Metabolismo de Carboidratos

Prévia do material em texto

Carboidratos são poli-hidroxialdeídos ou poli-
hidroxicetonas, ou substâncias que geram esses 
compostos quando hidrolisadas. São moléculas complexas 
e muito hidratadas; variados em suas estruturas e 
funções, dentre elas podem ter funções estruturais, 
fontes de reserva energética, reconhecimento entre as 
células (glicocálice), etc. Muitos carboidratos tem a 
fórmula empírica (CH2O)n; alguns também contêm 
nitrogênio, fósforo ou enxofre. 
 
Existem 3 classes principais de carboidratos: 
 Monossacarídeos: ou açúcares simples, 
constituem o tipo mais simples de carboidratos, 
sendo chamados de aldoses ou cetoses, segundo 
o grupo funcional que apresentam, aldeído ou 
cetona. São glicídios simples, não ramificados, não 
hidrolisáveis, hidrossolúveis e constituídos apenas 
por ligações simples entre carbonos. De acordo 
com seu número de átomos de carbono, podem 
ser designados: 
 Trioses 
 Tetroses 
 Pentoses 
 Hexoses 
 Heptoses 
 Oligossacarídeos são produtos da condensação 
de 2 a 10 monossacarídeos. A maior parte não 
é digerida pelas enzimas humanas. Os mais 
abundantes são os dissacarídeos (com 2 
unidades de monossacarídeos), por exemplo, 
lactose, maltose, isomaltose, sacarose e trealose. 
Ps.: Em células, a maioria dos oligossacarídeos 
constituídos por três ou mais unidades não 
ocorre como moléculas livres, mas sim ligadas a 
moléculas que não são açúcares (lipídeos ou 
proteínas), formando glicoconjugados, que são 
carboidratos complexos. 
 Polissacarídeos são produtos da condensação 
de mais de 10 unidades monossacarídicas; os 
exemplos são os amidos e as dextrinas, que 
podem ser polímeros lineares ou ramificados. Os 
polissacarídeos são, algumas vezes, classificados 
em hexosanos ou pentosanos, dependendo dos 
monossacarídeos constituintes (hexoses ou 
pentoses, respectivamente). Além dos amidos e 
das dextrinas (que são hexosanos), os alimentos 
contêm uma ampla variedade de outros 
polissacarídeos que são coletivamente 
conhecidos como polissacarídeos não amídicos; 
eles não são digeridos por enzimas humanas e 
são os principais componentes das fibras 
dietéticas. Exemplos são a celulose da parede 
celular dos vegetais (um polímero de glicose; e a 
inulina, um carboidrato de armazenamento em 
algumas plantas. 
 
A estrutura da glicose pode ser apresentada de 3 
maneiras: 
 A formula estrutural de cadeia aberta (aldo-
hexose) pode contribuir para algumas 
propriedades da glicose. 
 A estrutura cíclica (um hemiacetal formado pela 
reação entre o grupamento aldeído e um 
grupamento hidroxila) é favorecida do ponto de 
vista termodinâmico. A projeção de Haworth, na 
qual a molécula é visualizada lateralmente e acima 
do plano do anel; as ligações mais próximas ao 
observador estão em negrito e mais espessas, 
com agrupamento hidroxil acima ou abaixo do 
plano do anel. Os átomos de hidrogênio ligados a 
cada carbono não estão mostrados na figura. 
 O anel na forma de cadeira. 
 
A glicose, com quatro átomos de carbono assimétrico, 
pode formar 16 isômeros. Os tipos mais importantes de 
isomerismos são os seguintes: 
1. Isomerismos D e L: a designação de um isômero 
glicídico como a forma D ou de sua imagem 
espelhada como a forma L é determinada por 
sua relação espacial com o composto original 
dos carboidratos, o açúcar de três carbonos 
glicerose (gliceraldeído). 
. 
A orientação dos grupos —H e —OH ao redor do átomo 
de carbono adjacente ao carbono alcoólico terminal 
(carbono 5 na glicose) determina se o açúcar pertence à 
série d ou l. Quando o grupo —OH nesse carbono está à 
direita (como visto na Figura 15-2), o açúcar é o isômero 
d; quando ele está à esquerda, é o isômero l. A maioria 
dos monossacarídeos de ocorrência natural consiste em 
d-açúcares, e as enzimas responsáveis pelo seu 
metabolismo são específicas para essa configuração. 
2. A presença de átomos de carbono assimétricos 
também confere atividade óptica ao composto. 
Quando um feixe de luz polarizada atravessa uma 
solução de um isômero óptico, ele gira para a 
direita, dextrorrotatório (+), ou para a esquerda, 
levorrotatório (-). A direção da rotação da luz 
polarizada independe da estereoquímica do 
açúcar, de modo que ele pode ser designado 
como D(-), D(+), L(-) ou L(+). Por exemplo, a forma 
de ocorrência natural da frutose é o isômero D 
(-). De forma confusa, o dextrorrotatório (+) já 
foi chamado de D-, e o levorrotatório (-), de L-. 
Essa nomenclatura é obsoleta, mas pode, às 
vezes, ser encontrada; ela não está relacionada 
ao isomerismo D- e L-. Em solução a glicose é 
dextrorrotatória, e as soluções de glicose são, 
por vezes, conhecidas como dextrose. 
3. Estruturas anelares piranose e furanose: as 
estruturas anelares dos monossacarídeos são 
similares às estruturas anelares do pirano (um 
anel com seis componentes) ou do furano (um 
anel com cinco componentes) (Figuras 15-3 e 15-
4). Para a glicose em solução, mais de 99% estão 
na forma piranose. 
 
 
4. Anômeros alfa e beta: a estrutura do anel de 
uma aldose é um hemiacetal, uma vez que ele é 
formado pela reação entre um aldeído e um 
grupamento álcool. De modo similar, a estrutura 
anelar de uma cetose é um hemicetal. A glicose 
cristalina é uma a-d-glicopiranose. A estrutura 
cíclica é mantida em solução, porém o isomerismo 
ocorre em torno da posição 1, a carbonila ou 
átomo de carbono anomérico, para gerar uma 
mistura de a-glicopiranose (38%) e b-
glicopiranose (62%). Menos de 0,3% é 
representado por anômeros alfa e beta da 
glicofuranose. Nada mais é que um fenômeno de 
mutarrotação, onde o grupamento hidroxila (-OH) 
pode estar em baixo ou em cima, 
respectivamente. 
5. Epímeros: os isômeros que diferem em 
consequência de variações na configuração do –
OH e do –H nos átomos de carbono 2, 3 e 4 da 
glicose são conhecidos como epímeros. 
Biologicamente, os epímeros mais importantes 
da glicose são a manose (epimerizada no carbono 
2) e a galactose (epimerizada no carbono 4). 
(Figura 15-5). 
6. Isomerismo aldose-cetose: a frutose tem a 
mesma fórmula molecular da glicose, mas elas 
diferem quanto à existência de um potencial 
grupamento ceto na posição 2, o carbono 
anomérico da frutose, ao passo que, na glicose, 
há um grupo aldeído potencial na posição 1, o 
carbono anomérico. Exemplos de açúcares aldose 
e cetose estão mostrados nas Figuras 15-6 e 
15-7. Do ponto de vista químico, as aldoses são 
compostos redutores, e são, às vezes, 
conhecidas como açúcares redutores. Isso é o 
princípio de um simples teste químico para 
detectar glicose na urina de pacientes com 
diabetes melito fracamente controlado, por meio 
da redução de uma solução de cobre alcalina 
 
Os derivados das trioses, das tetroses, das pentoses e 
do açúcar de sete carbonos sedo-heptulose são 
formados como intermediários metabólicos na glicólise e 
na via das pentoses-fosfato). As pentoses são 
importantes em nucleotídeos, em ácidos nucleicos e em 
diversas coenzimas (Tabela 15-2). Glicose, galactose, 
frutose e manose são, do ponto de vista fisiológico, as 
hexoses mais importantes (Tabela 15-3). As cetoses 
bioquimicamente importantes são mostradas na Figura 
15-6, e as aldoses, na Figura 15-7. 
 
Além disso, os derivados de ácido carboxílico da glicose 
são importantes, incluindo o D-glucuronato (para a 
formação da glicuronídeo e nos glicosaminoglicanos) e 
seus derivados metabólicos, L- iduronato (um 
intermediário na via do ácido urônico). 
Os glicosídeos são formados pela condensação entre o 
grupo hidroxila do carbono anomérico (carbono que difere 
somente em sua configuração no carbono que continha 
o grupo carbonílico na cadeia aberta) de um 
monossacarídeo e um segundo composto, que pode ser 
outro monossacarídeo ou, no caso de uma aglicona, um 
composto não açúcar. Quando o segundo grupamento é 
um hidroxil, a ligação O-glicosídica é uma ligação acetal,uma vez que resulta de uma reação entre um 
agrupamento hemiacetal (formado a partir de um aldeído 
e um grupamento –OH) e outro grupamento –OH. Quando 
a porção hemiacetal é a glicose, o composto resultante é 
um glicosídeo; quando é a galactose, um galactosídeo; e 
assim por diante. Quando o segundo grupamento é uma 
amina, forma-se uma ligação N-glicosídica, por exemplo, 
entre a adenina e a ribose nos nucleotídeos, como o ATP. 
Os glicosídeos distribuem-se amplamente na natureza; a 
aglicona pode ser metanol, glicerol, esterol, fenol ou uma 
base, como a adenina. Os glicosídeos que são importantes 
na medicina devido à sua ação sobre o coração 
(glicosídeos cardíacos) contêm, sem exceção, esteroides, 
como a aglicona. Estes incluem os derivados digitálicos e 
estrofantos, como a ouabaína, um inibidor da Na+-K+-
ATPase das membranas celulares. Outros glicosídeos 
incluem antibióticos, como a estreptomicina. 
Os desoxiaçúcares são aqueles em que um grupamento 
hidroxil foi substituído por hidrogênio. Um exemplo é a 
desoxirribose (Figura 15-9) no DNA. O desoxiaçúcar l-
fucose ocorre nas glicoproteínas; a 2-desoxiglicose é 
utilizada experimentalmente como inibidor do metabolismo 
da glicose. 
 
São componentes das glicoproteínas, gangliosídeos e dos 
glicosaminoglicanos. Os aminoaçúcares incluem d-
glicosamina, um constituinte do ácido hialurônico (Figura 
15-10), a d-galactosamina (também conhecida como 
condrosamina), um constituinte da condroitina, e a d-
manosamina. Diversos antibióticos (p. ex., eritromicina) 
contêm aminoaçúcares, os quais são importantes para a 
sua atividade metabólica. 
 
Os dissacarídeos são açúcares compostos por dois 
resíduos monossacarídicos ligados por uma ligação 
glicosídica (Figura15-11). Os dissacarídeos fisiologicamente 
importantes são a maltose, a sacarose e a lactose (Tabela 
15-4). A hidrólise da sacarose fornece uma mistura de 
glicose e frutose chamada de “açúcar invertido”, visto 
que a frutose é fortemente levorrotatória e muda 
(inverte) a ação dextrorrotatória mais fraca da sacarose. 
 
Possuem funções estruturais e de armazenamento. Os 
polissacarídeos incluem vários carboidratos importantes 
fisiologicamente. O amido é um homopolímero de glicose, 
formando uma cadeia a-glicosídica, chamada de glicosano 
ou glicano. É o mais importante carboidrato na dieta, 
contido em cereais, batatas, legumes e em outros 
vegetais. Os dois constituintes principais são a amilose 
(13-20%), que possui estrutura helicoidal não ramificada, 
e a amilopectina (80-87%), que consiste em cadeias 
ramificadas com 24 a 30 resíduos de glicose com 
ligações a1 → 4 nas cadeias e ligações a1 → 6 nos 
pontos de ramificação (Figura 15-12). A extensão em que 
o amido nos alimentos é hidrolisado pela amilase é 
determinada por sua estrutura, pelo grau de cristalização 
ou hidratação (o resultado do cozimento) e pelo fato de 
ele estar (ou não) incluso em paredes de células vegetais 
intactas (e indigeríveis). O índice glicêmico de um alimento 
amiláceo é uma medida de sua digestibilidade, com base 
na extensão em que ele eleva a concentração sanguínea 
de glicose em comparação com uma quantidade 
equivalente de glicose ou de um alimento de referência 
como o pão branco ou o arroz cozido. O índice glicêmico 
varia de 1 (ou 100%) para os amidos que são 
prontamente hidrolisados no intestino delgado até 0 para 
aqueles que não sofrem hidrólise. 
O glicogênio é o polissacarídeo de armazenamento em 
animais e é, algumas vezes, chamado de amido animal. É 
uma estrutura mais altamente ramificada que a 
amilopectina, com cadeias de 12 a 15 resíduos de a-d-
glicopiranose (na ligação a1 → 4 glicosídica) com 
ramificação por meio de ligações a1 → 6 glicosídicas. Os 
grânulos de glicogênio no músculo (partículas b) são 
esféricos e contêm até 60 mil resíduos de glicose; no 
fígado, existem grânulos semelhantes e também rosetas 
de grânulos de glicogênio que parecem ser partículas b 
agregadas. 
A inulina é um polissacarídeo de frutose (uma frutosana) 
encontrada em tubérculos e raízes de dálias, alcachofras 
e dentes-de-leão. Ela é prontamente solúvel em água e é 
utilizada para determinar a taxa de filtração glomerular, 
mas não é hidrolisada pelas enzimas intestinais, logo não 
possui valor nutricional.
 
As dextrinas são intermediários na hidrólise do amido. A 
celulose é o principal constituinte das paredes das células 
vegetais. É insolúvel e consiste em unidades de b-d-
glicopiranose ligadas por ligações beta1 → 4 para 
formar cadeias longas e retas fortalecidas por ligações 
de hidrogênio cruzadas. Os mamíferos carecem de 
qualquer enzima que hidrolise as ligações beta1 → 4; 
portanto, não conseguem digerir a celulose. É uma 
importante fonte de “massa” na dieta e é o principal 
componente das fibras da dieta. Os microrganismos no 
intestino dos ruminantes e de outros herbívoros podem 
hidrolisar a ligação e fermentar os produtos até ácidos 
graxos de cadeia curta como uma importante fonte de 
energia. Há algum metabolismo bacteriano da celulose no 
colo humano. A quitina é um polissacarídeo estrutural no 
exoesqueleto de crustáceos e insetos, assim como em 
cogumelos. Ela consiste em unidades de N-acetild- 
glicosamina unidas por ligações glicosídicas b1 → 4. A 
pectina ocorre em frutas; ela é um polímero de ácido 
galacturônico unido por ligações alfa1 → 4, com 
ramificações de galactose ou arabinose, e é parcialmente 
metilada (Figura 15-13). 
Os glicosaminoglicanos (mucopolissacarídeos) são 
carboidratos complexos que contêm aminoaçúcares e 
ácidos urônicos. Eles podem estar ligados a uma molécula 
de proteína para formar um proteoglicano. Os 
proteoglicanos fornecem a substância fundamental ou 
embalagem do tecido conectivo. Eles detêm grandes 
quantidades de água e ocupam espaço, acolchoando ou 
lubrificando outras estruturas devido ao grande número 
de grupamentos —OH e às cargas negativas na 
molécula, que, por meio de repulsão, mantêm afastadas 
as cadeias de carboidratos. Os exemplos são o ácido 
hialurônico, o sulfato de condroitina e a heparina (Figura 
15-14). 
As glicoproteínas (também conhecidas como 
mucoproteínas) são proteínas contendo cadeias 
oligossacarídicas ramificadas ou não ramificadas (Tabela 
15-5), incluindo fucose (Figura 15-15). Elas ocorrem nas 
membranas celulares e muitas proteínas são glicosiladas. 
Os ácidos siálicos são derivados N ou O-acil do ácido 
neuramínico (Figura 15-15). O ácido neuramínico é um 
glicídeo de nove carbonos derivado da manosamina (um 
epímero da glicosamina) e do piruvato. Os ácidos siálicos 
são constituintes tanto de glicoproteínas quanto de 
gangliosídeos. 
 
Aproximadamente 5% do peso das membranas celulares 
constituem a parte de carboidratos das glicoproteínas e 
glicolipídeos. A sua presença na superfície externa da 
membrana plasmática (o glicocálice) foi demonstrada com 
o emprego de lectinas vegetais, aglutininas proteicas que 
se ligam a resíduos glicosil específicos. Por exemplo, a 
concanavalina A liga- se aos resíduos a-glicosil e a-manosil. 
A glicoforina é uma glicoproteína importante integrante 
da membrana de hemácias humanas. Ela possui 130 
resíduos de aminoácidos e atravessa a membrana lipídica, 
com regiões polipeptídicas para fora da membrana tanto 
da superfície externa quanto da interna (citoplasmática). 
As cadeias de carboidratos estão ligadas à porção 
aminoterminal na superfície externa. Os carboidratos 
também estão presentes na apoproteína B das 
lipoproteínas plasmáticas. 
 
 
 
 
 
Os carboidratos não podem ser absorvidos em suas 
formas naturais por meio da mucosa gastrointestinal e, 
por essa razão, são inúteis como nutrientes, sem 
digestão preliminar. 
Quase todos os carboidratos da dieta são grandes 
polissacarídeos ou dissacarídeos, que são combinações de 
monossacarídeos, ligados uns aos outros por 
condensação. Esse fenômenosignifica que um íon 
hidrogênio (H+) foi removido de um dos monossacarídeos, 
e um íon hidroxila (−OH) foi removido do outro. Os dois 
monossacarídeos se combinam, então, nos locais de 
remoção, e os íons hidrogênio e hidroxila se combinam 
para formar água (H2O). 
Quando os carboidratos são digeridos, esse processo é 
invertido, e os carboidratos são convertidos a 
monossacarídeos. Enzimas específicas nos sucos 
digestivos do trato gastrointestinal catalisam a 
reintrodução dos íons hidrogênio e hidroxila obtidos da 
água nos polissacarídeos e, assim, separam os 
monossacarídeos. Esse processo, denominado hidrólise, é 
o seguinte (no qual R -R é um dissacarídeo): 
 
Existem apenas 3 fontes principais de carboidratos na 
dieta humana normal. Sacarose, dissacarídeo 
popularmente conhecido como açúcar de cana; lactose, 
dissacarídeo encontrado no leite; amidos, grandes 
polissacarídeos presentes em quase todos os alimentos 
de origem não animal, particularmente nas batatas e nos 
diferentes tipos de grãos. Outros carboidratos ingeridos 
em menor quantidade são amilose, glicogênio, álcool, ácido 
lático, ácido pirúvico, pectinas, dextrinas e quantidades 
ainda menores de derivados de carboidratos da carne. 
A dieta contém ainda grande quantidade de celulose que 
é carboidrato. Entretanto, nenhuma enzima capaz de 
hidrolizar a celulosa é secretada no trato digestivo 
humano. Consequentemente, a celulose não pode ser 
considerada alimento para os seres humanos. 
Quando o alimento é mastigado, ele se mistura com a 
saliva, contendo a enzima digestiva ptialina uma alfa-
amilase), secretada, em sua maior parte, pelas glândulas 
parótidas. Essa enzima hidrolisa o amido no dissacarídeo 
maltose e em outros pequenos polímeros de glicose, 
contendo três a nove moléculas. O alimento, porém, 
permanece na boca apenas por curto período de tempo, 
de modo que não mais do que 5% dos amidos terão sido 
hidrolisados, até a deglutição do alimento. 
Entretanto, a digestão do amido, continua no corpo e no 
fundo do estômago por até 1 hora, antes de o alimento 
ser misturado às secreções gástricas. Então a atividade 
da amilase salivar é bloqueada pelo ácido das secreções 
gástricas, já que a amilase salivar é essencialmente 
inativa como enzima, quando o pH do meio cai abaixo de 
4,0. Contudo, em média, antes de o alimento e a saliva 
estarem completamente misturados com as secreções 
gástricas, até 30% a 40% dos amidos terão sido 
hidrolisados para formar maltose. 
 
 Digestão por Amilase Pancreática: A secreção 
pancreática, como a saliva, contém grande 
quantidade de alfa-amilase, que é quase idêntica 
em termos de função à alfa-amilase da saliva, 
mas muitas vezes mais potente. Portanto, 15 a 
30 minutos depois do quimo ser transferido do 
estômago para o duodeno e misturar-se com o 
suco pancreático, praticamente todos os 
carboidratos terão sido digeridos. Em geral, os 
carboidratos são quase totalmente convertidos 
em maltose e/ou outros pequenos polímeros de 
glicose, antes de passar além do duodeno ou do 
jejuno superior. 
 Hidrólise de Dissacarídeos e de Pequenos 
Polímeros de Glicose em Monossacarídeos por 
Enzimas do Epitélio Intestinal: Os enterócitos que 
revestem as vilosidades do intestino delgado 
contêm quatro enzimas (lactase, sacarase, 
maltase e alfa-dextrinase), que são capazes de 
clivar os dissacarídeos lactose, sacarose e 
maltose, mais outros pequenos polímeros de 
glicose nos seus monossacarídeos constituintes. 
Essas enzimas ficam localizadas nos enterócitos 
que forram a borda em escova das 
microvilosidades intestinais, de maneira que os 
dissacarídeos são digeridos, quando entram em 
contato com esse enterócitos. 
A lactose se divide em molécula de galactose e 
em molécula de glicose. A sacarose se divide em 
molécula de frutose e molécula de glicose. A 
maltose e outros polímeros pequenos de glicose 
se dividem em múltiplas moléculas de glicose. 
Assim, os produtos finais da digestão dos 
carboidratos são todos monossacarídeos 
hidrossolúveis absorvidos imediatamente para o 
sangue porta. 
Na dieta comum, contendo muito mais amidos do 
que todos os outros carboidratos combinados, a 
glicose representa mais de 80% dos produtos 
finais da digestão de carboidratos, enquanto a 
fração de galactose ou frutose raramente 
ultrapassa 10%. 
Essencialmente todos os carboidratos nos alimentos são 
absorvidos sob a forma de monossacarídeos; apenas 
pequena fração é absorvida como dissacarídeos e quase 
nada como carboidratos maiores. O mais abundante dos 
monossacarídeos absorvidos é a glicose, normalmente 
responsável por mais de 80% das calorias absorvidas sob 
a forma de carboidratos. A razão dessa elevada 
porcentagem é que a glicose é o produto final da digestão 
do carboidrato mais abundante na dieta, o amido. Os 
outros 20% dos monossacarídeos absorvidos são 
compostos quase inteiramente por galactose e por 
frutose; a galactose é derivada do leite e a frutose é um 
dos monossacarídeos do açúcar de cana. 
Praticamente, todos os monossacarídeos são absorvidos 
por processo de transporte ativo secundário. 
Discutiremos primeiro a absorção de glicose. 
A glicose é transportada por mecanismo de 
Cotransporte com o Sódio. Na ausência de transporte de 
sódio, através da membrana intestinal, quase nenhuma 
glicose é absorvida, uma vez que a absorção de glicose 
ocorre por processo de cotransporte com o sódio. 
Existem dois estágios no transporte de sódio através da 
membrana intestinal. O primeiro é o transporte ativo de 
íons sódio pelas membranas basolaterais das células 
epiteliais intestinais para o líquido intersticial, que reduz a 
concentração de sódio nas células epiteliais. Em segundo 
lugar, essa diferença de concentração promove o fluxo 
de sódio do lúmen intestinal através da borda em escova 
das células epiteliais para o interior da célula, por 
processo de transporte ativo secundário. Isto é, o íon 
sódio se combina com proteína transportadora, mas essa 
proteína transportadora não transportará o sódio para 
o interior da célula, sem que outras substâncias, como 
por exemplo a glicose, também se liguem ao 
transportador. Com a ligação do sódio e da glicose, o 
transportador transporta ambos simultaneamente para 
o interior da célula. Assim, a baixa concentração 
intracelular de sódio literalmente “arrasta” o sódio para 
o interior da célula, levando com ele ao mesmo tempo a 
glicose. Uma vez na célula epitelial, outras proteínas 
transportadoras facilitam a difusão da glicose através da 
membrana basolateral para o espaço extracelular e, daí, 
para o sangue. 
Em suma, é o transporte ativo de sódio através das 
membranas basolaterais das células do epitélio intestinal 
pela bomba de Na+-K+, que proporciona a força motriz 
para mover a glicose também através das membranas. 
A galactose é transportada por mecanismo exatamente 
igual ao da glicose. O transporte de frutose não ocorre 
pelo mecanismo de cotransporte com sódio. A frutose é 
transportada por difusão facilitada, não acoplada ao sódio 
através do epitélio intestinal. 
Grande parte da frutose, ao entrar na célula, é 
fosforilada. Posteriormente é convertida a glicose e, 
como glicose, é transportada para o sangue. A 
intensidade do transporte da frutose é de cerca da 
metade da intensidade do transporte da glicose ou da 
galactose. 
 
Ocorre por difusão facilitada atraves dos 
transportadores GLUT. 
 GLUT 1, 3: Presente no tecido nervoso e 
eritrocitos. Alta especificidade por Glicose  
glicose entra no tecido inclusive em hipoglicemia; 
Independente de insulina 
 GLUT 2: Presente nos hepatócitos e no rim; baixa 
afinidade por glicose  glicose só entra nos 
tecido em hiperglicemia; é bidirecional.; 
independente de Insulina. 
 GLUT 4: Presente no tecido adiposo e músculo 
esquelético; Depende da ação da insulina para que 
se transporte desde vesiculas no citosol, até asua união na membrana plasmática, permitindo a 
entrada da glicose nos tecidos. 
O metabolismo, a soma de todas as transformações 
químicas que ocorrem em um organismo, é uma atividade 
celular altamente coordenada, em que muitos sistemas 
multienzimáticos (vias metabólicas) cooperam para 
desempenhar suas funções básicas. 
O metabolismo pode ser dividido em estágios que 
refletem o grau de complexidade ou tamanho das 
moléculas geradas. No nível 1, temos as reações químicas 
de conversão de metabólitos poliméricos, em seus 
constituintes monoméricos. No nível 2, esses monômeros 
são quebrados em intermediários simples. No nível 3, em 
organismos aeróbicos, a principal via e o ciclo de Krebs, 
onde os intermediários do nível 2 são degradados 
completamente a CO2 e H2O. 
 
Qualquer participante de uma reação metabólica, seja ele 
substrato, intermediário ou produto, é chamado de 
metabólito, e as moléculas que não podem ser mais 
utilizadas pelo organismo e, portanto, devem ser 
eliminadas são denominadas catabólitos. 
O metabolismo pode ainda ser dividido em duas principais 
categorias: 
• Anabolismo (ou biossíntese): Processos que envolvem 
primariamente a síntese de moléculas orgânicas 
complexas a partir de precursores pequenos e simples. 
Esses processos necessitam de energia, geralmente na 
forma de potencial de transferência do ATP e do poder 
redutor de transportadores de elétrons e baseiam – se 
na redução de moléculas (ganho de elétrons). 
• Catabolismo: Processos relacionados à degradação de 
substâncias complexas com concomitante geração de 
energia. Parte dessa energia é conservada na forma de 
ATP e de transportadores de elétrons reduzidos; o 
restante é perdido como calor. Baseiam – se na oxidação 
de moléculas (Perda de elétrons). 
Ps.: muitos substratos das vias anabólicas são formados 
como intermediários nos processos catabólicos e vice-
versa. 
Algumas vias metabólicas são lineares e algumas são 
ramificadas, gerando múltiplos produtos a partir de um 
único precursor (divergente) ou convertendo vários 
precursores em um único produto (convergente). 
Algumas vias são cíclicas: um composto inicial da via é 
regenerado em uma série de reações que converte outro 
componente inicial em um produto. 
No nosso organismo, existem moléculas que auxiliam 
algumas enzimas nos processos de óxido-redução e, 
portanto, são denominadas coenzimas. São exemplos de 
coenzimas a nicotina adenina di-nucleotídeo (NAD) e a 
flavino-adenino dinucleotídeo (FAD), moléculas 
especializadas no transporte de hidrogênio. Quando essas 
coenzimas estão associadas ao hidrogênio, encontram-se 
“reduzidas” e quando perdem esses hidrogênios,são ditas 
“oxidadas”. 
Por meio do armazenamento da glicose na forma de 
polímero de alta massa molecular, como o amido e o 
glicogênio, a célula pode estocar grandes quantidades da 
glicose, enquanto mantém a osmolaridade citosólica 
relativamente baixa. Quando a demanda de energia 
aumenta, a glicose pode ser liberada desses polímeros e 
utilizada para produzir ATP de maneira aeróbia ou 
anaeróbia. 
Em animais e em vegetais, a glicose tem quatro destinos 
principais: 
(1) pode ser usada na síntese de polissacarídeos 
complexos direcionados ao espaço extracelular; 
(2) ser armazenada nas células; 
(3) ser oxidada a compostos de três átomos de carbonos 
por meio da glicólise para fornecer ATP e intermediários 
metabólicas; 
(4) ser oxidada pela via das pentoses- fosfato produzindo 
ribose-5-fosfato para a síntese de ácidos nucleicos e 
NADPH. 
 
 
Antes que a glicose possa ser utilizada pelas células dos 
tecidos do corpo, ela deve ser transportada através da 
membrana para o citoplasma celular. No entanto, a glicose 
não pode se difundir facilmente pelos poros da 
membrana celular, porque o peso molecular máximo das 
partículas com difusão imediata se situa em torno de 100, 
e a glicose apresenta peso molecular de 180. Ainda assim, 
a glicose chega ao interior das células com certo grau de 
facilidade, devido ao mecanismo de difusão facilitada. 
Basicamente, são os expostos a seguir. Permeando a 
matriz lipídica da membrana celular existe grande 
quantidade de moléculas de proteínas carreadoras, que 
podem se ligar à glicose. A glicose nessa forma ligada pode 
ser transportada pelo carreador, de um lado para o outro 
da membrana, quando é então liberada. 
Consequentemente, se a concentração de glicose for 
maior de um lado da membrana do que do outro lado, mais 
glicose vai ser transportada a partir da área de alta 
concentração para a área de baixa concentração do que 
na direção oposta. 
O transporte de glicose através das membranas da 
maioria das células é bem diferente do que ocorre 
através da membrana gastrointestinal ou através do 
epitélio dos túbulos renais. Nesses dois casos, a glicose é 
transportada pelo mecanismo de cotransporte ativo de 
sódio e glicose, em que o transporte ativo do sódio 
fornece energia para absorver a glicose contra 
diferença de concentração. Esse mecanismo de 
cotransporte de sódio-glicose só funciona em algumas 
células epiteliais especiais que são especificamente 
adaptadas para a absorção ativa de glicose. Em outras 
membranas celulares, a glicose só é transportada da 
concentração mais elevada para concentração inferior 
por meio de difusão facilitada, tornada possível pelas 
propriedades especiais de ligação da membrana da 
proteína carreadora de glicose. 
A intensidade do transporte da glicose, assim como o 
transporte de outros monossacarídeos, aumenta muito 
devido à insulina. Quando o pâncreas secreta grandes 
quantidades de insulina, o transporte de glicose na maioria 
das células aumenta por 10 ou mais vezes, relativamente 
ao valor medido na ausência de secreção da insulina. Por 
outro lado, a quantidade de glicose que pode se difundir 
para o interior da maioria das células do organismo na 
ausência de insulina, com exceção das células hepáticas e 
cerebrais, é muito pequena para fornecer a quantidade 
de glicose normalmente necessária para o metabolismo 
energético. 
De fato, a utilização de carboidratos pela maioria das 
células é controlada pela secreção de insulina pelo 
pâncreas e a sensibilidade dos diferentes tecidos aos 
efeitos da insulina no transporte de glicose. 
Logo após sua entrada nas células, a glicose se liga a um 
radical fosfato segundo a reação seguinte: 
 
Essa fosforilação é promovida principalmente pela 
enzima glicocinase no fígado e pela hexocinase, na maioria 
das outras células. A fosforilação da glicose é quase 
inteiramente irreversível, exceto nas células hepáticas, 
nas células do epitélio tubular renal e do epitélio intestinal; 
nessas células existe outra enzima, a glicose fosfatase, 
que, quando é ativada, é capaz de reverter a reação. Na 
maioria dos tecidos do corpo, a fosforilação tem como 
finalidade manter a glicose no interior das células. Isso 
ocorre devido à ligação quase instantânea da glicose com 
fosfato, que impede sua difusão de volta para fora, 
exceto nas células especiais, principalmente, nas células 
hepáticas que contêm a fosfatase. 
Depois de sua captação para o interior da célula, a glicose 
pode ser usada imediatamente para liberar energia ou 
pode ser armazenada sob a forma de glicogênio, que é 
um grande polímero da glicose. Todas as células do corpo 
são capazes de armazenar pelo menos algum glicogênio, 
mas algumas células são capazes de armazená-lo em 
grande quantidade, especialmente as células hepáticas, 
que podem acumular até 5% a 8% de seu peso sob a 
forma de glicogênio, e as células musculares, que podem 
armazenar entre 1% e 3% de glicogênio. 
A glicose é fosforilada a glicose-6-fosfato, catalisada pela 
hexocinase nos músculos e pela glicocinase no fígado. 
A glicose-6-fosfato é isomerizada a glicose-1-fosfato 
pela fosfoglicomutase. A própria enzima é fosforilada, e 
o grupamento fosfatoparticipa de uma reação 
reversível em que a glicose-1,6-bisfosfato é um 
intermediário. A seguir, a glicose-1-fosfato reage com o 
trifosfato de uridina (UTP) formando o nucleotídeo ativo 
uridinadifosfatoglicose (UDPGlc) e pirofosfato, catalisada 
pela UDPGlcpirofosforilase. A reação ocorre na direção 
da formação de UDPGlc, pois a pirofosfatase catalisa a 
hidrólise do pirofosfato a 2 × fosfato, removendo, assim, 
um dos produtos da reação. A UDPGlc-pirofosforilase tem 
uma Km baixa para glicose-1-fosfato e está presente em 
quantidades relativamente grandes, de forma que não é 
uma etapa reguladora na síntese de glicogênio. 
As etapas iniciais na síntese de glicogênio envolvem a 
proteína glicogenina, uma proteína de 37 kDa que é 
glicosilada em um resíduo de tirosina específico pela 
UDPGlc. A glicogenina catalisa a transferência de mais 
sete resíduos de glicose da UDPGlc, em uma ligação 1 → 
4, formando um primer de glicogênio, que é o substrato 
para a glicogênio-sintase. A glicogenina permanece no 
núcleo do grânulo de glicogênio. A glicogênio-sintase 
catalisa a formação de uma ligação glicosídica entre o C-
1 da glicose da UDPGlc e o C-4 de um resíduo terminal de 
glicose do glicogênio, liberando difosfato de uridina (UDP). 
A adição de um resíduo de glicose a uma cadeia de 
glicogênio preexistente, ou “iniciador”, ocorre na 
extremidade externa não redutora da molécula, com 
consequente alongamento dos ramos da molécula de 
glicogênio à medida que são formadas as ligações 1 → 4 
sucessivas. 
A insulina é o principal hormônio que vai atuar a nível da 
glicogênese hepática, estimulando a ação da Glicogênio-
sintase, a qual estimulará a síntese de glicogênio. Ao 
mesmo tempo vai inibir a ação da glicogênio-fosforilase 
(que atua da degradação do glicogênio). 
 
 
Glicogenólise significa a ruptura do glicogênio celular 
armazenado para formar novamente glicose nas células. 
A glicose pode então ser utilizada de modo a fornecer 
energia. A glicogenólise não ocorre pela reversão das 
mesmas reações químicas que formam o glicogênio; ao 
contrário, cada molécula de glicose sucessiva em cada 
ramo do polímero de glicogênio se divide por meio de 
fosforilação catalisada pela enzima fosforilase. 
Em condições de repouso, a fosforilase está na forma 
inativa, de modo que o glicogênio permanece armazenado. 
Quando ocorre necessidade de formar novamente glicose 
a partir do glicogênio, a fosforilase deve primeiro ser 
ativada. Essa ativação pode ocorrer de diversas formas, 
que incluem a ativação pela adrenalina e pelo glucagon. 
A glicogênio-fosforilase catalisa a etapa limitadora da 
velocidade da glicogenólise – a clivagem fosforolítica 
(fosforólise; comparar com hidrólise) das ligações 1 → 4 
do glicogênio, produzindo glicose-1-fosfato. Existem 
diferentes isoenzimas da glicogênio fosforilase no fígado, 
no músculo e no encéfalo, codificadas por diferentes 
genes. A glicogênio-fosforilase requer a presença de 
piridoxal-fosfato como coenzima. Ao contrário das 
reações do metabolismo dos aminoácidos, em que o 
grupamento aldeído da coenzima é o grupo reativo, na 
fosforilase, é o grupamento fosfato que é 
cataliticamente ativo. 
Os resíduos glicosil terminais das cadeias mais externas 
da molécula de glicogênio são removidos de modo 
sequencial até restarem aproximadamente quatro 
resíduos de glicose em cada um dos lados de uma 
ramificação 1 → 6 .A enzima desramificadora possui dois 
sítios catalíticos distintos em uma única cadeia 
polipeptídica. Um deles é uma glicano-transferase, que 
transfere uma unidade trissacarídica de uma ramificação 
para outra, expondo o ponto de ramificação 1 → 6. O 
outro é uma 1,6-glicosidase, que catalisa a hidrólise da 
ligação glicosídica 1 → 6, com liberação de glicose livre. 
Então, a ação subsequente da fosforilase pode ocorrer. 
A ação combinada da fosforilase e dessas outras 
enzimas leva à degradação completa do glicogênio. 
A reação catalisada pela fosfoglicomutase é reversível, 
de modo que a glicose-6-fosfato pode ser formada a 
partir de glicose-1-fosfato. No fígado, mas não nos 
músculos, a glicose-6- fosfatase catalisa a hidrólise de 
glicose-6-fosfato, formando glicose, que é exportada, 
levando ao aumento da concentração de glicose 
sanguínea. A glicose-6-fosfatase está no lúmen do 
retículo endoplasmático liso, e defeitos genéticos do 
transportador de glicose-6-fosfato podem causar uma 
variante da doença de armazenamento de glicogênio tipo 
I. 
Os grânulos de glicogênio também podem ser englobados 
por lisossomos, onde a maltase ácida catalisa a hidrólise 
do glicogênio em glicose. Isso pode ser especialmente 
importante na homeostasia da glicose em recém-
nascidos. A falha genética da maltase ácida lisossomal 
causa a doença de armazenamento de glicogênio tipo. O 
catabolismo lisossomal do glicogênio encontra-se sob 
controle hormonal. 
As principais enzimas que controlam o metabolismo do 
glicogênio – a glicogênio-fosforilase e a glicogênio-sintase 
– são reguladas em direções opostas por mecanismos 
alostéricos e modificações covalentes por fosforilação e 
desfosforilação reversíveis da enzima em resposta à 
ação hormonal. A fosforilação da glicogênio-fosforilase 
aumenta a sua atividade ao passo que a fosforilação da 
glicogênio-sintase reduz sua atividade. 
A fosforilação aumenta em resposta ao monofosfato de 
adenosina cíclico (cAMP) formado a partir do ATP pela 
adenilato-ciclase, localizada na superfície interna das 
membranas celulares, em resposta a hormônios como 
epinefrina, norepinefrina e glucagon. O cAMP é 
hidrolisado pela fosfodiesterase, interrompendo, assim, a 
ação hormonal; no fígado, a insulina aumenta a atividade 
da fosfodiesterase. 
 
A fosforilase-cinase é ativada em resposta ao cAMP. O 
aumento da concentração de cAMP ativa a proteína- 
cinase dependente de cAMP, que catalisa a fosforilação 
pelo ATP da fosforilase-cinase b inativa à fosforilase-
cinase a ativa, a qual, por sua vez, fosforila a fosforilase 
b para formar fosforilase a. No fígado, ocorre formação 
de cAMP em resposta ao glucagon, que é secretado em 
resposta à queda da glicemia. O músculo é insensível ao 
glucagon; no músculo, o sinal para a formação aumentada 
de cAMP é a ação da norepinefrina, que é secretada em 
resposta ao medo ou pavor, quando existe a necessidade 
de aumentar a glicogenólise para possibilitar uma rápida 
atividade muscular. 
Dois hormônios, a epinefrina e o glucagon, são capazes 
de ativar a fosforilase e, assim, causar glicogenólise 
rápida. O efeito inicial de cada um desses hormônios é o 
de promover a formação do AMP cíclico nas células, que 
então dão início à cascata de reações químicas que ativa 
a fosforilase. 
A epinefrina é liberada pela medula da glândula adrenal, 
quando o sistema nervoso simpático é estimulado. 
Consequentemente, uma das funções do sistema nervoso 
simpático é a de aumentar a disponibilidade da glicose 
para o metabolismo energético rápido. Essa função da 
epinefrina ocorre de forma acentuada nas células 
musculares, contribuindo com outros efeitos do estímulo 
simpático para o preparo do corpo para ação. 
O glucagon é o hormônio secretado pelas células alfa do 
pâncreas, quando a concentração sérica da glicose está 
excessivamente baixa. Ele estimula a formação do AMP 
cíclico, principalmente pelas células hepáticas que, por 
sua vez, promove a conversão do glicogênio hepático em 
glicose e sua liberação para o sangue, elevando, desse 
modo, a concentração sanguínea de glicose. 
Como a oxidação completa de uma molécula-grama de 
glicose libera 686.000 calorias de energia e apenas 
12.000 calorias de energia são necessárias para formar 
uma molécula-grama de ATP, haveria desperdício de 
energia se a glicose fosse decomposta de uma só vez em 
água e dióxido de carbono, enquanto formasse uma só 
molécula de ATP. Felizmente, todas as células do corpocontêm enzimas especiais que efetuam o metabolismo da 
molécula de glicose em várias etapas sucessivas, de modo 
que a energia seja liberada em pequenas quantidades 
para formar uma só molécula-grama de ATP a cada vez, 
formando o total de 38 moles de ATP para cada mol de 
glicose metabolizado pelas células. 
Quando as reservas de carboidratos do organismo caem 
abaixo do normal, quantidades moderadas de glicose 
podem ser formadas a partir de aminoácidos e da porção 
glicerol dos lipídios. Esse processo é chamado 
gliconeogênese. 
A gliconeogênese é especialmente importante na 
prevenção de redução excessiva da concentração de 
glicose no sangue durante o jejum. A glicose é o substrato 
primário de energia, em tecidos como o cérebro, as 
hemácias, testículos, medula renal, etc., e quantidades 
adequadas de glicose devem estar presentes no sangue 
por diversas horas, entre as refeições. O fígado 
desempenha papel fundamental na manutenção dos 
níveis de glicose sanguínea durante o jejum ao converter 
seu glicogênio armazenado em glicose (glicogenólise) e ao 
sintetizar a glicose, principalmente a partir do lactato e 
de aminoácidos (gliconeogênese). Aproximadamente 25% 
da produção de glicose hepática derivam da 
gliconeogênese, ajudando a manter o fornecimento 
estável de glicose para o cérebro. Durante jejum 
prolongado, os rins também sintetizam quantidades 
consideráveis de glicose, a partir de aminoácidos e de 
outros precursores. 
Com exceção da lisina e leucina, todos os aminoácidos 
podem originar glicose. Os aminoácidos são provenientes 
de degradação de proteínas endógenas, principalmente 
as musculares, durante o jejum. Ainda no músculo, são 
convertidos a alanina, a forma de transporte dessas 
moléculas para o fígado. Já o lactato origina-se nos 
músculos submetidos a contração intensa e de outras 
células que degradam glicose de forma anaeróbia, a 
fermentação lática. Então, o lactato produzido é liberado 
para a corrente sanguínea e transportado para o fígado 
onde é convertido em glicose. A glicose é então 
novamente liberada no sangue, para utilização pelo 
músculo como fonte de energia. Este é o chamado ciclo 
de Cori. Por fim, o glicerol é derivado da hidrólise de 
triacilgliceróis do tecido adiposo durante o jejum e tem 
pouca importância quantitativa na gliconeogênese. 
A gliconeogênese e a glicólise não são vias idênticas 
ocorrendo em direções opostas, embora compartilhem 
de várias etapas – sete das reações enzimáticas da 
gliconeogênese são o inverso das reações glicolíticas. No 
entanto, as outras três reações da glicólise são 
irreversíveis e não podem ser utilizadas na 
gliconeogênese: a fosforilação da glicose catalisada pela 
hexoquinase (1), a fosforilação da frutose- 6-fosfato pela 
glicoquinase (3) e a conversão de fosfoenolpiruvato em 
piruvato pela piruvato quinase (10). Na gliconeogênese, 
essas três reações são contornadas por um grupo 
distinto de enzimas, catalisando reações suficientemente 
exergônicas para serem efetivamente irreversíveis no 
sentido de síntese da glicose. 
A transformação de alanina e lactato inicia-se por sua 
conversão a piruvato. A alanina origina piruvato por ação 
da alanina aminotransferase; o lactato é convertido a 
piruvato por ação da lactato desidrogenase. A 
transformação de glicose pela gliconeogênese processa-
se no sentido oposto ao da glicólise, utilizando quase todas 
as suas enzimas, com exceção das que foram citadas 
anteriormente. 
CONVERSÃO DE PIRUVATO A FOSFOENOLPIRUVATO 
(PEP) 
A reação catalisada pela piruvato quinase é substituída 
por duas reações. Na primeira reação, o piruvato é 
convertido em oxaloacetato, através da sua carboxilação, 
catalisada pela enzima piruvato carboxilase. Na segunda 
reação, o oxaloacetato é convertido a fosfoenolpiruvato, 
por ação da enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase 
(PEPCK). 
É importante observar que o CO2 utilizado na formação 
do oxaloacetato é, em seguida, eliminado na formação de 
PEP. Isso aparenta um desperdício, mas, na verdade, é 
uma forma de “ativação” do piruvato para que seja 
possível sua conversão em um composto de mais alta 
energia, o PEP. Essa ativação se dá à custa da hidrólise 
de um ATP. A conversão do oxaloacetato em PEP requer 
a hidrólise de um GTP, com incorporação do fosfato à 
molécula do PEP. A hidrólise de um GTP equivale à hidrólise 
de um ATP, uma vez que essas moléculas se 
interconvertem. Dessa forma, para que seja contornada 
a reação da piruvato quinase são gastas duas moléculas 
de ATP. 
A piruvato carboxilase é uma enzima de localização 
essencialmente mitocondrial, de modo que a formação do 
oxaloacetato ocorre dentro da mitocôndria. A localização 
da PEPCK varia de acordo com as diferentes espécies. 
Em humanos, ela é igualmente distribuída no citosol e na 
mitocôndria das células hepáticas. Quando a PEPCK é 
usada na mitocôndria, o oxaloacetato pode ser 
diretamente convertido a PEP dentro da mitocôndria e 
depois translocado para o citosol. Quando a PEPCK é usada 
no citosol, o oxaloacetato deve ser, primeiramente, 
transportado para o citosol. 
O fosfoenolpiruvato produzido nesta etapa é 
transformado em frutose-1,- 6-bifosfato pelas enzimas 
que também compõem a glicólise, que, como catalisam 
reações reversíveis, podem operar no sentido inverso da 
via. 
CONVERSÃO DE FRUTOSE-1,6- BIFOSFATO A 
FRUTOSE-6-FOSFATO 
A reação irreversível catalisada pela fosfofrutoquinase 
é substituída por uma reação de hidrólise do grupo 
fosfato do carbono 1, catalisada pela frutose – 1,6, - 
bifosfatase. Em seguida a frutose – 6 – fosfato pode 
ser isomerizada a glicose – 6- fosfato pela 
fosfoglicoisomerase. 
Frutose 1,6-bifosfato + H2O -------> Frutose-6-fosfato 
+ Pi 
CONVERSÃO DE GLICOSE-6-FOSFATO A GLICOSE 
Para comparar a irreversibilidade da reação catalisada 
pela glicoquinase, esta reação é substituída por uma 
reação de hidrólise do grupo fosfato ligado ao carbono 6, 
catalisada pela glicose-6-fosfatase. 
Glicose-6-fosfato + H2O -------------> Glicose + Pi 
O produto da reação, a glicose, ao contrário da glicose 
fosforilada, pode atravessar livremente a membrana 
plasmática. A glicose-6-fosfatase é exclusiva do fígado e 
dos rins, e é graças à sua presença que estes órgãos, 
principalmente o fígado, podem exportar glicose para 
corrigir a glicemia. 
Balanço energético da gliconeogênese: Para cada molécula 
de glicose formada a partir de duas moléculas de piruvato 
são necessários 6 ATP, utilizados nas reações catalisadas 
por piruvato carboxilase, fosfoenolpiruvato 
carboxiquinase (que, na verdade, usa GTP mas, para o 
balanço energético, pode ser computado como ATP) e 
fosfoglicerato quinase. 
A equação geral da gliconeogênese a partir de piruvato 
é: 
2 piruvato + 6 ATP + 6 H2O + 2 
NADH ----> Glicose + 6 ADP + 6 Pi 
+ 2 NAD+ + 2H+ 
A diminuição do nível celular dos carboidratos e da glicose 
sanguínea são os estímulos básicos que aumentam a 
intensidade da gliconeogênese. A diminuição dos 
carboidratos pode reverter diretamente muitas das 
reações glicolíticas e de fosfogluconato, permitindo assim 
a conversão de aminoácidos desaminados e glicerol em 
carboidratos. Além disso, o hormônio cortisol é 
especialmente importante nessa regulação. 
Quando quantidades normais de carboidratos não estão 
disponíveis para as células, a adeno-hipófise, por motivos 
que ainda não foram completamente esclarecidos, 
começa a secretar quantidades aumentadas do hormônio 
corticotropina. Essa secreção leva o córtex adrenal a 
produzir grandes quantidades de hormônios 
glicocorticoides, em especial o cortisol. Por sua vez, o 
cortisol mobiliza proteínas essencialmente de todas as 
células do organismo, disponibilizando-as sob a forma de 
aminoácidos nos líquidos corporais. Elevada proporção 
desses aminoácidos é de imediato desaminada no fígado 
e fornece substratos ideais para a conversão em glicose.Assim, um dos métodos mais importantes para promoção 
da gliconeogênese é a liberação de glicocorticoides do 
córtex adrenal. 
 
Nas células aeróbias, o piruvato é subsequentemente 
oxidado, trazendo, naturalmente, um enorme ganho na 
produção de ATP. 
Também chamada de via glicolítica, a glicólise ocorre no 
citosol e consiste na quebra de uma molécula de glicose, 
produzindo duas moléculas de três carbonos denominadas 
piruvato. É um processo oxidativo no qual duas moléculas 
de NAD+ são reduzidas a duas moléculas de NADH + H+. 
A glicólise ocorre em 10 etapas, sendo que as 5 primeiras 
constituem a fase preparatória, na qual ocorre a 
conversão da molécula de glicose em duas de 
gliceraldeído-3-fosfato com gasto de duas moléculas de 
ATP. Já as 5 últimas etapas, constituem a fase oxidativa 
(ou de pagamento da glicólise), na qual as duas moléculas 
de gliceraldeído-3-fosfato são convertidas em piruvato 
com a formação de ATP. 
 
Nessa fase ocorre a fosforilação da glicose, na hidroxila 
do carbono 6, formando uma molécula de glicose-6-
fosfato, com o gasto de uma molécula de ATP (ATP  
ADP). Esta reação é catalisada pela enzima hexoquinase. 
Ps.: nas células do parênquima hepático e nas ilhotas 
pancreáticas, tal reação é catalisada pela glicoquinase. 
 
Ao ser fosforilada, a glicose não pode mais sair das 
células, pois os mecanismos de transporte dessa molécula 
não servem para sua forma fosforilada. Isto mantém o 
nível de glicose, na célula, sempre baixo em relação à 
concentração extracelular. Como o transporte de glicose 
depende da concentração, a tendência da glicose é 
sempre entrar na célula. 
Além disso, essa reação indica o caminho metabólico que 
a glicose vai seguir, haja vista que a fosforilação do 
carbono 6 funciona como uma “etiqueta”, demarcando 
que a glicose será degradada na via glicolítica. 
CONVERSÃO DA GLICOSE EM FRUTOSE 
É uma reação reversível do tipo isomerização aldose-
cetose e é catalisada por uma fosfo-hexoisomerase. 
 
FOSFORILAÇÃO DA FRUTOSE-6-FOSFATO 
Na hidroxila do carbono 1, formando uma molécula de 
frutose1,6-bifosfato. É uma reação irreversível 
dependente da energia de ATP e é catalisada pela enzima 
fosfofrutoquinase-1 (PFK-1). A atividade dessa enzima é 
o ponto de regulação da velocidade da via glicolítica. 
 
CLIVAGEM DA FRUTOSE 1,6-BIFOSFATO 
Pela ação da enzima adolase, frutose 1,6-bifosfato é 
quebrada gerando duas moléculas isômeras, que possuem 
três carbonos: gliceraldeído-3-fosfato (G3P) e 
diidroxiacetona-3-fosfato (DHAP). 
 
INTERCONVERSÃO DAS TRIOSES-FOSFATO 
Pela ação da triose-isomerase específica, a 
diidroxiacetona-3-fosfato é convertida em gliceraldeído-
3-fosfato. 
Até este momento, uma molécula de glicose (6C) foi 
parcialmente quebrada em duas moléculas de 
gliceraldeído- 3-fosfato (3C), mas não houve síntese de 
ATP, apenas gasto de duas moléculas de ATP. Por este 
motivo, essa é a fase preparatória ou de investimento. 
 
OXIDAÇÃO E FOSFORILAÇÃO DO GLICERALDEÍDO-
3-FOSFATO 
Formando uma molécula de 1,3-bisfosfoglicerato, com 
ação da enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. 
Nessa etapa, a fosforilação ocorre por incorporação de 
uma molécula de fosfato inorgânico (Pi) à molécula de G3P, 
sem que haja consumo de qualquer molécula de ATP. 
Nesta reação, uma molécula de NAD+ é reduzida a NADH 
+ H+. 
 
TRANSFERÊNCIA DE UM GRUPO FOSFATO DO 1,3-
BIFOSFOGLICERATO 
Na reação anterior, parte da energia liberada no 
processo oxidativo foi conservada na formação da 
molécula de 1,3-bisfosfoglicerato. Assim, a energia 
conservada será utilizada na formação de uma molécula 
de ATP. Esta reação é catalisada pela enzima 
fosfoglicerato quinase. 
 
DESLOCAMENTO DO GRUPO FOSFATO DO 
GLICERATO 
Pela ação da fosfoglicerato mutase, o 3PG será 
convertido em 2-fosfoglicerato. 
 
DESIDRATAÇÃO DO 2-FOSFOGLICERATO 
Em uma reação catalisada pela enolase, ocorre a 
desidratação e redistribuição da energia dentro da 
molécula. A proximidade do grupamento funcional hidroxila 
com o íon fosfato favorece a formação do 
fosfoenolpiruvato (PEP), que é também considerado um 
composto de alta energia. 
 
FORMAÇÃO DO PIRUVATO 
Fosforilação em nível do substrato com formação de ATP 
em uma reação catalisada pela piruvato quinase. 
Em resumo, nessa segunda fase, começamos com duas 
moléculas de gliceraldeído-3-fosfato e formamos duas 
moléculas de piruvato, duas de NADH + H+ e quatro 
moléculas de ATP. 
 
Ps.: O rendimento energético da glicólise é de 2 ATP haja 
vista que foram gastas duas moléculas na primeira fase 
da via e quatro foram sintetizadas na segunda fase. Saldo 
final: 2 ATP; 2 NADH, 2 H2O, 2 PIRUVATOS, 2 H+ 
Com exceção de algumas variações entre as bactérias, 
o piruvato formado na glicólise pode ser metabolizado 
por três rotas catabólicas 
Em condições anaeróbicas, o NADH gerado pela glicólise 
não pode ser reoxidado pelo O2. A falha na regeneração 
de NAD+ deixaria a célula carente de aceptor de elétrons 
para a oxidação de gliceraldeído-3-fosfato, e as reações 
geradoras de energia da glicólise cessariam. Portanto, 
NAD+ deve ser regenerado de outra forma. 
1º DESTINO: FERMENTAÇÃO LÁTICA 
Quando tecidos animais não podem ser supridos com 
oxigênio suficiente para realização oxidação aeróbia do 
piruvato e do NADH, como é o caso dos músculos 
esqueléticos muito ativos, ou em alguns microrganismos 
anaeróbicos, o NAD+ é regenerado pela redução do 
piruvato a lactato. Alguns tecidos e tipos celular como as 
hemácias produzem lactato a partir de glicose mesmo em 
condições aeróbias. A redução do piruvato por essa via é 
catalisada pela lactato-desidrogenase. 
 
O lactato formado pelo músculo esquelético em atividade 
(ou pelas hemácias) pode ser reciclado; ele é 
transportado pelo sangue até o fígado, onde é convertido 
em glicose durante a recuperação da atividade muscular 
exaustiva. Quando o lactato é produzido em grande 
quantidade durante a contração muscular vigorosa, a 
acidificação resultante da ionização do ácido láctico nos 
músculos e no sangue limite o período de atividade 
vigorosa. 
2º DESTINO: FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 
Leveduras e outros microrganismos fermentam glicose 
em etanol e CO2, em vez de lactato, em um processo de 
duas etapas. Primeiro, ocorre a descarboxilação do 
piruvato em uma reação catalisada pela piruvato-
descarboxilase. Na segunda etapa, o acetaldeído formado 
é reduzido a etanol pela ação da álcool-desidrogenase, 
com o poder redutor fornecido pelo NADH. 
 
3º DESTINO: CONVERSÃO EM ACETIL-COA 
Em organismos aeróbios ou em tecidos em condições 
aeróbias, a glicólise é apenas o primeiro estágio da 
degradação completa da glicose. O piruvato é oxidado com 
a perda de seu grupo carboxil na forma de CO2 para 
gerar o grupo acetil da acetil-coenzima A; o grupo acetil 
é então completamente oxidado a CO2 no ciclo do ácido 
cítrico. Os elétrons gerados nesse ciclo são transferidos 
ao O2 por uma cadeia transportadora de elétron na 
mitocôndria, formando H2O e liberando energia para a 
síntese de 32 a 36 moléculas de ATP. 
Nas células eucarióticas, o piruvato entra na mitocôndria, 
através de uma translocase específica, e é 
transformado em acetil-CoA, através de uma 
descarboxilação oxidativa, de acordo com a reação: 
 
 
O ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs ou ciclo do ácido 
tricarboxílico) consiste em uma sequência de reações na 
mitocôndria que oxida a porção acetil da acetil-CoA a CO2 
e reduz coenzimas que são reoxidadas por meio da cadeia 
de transporte de elétrons, ligada à formação de ATP. Tal 
ciclo fornece substratos para a cadeia respiratória. 
O ciclo começa com a reação entre a porção acetil da 
acetil-CoA e o oxalacetato, um ácido dicarboxílico de 4 
carbonos, formando um ácido tricarboxílico de 6 
carbonos, o citrato. Nas reações subsequentes, são 
liberadas 2 moléculas de CO2, e o oxalacetato é 
regenerado; pode-seconsiderar que o oxalacetato 
desempenha papel catalítico, uma vez que é regenerado 
no fim do ciclo. 
O ciclo do ácido cítrico é a principal via para a formação 
de ATP ligado à oxidação de combustíveis metabólicos. 
Durante a oxidação de acetil-CoA, as coenzimas são 
reduzidas e subsequentemente reoxidadas na cadeia 
respiratória, em um processo ligado à formação de ATP. 
Esse processo é aeróbio, exigindo a presença de oxigênio 
como oxidante final das coenzimas reduzidas. As enzimas 
do ciclo do ácido cítrico localizam-se na matriz 
mitocondrial, na forma livre ou ancoradas à membrana 
mitocondrial interna e à membrana das cristas, onde 
também são encontradas as enzimas e as coenzimas da 
cadeia respiratória. 
A reação inicial entre a acetil-CoA e o oxalacetato para 
formar citrato é catalisada pela citrato-sintase, que 
forma uma ligação carbono-carbono entre o carbono 
metil da acetil-CoA e o carbono carbonil do oxalacetato. 
O citrato sofre isomerização a isocitrato pela enzima 
aconitase (aconitato-hidratase). A reação ocorre em duas 
etapas: a desidratação a cis-aconitato e a reidratação a 
isocitrato. Embora o citrato seja uma molécula simétrica, 
a aconitase reage de modo assimétrico com o citrato, de 
modo que os 2 átomos de carbono que são perdidos em 
reações subsequentes do ciclo não são aqueles que 
foram acrescentados a partir da acetil-CoA. Esse 
comportamento assimétrico resulta do processo de 
canalização – a transferência direta do produto da 
citrato sintase para o sítio ativo da aconitase, sem 
necessidade de entrar em solução livre. A canalização 
possibilita a integração da atividade do ciclo do ácido 
cítrico com o fornecimento de citrato no citosol como 
fonte de acetil-CoA para a síntese de ácidos graxos. O 
citrato só está disponível, livre em solução, para ser 
transportado das mitocôndrias até o citosol para a 
síntese de ácidos graxos, quando a aconitase é inibida pelo 
acúmulo de seu produto, o isocitrato. 
O isocitrato sofre desidrogenação catalisada pela 
isocitrato-desidrogenase, formando, inicialmente, 
oxalossuccinato, que permanece ligado à enzima e sofre 
descarboxilação a α -cetoglutarato. A descarboxilação 
requer a presença de íons Mg2+ ou Mn2+. Existem três 
isoenzimas da isocitrato-desidrogenase. Uma delas, que 
utiliza o NAD+, é encontrada apenas nas mitocôndrias. As 
outras duas utilizam o NADP+ e são encontradas nas 
mitocôndrias e no citosol. A oxidação do isocitrato ligada à 
cadeia respiratória ocorre por meio da enzima 
dependente de NAD+. 
O α-cetoglutarato sofre descarboxilação oxidativa em 
uma reação catalisada por um complexo multienzimático 
semelhante ao complexo envolvido na descarboxilação 
oxidativa do piruvato. O complexo da α-cetoglutarato- 
desidrogenase requer os mesmos cofatores que o 
complexo da piruvato-desidrogenase – tiamina-difosfato, 
lipoato, NAD+, FAD e CoA – e resulta na formação de 
succinil- -CoA. O equilíbrio dessa reação favorece tanto a 
formação de succinil-CoA, que ela deve ser considerada 
fisiologicamente como unidirecional. Como no caso da 
oxidação do piruvato, o arsenito inibe a reação, causando 
acúmulo do substrato, o α-cetoglutarato. A presença de 
amônia em altas concentrações inibe a α-cetoglutarato 
desidrogenase. 
A succinil-CoA é convertida em succinato pela enzima 
succinato-tiocinase (succinil-CoA-sintase). Trata-se do 
único exemplo de fosforilação em nível do substrato no 
ciclo do ácido cítrico. Os tecidos onde ocorre 
gliconeogênese (fígado e rim) contêm duas isoenzimas da 
succinato-tiocinase, uma específica para o GDP, e a 
outra, para o ADP. O GTP formado é utilizado na 
descarboxilação do oxalacetato em fosfoenolpiruvato na 
gliconeogênese e estabelece uma ligação reguladora 
entre a atividade do ciclo do ácido cítrico e a retirada de 
oxalacetato para a gliconeogênese. Os tecidos não 
gliconeogênicos possuem apenas a isoenzima que 
fosforila ADP. 
Quando os corpos cetônicos estão sendo metabolizados 
nos tecidos extra-hepáticos, ocorre uma reação 
alternativa catalisada pela succinil-CoA-acetacetato-CoA-
transferase (tioforase), envolvendo a transferência de 
CoA da succinil-CoA para o acetacetato, com formação 
de acetoacetil-CoA e succinato. 
O metabolismo subsequente do succinato, que leva à 
regeneração do oxalacetato, segue a mesma sequência 
de reações químicas que ocorrem na β-oxidação dos 
ácidos graxos: desidrogenação para formar uma ligação 
dupla carbono-carbono, adição de água para formar um 
grupamento hidroxil e desidrogenação adicional para 
produzir o grupo oxo do oxalacetato. 
A primeira reação de desidrogenação, que forma o 
fumarato, é catalisada pela succinato-desidrogenase, que 
está ligada à superfície interna da membrana 
mitocondrial interna. A enzima contém FAD e proteína 
ferro-enxofre (Fe-S), reduzindo diretamente ubiquinona 
na cadeia de transporte de elétrons. A fumarase 
(fumarato-hidratase) catalisa a adição de água por meio 
da ligação dupla do fumarato, dando origem ao malato. O 
malato é oxidado a oxalacetato pela malato-
desidrogenase, ligada à redução de NAD+. Embora o 
equilíbrio dessa reação favoreça fortemente o malato, o 
fluxo efetivo ocorre em direção ao oxalacetato, devido à 
remoção contínua de oxalacetato (para formar citrato, 
como substrato para a gliconeogênese, ou para sofrer 
transaminação a aspartato) e também devido à 
reoxidação contínua do NADH. 
Como resultados das oxidações catalisadas pelas 
desidrogenases do ciclo do ácido cítrico, são produzidas 
três moléculas de NADH e uma de FADH2 para cada 
molécula de acetil-CoA catabolizada em uma volta do ciclo. 
Esses equivalentes redutores são transferidos para a 
cadeia respiratória, onde a reoxidação de cada NADH 
resulta na formação de cerca de 2,5 moléculas de ATP, 
e a reoxidação do FADH2 forma cerca de 1,5 molécula de 
ATP. Além disso, 1 molécula de ATP (ou GTP) é formada 
por fosforilação em nível do substrato, catalisada pela 
succinato-tiocinase.