vias metabolicas de produção de ATP

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Vias metabólicas de produção de ATP
Glicólise → estudo de câncer/ quimioterápicas / processos da diabetes
Exames de cintilografia🡪 células cancerígenas realizam muita glicose, pontos escuros na imagem, câncer= áreas que ocorrem o metabolismo de glicose de forma intensa.
Início de neoplasia- glicólise quebra carboidratos para produzir ATP, pois ainda não há oxigenação do tecido pela não finalização da angiogênese e precisam de ribonucleotídeos para 
Destino da glicose: principal fonte de energia, armazenada sob a forma de polímero, posição central do metabolismo, produção de ATP aeróbica e anaeróbia, precursores em vias biosintéticas.
Glicólise é o processo em que a molécula de glicose é degradada por uma sequência de 10 reações até gerar 2 moléculas de piruvato.
Funções: transformar glicose em piruvato, sintetiza ATP com ou sem oxigênio, preparar a glicose, para ser degradada totalmente em CO2 e H2O.
Via glicolítica
🡪 Fase preparatória
1º fosforilação – glicose 🡪 glicose 6 fosfato (enzima hexoquinase– regulação alostérico- doa o fósforo pro carbono 6, participa da transferência, então a glicose deixa de ser glicose e torna se glicose 6 fosfato.)
(gasto de 1 ATP)
A fosforilação do carbono 6 pela hexoquinase é para impedir que a glicose saia da célula pois há mudança na carga elétrica proveniente da adição de fósforo, e a deixar dentro da célula para passar pela via glicolítica.
2º glicose 6 fosfato (aldeído) 🡪 frutose 6 fosfato (cetona)- (enzima fosfoglicose isomerase, processo de isomerização)
Fornece estabilidade à molécula na hora de bifosfatar. A molécula de frutose é mais simétrica nos carbonos e facilita a divisão, há duas metades de 3 carbonos.
3º frutose 6 fosfato🡪 frutose 1,6 bifosfato (enzima fosfofrutocinase) 
(Gasto de 1 ATP)
A enzima adiciona um fósforo proveniente do ATP ao carbono 1 na frutose 6 fosfato. Da maior simetria, pois agora há fósforos dos dois lados, para a divisão da 4ª reação.
4º frutose 1,6 bifosfato 🡪 dihidroxiacetona fosfato+ gliceraldeído 3 fosfato (Aldoses)
1 molécula de 6 carbonos virando duas de 3 carbonos, mediada pela enzima aldeolas que clica no meio a molécula.
 5º dihidroxicetona fosfato 🡪 gliceroaldeido 3 fosfato ( triose fosfato isomerase)
 Assim, gera-se duas moléculas de gliceraldeído 3 fosfato .
Gasto de duas moléculas de ATP
 🡪Fase de pagamento ( duas moléculas de gliceraldeído 3 fosfato- todo o processo em dobro).
6º gliceroaldeído 3 fosfato🡪 1,3 bifosfoglicerato ( gliceraldeído 3 fosfato desidrogenase- fornece fósforo inorgânico para ocupar o lugar do hidrogênio que foi captado pelo NAD).
NAD+ recebe H e se transforma em NaDH + H
Como a frutose 1,6 fosfato se dividiu em dois, agora há extremidades sem fósforo, portanto há introdução de mais fósforo, elemento primordial para a produção de ATP.
7º 1,3 bifosfoglicerato🡪 3 fosfoglicerato ( fosfoglicerato cinase- retira o fósforo da molécula início e a transfere para a molécula de ADP produzindo ATP).
8º 3º fosfoglicerato🡪 2 fosfoglicerato ( fosfoglicerato mutase)
Ocorreu uma mudança na posição do fósforo, para facilitar energeticamente a saída de água do mesmo carbono
9º 2 fosfoglicerato🡪 fosfoenolpiruvato 
Ocorre a saída de água
10º fosfoenolpiruvato 🡪 Piruvato
Saída de fósforo da molécula inicial e fosforilação do ADP
Produção de 4 moléculas de ATP e saldo de 2 ATP.
Regulação da glicólise
Reações irreversível 
Enzimas com sítios ativo alostéricos
Hexoquinase (HK) ou glicoquinase: inibida por glicose 6 fosfato ( inibição alostérico)
Fosfofrutoquinase (PPK): principal sítio de regulação da glicólise. Inibida por ATP (feedbacks) e citrato (ajusta velocidade da glicólise ao CK).Estimulada por AMP ( pois tem pouco ATP) e frutose 2,6 bifosfato.
Piruvato quinase (PK): inibida por alanina (jejum). Estimulada por frutose 1,6 bifosfato( substrato).
Enzimas
Grande maioria formada por proteínas e algumas por RNA.
Função🡪 catalisadores de reações, aceleram as por meio da diminuição da energia de ativação, agem em substrato específico através sítio catalítico ativo- onde o substrato se conecta. Não altera o rendimento, nem desloca o equilíbrio, apenas modifica a velocidade da reação.
Substrato+ enzima🡪 complexo enzima substrato🡪 complexo enzima produto🡪 produto + enzima
 🡨 🡨 🡨
 
 A formação de várias ligações fracas dão especificidade para o complexo enzima substrato. As ligações são feitas através do modelo chave fechadura induzido.
· Modelo chave fechadura: nesse modelo, o sítio ativo da enzima é pré formado e tem a forma complementar à molécula do substrato, de modo que outras moléculas não teriam acesso a ela.
· Modelo de encaixe induzido: o contato com a molécula do substrato induz mudanças conformacionais na enzima que otimizam as interações com os resíduos do sítio ativo, age de forma específica. Após as ligações a repulsão dos elétrons e o próprio peso das moléculas vão causar deformidades nas ligações e vão alterar a estrutura e a geometria.
Controle da via catalítica (feedbacks positivos e negativos)
As enzimas reguladoras: sinalizam se a reação pode ocorrer ou não, permitindo que produtos que seguem a via sejam formados.
1) glicólise: na primeira reação a enzima hexoquinase (glicoquinase) pelo sítio ativo é ligado a glicose, formando o produto glicose 6 fosfato, permitindo que a via glicolítica siga. Se já ouvir muita glicose 6 fosfato, a 1º esta da glicólise deve ser paralisada, para isso a glicose 6 fosfato se liga ao sítio ativo alostérico (local de ligação diferente de onde a enzima se liga, o sítio catalítico ) muda a conformação da enzima havendo a perda de afinidade com o substrato, gera uma inibição alostérica , que passa agora a não conseguir mais fosforilar a glicose --> feedbacks negativo .
A glicose não é um processo contínuo, ele precisa de ação das enzimas para permitir a reação ocorrer ou não.
2) AMP C: ele se liga à enzima e aumenta a afinidade pelo substrato --> feedbacks positivos.
3) fosfofrutoquinase (PPK) : transforma frutose 6 fosfato em frutose 1,6 bifosfato. Ela é regulada de forma positiva ou negativa através das taxas de ATP. Alta produção de ATP inibe a PPK, pela perda de afinidade com o sítio catalítico, feedbacks negativos, pois está ocorrendo muita glicólise de forma acelerada. Quando há baixa de ATP e AMP C , este atua como Feedbacks positivo aumentando a afinidade pela frutose 6 fosfato, e estimulando a via glicolítica, se há gasto de ATP há Feedbacks negativo. Da mesma forma quando o citrato está em baixa concentração a frutose 2,6 bifosfato atua como Feedbacks positivo. AMP e frutose 2,6 bisfosfatos apenas regulam a via catalítica, mas o funcionamento da via ocorre sem a presença delas, mas sua regulação não.
Sítios alostéricos: locais em que compostos se ligam podendo aumentar ou diminuir a afinidade da enzima com o substrato gerando feedbacks.
Co fator: molécula que se une ao enzima possibilitando a ligação com o substrato.
 
Célula de adipócito → receptor de insulina, secretado pelo pâncreas, é transmembrana. GLUT 4 é transportador de glicose fica na membrana interna , endocitado, até sofrer um estímulo que o externaliza. O açúcar , vindo da digestão de carboidrato, está em alta no sangue, o pâncreas então inicia a secreção de insulina que seu receptor nos tecidos, e nesse momento ocorre uma sinalização e o GLUT que está endocitado sobe para a membrana plasmática, assim por meio desta a entrar na célula e inicia se a cadeia da via glicolítica, resultando no piruvato e ATP. O piruvato assim segue para o ciclo do ácido cíclico e para a cadeia transportadora de elétrons a fim de gerar a produção de ATP.
Em situação de diabete:
1- diabetes tipo 1: problemas na produção da insulina pelo pâncreas. Assim, o receptor não é ativado e a sinalização celular não ocorre, e assim o GLUT endocitado não sobe, a glicose não entra na célula e o processo de glicólise não ocorre,a geração de ATP está comprometida.
2- diabetes tipo 2 : normalmente ocorre na fase adulta, problemas no receptor de insulina dos tecidos. Receptor perde a afinidade pela insulina, a insulina é produzida pelo pâncreas mas não se liga ao receptor para gerar a via de segundos mensageiros e realizar a sinalização para exposição do GLUT.
Nessas duas situações a taxa de glicose no sangue permanece alta, e não é gerado ATP por ela. Assim, o metabolismo realiza a mobilização do Triacilglicerol e libera ácido graxo para sofrer metabolização e produzir ATP, ocorre na mitocôndria, e ocorre a produção de algumas moléculas como cetoacetado e beta hidroxibutirato que gera uma cetoacidose, acidose metabólica.
Obs: Outros açúcar podem entrar na via: frutose- sofre ação da hexoquinase, monose- sofre ação hexoquinase e da fosfohexose isomerase, galactose, sacarose.
→ O piruvato, pode por condições anaeróbicas ser transformado em etanol e lactato, e na presença de oxigênio gera gás carbônico. 
Fermentação 
Piruvato sofre ação da alcooldesidrogenina e forma etanol.
Piruvato sofrendo ação de lactato desoxi hidrogenase forma lactato.
Pet scan→ consumo de glicose em células tumorais
Células em processo de neoplasia realizam muita glicólise. 
Em diagnóstico por exame de imagem do pet scan, o paciente realiza uma ingestão de uma glicose com marcador de flúor radioativo 18. Assim, a glicose sofre 
Metabolização de glicose normal no organismo, e quando se transforma em glicose 6 fosfato flúor não permite a saída da célula e ela se acumula, porém ela estará em maior porcentagem em tecidos cancerígenos devido à maior taxa de glicólise nesses tecidos, no exame será visualizado a concentração devido à marcação com o iodo.
Quando as células cancerígenas ainda nas realizam gênese, o fornecimento de oxigênio é baixo, assim elas liberam o HIF 1- fator de hipóxia- aumenta o número da produção de enzimas glicolíticas para que ocorra uma aceleração do processo da glicólise. Para acelerar um processo é preciso aumentar os substratos e aumentar as enzimas, assim, com o aumento da produção de enzimas gerado pelo HIF 1, gera uma sinalização para um transportador de glicose não dependente de insulina, o GLUT 3, que assim é exporta e joga para dentro da célula uma maior quantidade de glicose. E essas duas ações fazem com que ocorra muita glicólise.
Fármacos podem inibir o sítio ativo da hexoquinase é assim evitam que as vias glicolíticas ocorrerem, gera morte das células cancerígenas que não produzem ATP para se manter vivas, e morrem .
Deficiência em glicose 6 fosfato desidrogenase- caso clínico com diversos problemas. Impede que a fase oxidativa das vias da pentoses ocorra, o que resulta em falha na produção de NADPH e de ribulose 5 fosfato, não havendo destruição de radicais livres que continuam com sua ação oxidativa nas células, pois a glutationa que se une ao radical hidroxila e forma água não produz a glutationa e possibilitar que sua ação continue.
Via das pentoses/desvios da pentoses
A Glicose pode ir para a via das pentoses que começa da glicose 6 fosfato. A glicose entra no processo de glicólise, hexoquinase transforma a em glicose 6 fosfato e é desviada para a via das pentoses. É um desvio do trajeto normal seria da glicólise, mas na primeira etapa desse processo já é direcionado o substrato para outro caminho de reação. O objetivo das vias das pentoses é a formação da NADPH- é importante no processo de receptação de radicais livre, assim todos os tecidos com atividade de síntese de esteróides e AG, útil para reações de redução biossintética - e de ribose 5 fosfato- importante para a síntese de ácidos nucleicos (percursos de nucleotídeos).
Possui duas fases :
1- oxidativas -produz pentoses fosfatadas e NADPH .
Na primeira etapa produz 1 NADPH e na segunda forma outro. 
2- não oxidativa: recicla as pentose fosfatadas à glicose 6 fosfato. 
Com o Dida via das pentoses ocorre o retorno para a via glicolítica, por isso apenas retorna ao seu caminho normal.
1) fase oxidativa: a glicose 6 fosfato vai sofrer desidrogenação enzimática pela glicose 6 fosfato desidrogenase e 6 fosfoglicono Gama lactona, nesse processo gera a produção de NADPH . Nesse momento, a 6 fosfato glicona gama lactona sofre hidrólise pela enzima lactonase e gera a 6 fosfogliconato, que sofre outra desidrogenação formando outro NADe também descarbonização, que resulta na formação de rabulice 5 fosfato que resulta na formação de aminoácidos que de acordo com o RNA gera nucleotídeos.
B) fase não oxidativa: o objetivo é reciclar o que foi produzido em excesso. ribulose 5 fosfato em excesso é transformado ribose 5 fosfato (5 carbonos) sofre ação de isomerase e epimerase, e se transforma em xilulose 5 fosfato(5 carbonos). Assim, outra molécula de ribose 5 fosfato e a xilulose 5 fosfato, sofrem ação da transcetolase formando a sedoheptulose 7 fosfato (7 carbonos) e a gliceraldeído 3 fosfato ( 3 carbonos). Esses compostos sofrem ação da transaldolase e formam frutose 6 fosfato (6 carbonos) e forma a eritroblastose 4 fosfato(4 carbonos). A partir daí a glicose 6 fosfato pode retornar até a via glicolítica para ser transformada em glicose 1,6 bifosfato ou pode reiniciar o ciclo das pentoses voltando a ser ribose 5 fosfato. E a eritrócito 4 fosfato se une a xilulose 5cosfato pela enzima transcetolase que gera a gliceraldeído 3 fosfato que sofre ação de três enzimas ( triose fosfato isomerase, aldolase, e frutose 1,6 difosfatase) e volta a ser frutose 6 fosfato que sofre ação da fosfohexose isomerase e folga a ser a glicose 6 fosfato.
Assim, o objetivo dessa fase é fazer a reciclagem das pentoses( moléculas de 5 carbonos). 
Glutationa e NADPH
Glutationa é um tripeptídeo composto de glutamato, cisteína e glicina. É importante para capturar os radicais livres (espécies reativas de oxigênio ) do nosso organismo e entregar para o NADPH. A glutationa impede a oxidação das células pelos radicais livres.
Oxigênio molecular --> radical supersônico --> peroxidação de hidrogênio --> radical hidroxila gera dano oxidativo a lipídios, proteínas e DNA.
A glutationa reduzida com o radical hidroxila sobre ação da enzima glutationa peroxidase forma água, e assim está oxidada. Ela precisa ser reduzida para poder transformar mais radicais livres em água, assim o NADPH captura os elétrons da glutationa , catalisado pela glutationa redutase, e a deixa livre para que ela possa capturar novamente junto com as enzimas outra radical hidroxila,. Assim, ao ser oxidado o NADPH vira NADP,e este retorna para a 1º estapa das pentoses em que vai reduzir e retornar ao estado de NADPH.
A enzima glicose fosfato desidrogenase é a enzima chefe 
Deficiência em G6PD: pode ocorrer uma mutação do gene que produz esse composto que gera aumento da produção de radicais livres que sem a capturarem destes pela glutationa gera estresse oxidativo.
A deficiência de G6PD pode causar uma anemia hemolítica quando os doentes entram em contato com determinadas substâncias indutoras de stress oxidativo. Gera diversos problemas: anemia, excesso de radicais livres pois o NADPH não está presente para deixar a glutationa livre o que gera a hemólise das hemácias.
Pessoas com essa deficiência devem evitar consumir leguminosas, e ter cuidados com diversos medicamentos como agentes antimaláricos, sulfonamidas( antibióticos), aspirinas.