está relacionado com a produção de etanol na fermentação 
alcoólica, que acontece em condições anaeróbicas. 
 
Gliconeogênese 
 
 - As reservas de glicogênio se esgotam em um prazo de 18 a 24 horas. Em 
situações de jejum prolongado, o organismo irá buscar outra fonte de energia pela 
quebra de lipídeos (beta-oxidação) ou pela síntese de glicose pela gliconeogênese. Isso 
porque alguns tecidos só aceitam a glicose como fonte de energia, como é o caso do 
cérebro, que necessita de cerca de 120g de glicose por dia (mais da metade de toda 
glicose estocada nos músculo e no fígado). 
 - Os principais precursores são compostos de três carbonos como o lactato, o 
piruvato e o glicerol, assim como certos aminoácidos. 
- Em mamíferos, a gliconeogênese ocorre principalmente no fígado, podendo 
acontecer também no córtex renal e nas células epiteliais do intestino delgado. 
- A gliconeogênese e a glicólise NÃO são vias idênticas ocorrendo em direções 
opostas, embora compartilhem várias etapas. 7 das 10 reações da gliconeogênese são o 
inverso das reações da via glicolítica. Porém, três reações da glicólise são irreversíveis 
(1, 3 e 10) e não podem ser utilizadas na gliconeogênese, sendo contornadas por outras 
enzimas. 
 
Formação de glicose a partir do piruvato: 
É necessária uma reação de contorno para a conversão de piruvato em 
fosfoenolpiruvato, já que a reação inversa da glicólise (reação 10) é irreversível. O 
piruvato é transportado do citosol para a mitocôndria ou é gerado dentro da 
mitocôndria. A partir dai é convertido em oxaloacetato pela piruvato carboxilase. No 
citosol, o oxaloacetato é convertido a fosfoenol-piruvato pela PEP-carboxicinase. 
 
Reação 10: 
 
 
OBS: Como o oxaloacetato não têm transportador para ser colocado da mitocôndria 
para o citosol, ele precisa ser convertido a malato pela malato desidrogenase 
É a formação de glicose a partir de substâncias que não são carboidratos 
mitocondrial, que através da lançadeira malato-aspartato o coloca para o citosol, onde 
novamente é convertido a oxaloacetato. Essa reação acontece única e exclusivamente 
para o transporte da molécula para o citosol. No citosol então ele pode ser convertido a 
fosfoenolpiruvato. Lembrando que essas reações deverão acontecer duas vezes pois 
duas moléculas de oxaloacetato são colocadas no citosol. 
 
 
 
 
No citosol então, o fosfoenolpiruvato passa pelas reações inversas da via glicolítica 
que são reversíveis: 
✓ 9: fosfoenolpiruvato → 2-fosfoglicerato 
✓ 8: 2-fosfoglicerato → 3-fosfoglicerato 
✓ 7: 3-fosfoglicerato → 1,3-bifosfoglicerato 
✓ 6: 1,3-bifosfoglicerato → gliceraldeído-3-fosfato 
✓ 5: gliceraldeído-3-fosfato → diidroxiacetona-fosfato 
✓ 4: diidroxiacetona-fosfato → frutose-1,6-bifosfato 
 
A reação 3 é uma das reações irreversíveis da glicólise, por isso é necessário que 
ocorra uma reação de contorno pela frutose-1,6-bifosfatase (magnésio dependente) 
para a conversão de frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato. 
 
Reação 3: 
 
A reação 2 da via glicolítica é reversível, portanto, a frutose-6-P é convertida em 
glicose-6-fosfato. A reação 1 novamente é irreversível, sendo substituída então por 
outra reação na gliconeogênese: 
 
 
Reação 1: 
 
 
OBS: as reações 1, 3 e 10 da gliconeogênese que são contrárias a da glicólise,acontecem no retículo endoplasmático para não haver competição com as enzimas da 
via glicolítica que funcionam no citosol. 
 
Dessa forma então, tem-se a formação de glicose a partir do piruvato. A 
gliconeogênese não é uma via energeticamente barata, pois nesse processo são gastos 
4 ATP, 2GTP e 2 NADH. Porém, é uma via totalmente indispensável. 
. 
 
Formação de glicose a partir do lactato: 
O lactato é formado a partir do piruvato na ausência de oxigênio em situações 
de atividade muscular intensa. Além disso, ele pode ser proveniente do glicogênio, que 
é quebrado no músculo até formar piruvato, que é transformado em lactato pela lactato 
desidrogenase. O lactato vai para o fígado pela corrente sanguínea, onde é 
transformado novamente em piruvato pela mesma enzima (reação reversível). O 
piruvato vai para a mitocôndrina onde passa por todas as reações descritas acima para 
poder passar para o citosol através da lançadeira. No citosol então é formado o 
fosfoenolpiruvato a partir do oxaloacetato. O fosfoenolpiruvato segue então pela via da 
gliconeogênese passando por todas as reações inversas até a formação de glicose, 
conforme já foi descrito anteriormente. 
 
Formação de glicose a partir do glicerol: 
 O glicerol é produzido no fígado durante a lipólise. A enzima glicerol quinase irá 
fosforila-lo, formando glicerol-3-P. São necessárias duas moléculas de glicerol-3-P: uma 
é convertida a diidroxiacetona-P e a outra forma o gliceraldeído-3-P pela glicerol-3-P 
desidrogenase. Essas duas moléculas se unem para a formação de um intermediário da 
via glicolítica, a frutose-1,6-bifosfato pela ação da aldolase. Esse intermediário então 
passará pelas reações inversas da via glicolítica, formando a glicose. 
 
 
 
Formação de glicose a partir da alanina: 
No músculo, o piruvato proveniente da glicólise pode ser convertido em alanina 
por uma reação de transaminação. A alanina vai para o fígado, onde é novamente 
convertida a piruvato, podendo ser utilizada para a produção da glicose conforme foi 
explicado no tópico formação de glicose a partir do piruvato. 
 
 
 
Via das pentoses fosfato 
 
- O principal destino da glicose-6-fosfato é a degradacao glicolítica para a 
formação de piruvato. O outro destino, além da glicogênese, é a via das pentoses fosfato 
que gera CO2, ribulose-5-fosfato e principalmente de NAPDH. O NADPH é uma 
coenzima necessária para reduções biossintéticas, para manutenção da glutationa em 
seu estado reduzido (importante antioxidante para neutralizar as ERO) e para contrapor 
os danos oxidativos causados pelos radicais de oxigênio em membranas e proteínas das 
células. 
- A via acontece no citosol, sendo mais intensa em tecidos envolvidos no 
metabolismo dos ácidos graxos como o fígado e tecido adiposo. Se inicia a partir da 
glicose-6-fosfato e é dividida em duas fases: oxidativa e não oxidativa. 
 
Fase oxidativa: 
 Todas essas reações são irreversíveis 
✓ 1ª reação: oxidação da glicose-6-fosfato pela glicose-6-fosfato desidrogenase 
formando 6-Fosfoglicono-δ-lactona. O NADP+ funciona como aceptor de 
elétrons da reação, formando NADPH. 
✓ 2ª reação: reação de hidratação do 6-Fosfoglicono-δ-lactona pela lactonase, 
formando 6-fosfogliconato. 
✓ 3ª reação: oxidação do 6-fosfogliconato a ribulose 5-fosfato pela enzima 6-
fosfogliconato-desidrogenase. A reação gera uma segunda molécula de NADPH. 
✓ 4ª reação: fosfopentose-isomerase converte a ribulose-5-fosfato ao seu 
isomero, ribose-5-fosfato, sendo o produto final dessa fase. 
 
 
OBS: principais reações a serem lembradas: reações onde ocorrem a formação de 
NADPH. 
 
Fase não oxidativa: 
Uma vez formada as pentoses, elas podem dar origem a RNA e DNA ou passar 
por um processo de reciclagem para formação de mais glicose-6-fosfato para a geração 
de mais NADPH pela fase oxidativa. 
 
Regulação da via das pentoses: 
- A entrada da glicose-6-fosfato na glicólise ou na via das pentoses-fosfato 
depende das necessidades da célula e da concentração de NADP+ no citosol. Na 
ausência deste aceptor de elétrons, a primeira reação da fase oxidativa não irá 
acontecer. Quando NADP+ está em excesso, a glicose-6-fosfato desidrogenase é 
estimulada, aumentando o fluxo de glicose-6-fosfato para a via das pentoses. 
- A glicose-6-fosfato desidrogenase e a 6-fosfo-gliconato desidrogenase são 
inibidas pelo excesso de NADPH. 
- Quando os níveis de ATP estão baixos, a glicose é direcionada para a via 
glicolítica. 
 
NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger: Princípios de Bioquímica. 6ª ed., Sarvier, 2014.