Metabolismo e Glicólise: Produção de Energia

Prévia do material em texto

Anna Raphaella – MEDICINA UFG 68 
 
Glicólise 
w Metabolismo: 
W Metabolismo: a soma de todas as reações químicas da célula 
W Mapa metabólico: possíveis vias metabólicas de uma célula 
o Eixo principal é o metabolismo de carboidratos (dentro dele 
está o ciclo de Krebs) → pois é uma via essencial para a 
oxidação completa da glicose 
o Uma série de reações relacionadas formam as vias 
metabólicas 
W Nem toda reação química pode acontecer em qualquer tipo de 
célula → ex. a síntese de lipídeos só acontece no tecido adiposo e 
fígado 
W Algumas vias são produtoras de energia (quebra de moléculas) 
→ Catabolismo 
o Em geral, vias catabólicas são convergentes → reações 
convergem para formação de um único composto (ex. acetil-
CoA) 
W Algumas vias usam a energia para construir estruturas complexas 
(síntese de moléculas) → anabolismo ou biossíntese 
o Em geral, vias anabólicas são divergentes → obtenção de 
diferentes compostos por meio de diferentes rotas 
metabólicas 
W As vias anabólicas e catabólicas estão correlacionadas (relações 
energéticas) → para que o anabolismo aconteça, precisa-se de 
energia, a qual é obtida pelo catabolismo 
 
w Respiração celular: 
W Processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em 
energia que poderão ser usadas nos processos vitais 
W Pode ser: 
o Respiração anaeróbica 
o Respiração aeróbica 
W É o processo de obtenção de energia mais utilizado pelos seres 
vivos 
W Vantagem: maior eficiência energética 
W Em organismos anaeróbios (e em certas circunstâncias, nos 
aeróbios), a glicólise é prosseguida pela fermentação 
W Objetivo: produção de ATP 
W Estrutura do ATP: 
o A energia da molécula encontra-se armazenada nas ligações 
entre os grupos fosfatos (ligações de alta energia) 
↑fosfato ↑energia armazenada 
B OBS: fosforilação é a adição de um grupo fosfato (PO4) a 
uma proteína/molécula 
 
W Etapas: 
I. Glicólise ou Via glicolítica: quebra da glicose 
II. Ciclo de Krebs: conjunto de reações que formam CO2, H2O, 
NADH2, FADH2 
III. Cadeia respiratória: produção de moléculas de ATP 
 
w Via glicolítica: 
1Glicose (C6) + 2ATP + 2NAD+ → 2Piruvato (C3) + 4ATP + 2NADH 
W Glicose: fonte preferencial para a obtenção de energia (ATP) 
W A glicólise ocorre no citoplasma 
W Entra uma 1 molécula de glicose com 6 carbonos e sai 2 
moléculas de piruvato com 3 carbonos 
W Para iniciar, deve-se fazer um investimento energético (2ATP) 
W No final são produzidos 4 ATP, logo, o saldo líquido é de 2 ATP 
W O NAD+ (nicotinamida adenina dinucleotídeo) é uma importante 
coenzima que participa de processos de oxidorredução 
o NAD+ = forma oxidada | NADH = forma reduzida 
W Estrutura do NAD+/NADH 
o NAD+ recebe o elétron e próton da oxidação da glicose 
o Considerado uma molécula energética, pois quando está na 
sua forma reduzida (NADH), carrega parte da energia 
produzida na quebra da glicose 
 
Anna Raphaella – MEDICINA UFG 68 
 
 
 
W Etapas fundamentais da glicólise: 4 eventos 
 
 
1. Investimento de energia (2 ATP → 2 ADP) e formação de um 
produto com C6 e 2 fosfatos 
2. Quebra da molécula bifosforilada em 2 moléculas, cada uma 
com C3 e 1 fosfato 
3. Fosforilação das 2 P-C3, gerando 2 P-C3-P 
4. Formação de 2 piruvatos e 4 ATP 
 
W A glicólise é dividida em 2 fases: 
I. Fase preparatória: preparação, regulação e gasto de 
energia 
II. Fase de pagamento: produção de ATP e oxidação 
 
1. preparação 
- A célula gasta 2 moléculas de ATP e Mg2+ 
- Processa-se em 5 reações bioquímicas 
- Nenhuma energia é armazenada. 2 moléculas de ATP são 
investidas nas reações de fosforilação 
- Reação 1: 
• A glicose que entra nos tecidos e é fosforilada com gasto 
energético de uma molécula de ATP, dando origem a glicose-
6-fosfato e ADP 
• Enzima: hexoquinase → reação irreversível e um dos 3 
passos que regulam a glicose 
• A fosforilação da glicose na primeira reação impede que 
esta saia da célula novamente 
• Ao adicionar um grupo fosfato à glicose, ela torna-se uma 
molécula carregada negativamente e é impossível 
atravessar passivamente a membrana celular 
• Ao manter a glicose aprisionada dentro da célula, a glicólise 
é garantida 
 
Regulação da hexoquinase 
p Hexoquinase é a enzima que catalisa a conversão de ATP e 
uma D-hexose a ADP e uma D-hexose-6-fosfato 
p É uma enzima reguladora 
p A hexoquinase muscular é inibida alostericamente pelo seu 
produto, a glicose-6-fosfato 
p Sempre que a concentração de glicose-6-fosfato no interior 
da célula aumenta acima do normal, a hexoquinase é inibida 
de forma temporária e reversível 
p Coloca a velocidade de formação da glicose-6-fosfato em 
equilíbrio com a sua velocidade de utilização e 
restabelecendo o estado de equilíbrio estacionário 
 
- Reação 2: 
• Glicose-6-fosfato (uma aldose) é isomerizada à frutose-
6-fosfato (uma cetose) → molécula se torna mais 
simétrica 
• Enzima: fosfo-hexose-isomerase → reação reversível 
- Reação 3: 
• Frutose-6-fosfato é fosforilada, obtendo frutose-1,6-
bifosfato → molécula mais simétrica 
• Enzima: fosfofrutoquinase-1 → reação irreversível 
• Às custas de energia (1 ATP → ADP) 
- Reação 4: 
• Frutose-1,6-bifosfato é clivada, formando 1 gliceraldeído-
3-fosfato (aldose) e 1 di-hidroxiacetona fosfato (cetose) 
• Enzima: aldolase → reação reversível 
- Reação 5: 
• Di-hidroxiacetona fosfato é convertida em gliceraldeído-
3-fosfato, que seguem pela via glicolítica 
• Enzima: triosefosfato isomerase → reação reversível 
 
2. pagamento 
- Há produção de energia (4 ATP e 2 NADH) 
 
1 
 
 
2 
 
 
3 
 
 
4 
 
Anna Raphaella – MEDICINA UFG 68 
 
- Ocorre a conversão oxidativa de gliceraldeído-3-fosfato à 
piruvato e a formação de ATP e NADH 
- Reação 1: 
• 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são convertidas 
em 1,3-bifosfoglicerato 
• Enzima: gliceraldeído-3-fosfatodesidrogenase → 
reação reversível 
• A enzima reduz 2 NAD+ para 2 NADH + 2 H+ e adiciona 
2 Pi a cada uma das moléculas 
- Reação 2: primeira reação de formação de ATP 
• 2 moléculas de 1,3-bifosfoglicerato são desfosforiladas 
• Enzima: fosfoglicerato quinase → reação reversível 
• Os fosfatos são transferidos para 2 moléculas de ADP, 
obtendo 2 ATP e 2 moléculas de 3-fosfoglicerato 
- Reação 3: 
• Migração intramolecular do grupo fosfato do 3-
fosfoglicerato, do carbono 3 para o carbono 2, obtendo 
2-fosfoglicerato 
• Enzima: fosfoglicerato mutase → reação reversível 
- Reação 4: 
• Cada molécula de 2-fosfoglicerato passa por uma 
reação de desidratação, gerando 2 fosfoenolpiruvato 
• Enzima: enolase → reação reversível 
- Reação 5: segunda reação de formação de ATP 
• Cada molécula de fosfoenolpiruvato é desfosforilada e 
os fosfatos são transferidos para moléculas de ADP, 
obtendo-se 2 ATP e 2 piruvatos 
• Enzima: piruvato quinase → reação irreversível 
 
w Regulação da glicólise: 
W Se, por algum motivo, a célula se encontra em condição 
desfavorável para conversão de glicose em piruvato, as enzimas de 
reações irreversíveis serão alvo de regulação 
W Objetivo: para que a glicose seja utilizada, por exemplo, em outra 
via metabólica 
W Fosfofrutoquinase: inibida por↑níveis de ATP e citrato; pH ácido 
(fermentação lática) 
W Hexoquinase: inibida pelo próprio produto (glicose-6-fosfato) 
W Piruvatoquinase: inibida por ATP e acetil-CoA 
 
w Destinos do piruvato: 
W Glicólise anaeróbica: degradação da glicose SEM a necessidade de 
O2 
o Produto final: ácido lático 
o Utilizada em exercícios rigorosos 
o Processo denominado fermentação 
W Glicólise aeróbica: degradação da glicose COM a presença de O2 
o Produto final: piruvato que é transportado para dentro da 
mitocôndria para completar sua oxidação até CO2 e H2 
o Ativa ciclo de Krebs e cadeia respiratória 
 
w fermentação: 
W Processo anaeróbico de produção de energia 
W É um processo de transformação de uma substância em outra 
produzida a partir de microrganismos (fungos, bactérias, ou o 
próprio corpo) → fermentos 
W Exemplo de fermentação: 
o Fabricação de cerveja (açúcaresdas plantas → álcool) 
o Fabricação de pão 
o Fabricação de vinagre 
W Fermentação lática 
o Após a glicólise, o ácido pirúvico reduz, originando o ácido 
lático (composto altamente energético) 
o Realizada nos músculos, após exercício físico intenso 
o Permite a obtenção de energia, mas o acúmulo de ácido lático 
nos tecidos provoca dores 
o Ganho energético é de apenas 2 ATP (oxidação completa da 
glicose é de 30 ATP) 
W Todas as reações de fermentação são reversíveis → ao 
reestabelecer condições aeróbicas, o produto pode gerar piruvato e 
o piruvato pode seguir a via que gerar maior energia (ciclo de Krebs 
e cadeia transportadora de e-) 
W Mecanismo biológico mais antigo de obtenção de energia, uma vez 
que a atmosfera surge em condições anaeróbicas 
W Inicialmente nas células cancerígenas, durante a proliferação 
celular, não há vasos para sua irrigação, logo, realizam 
fermentação