Metabolismo Energético e Glicólise (Resumos | Pontos Importantes)

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Metabolismo energético 
Metabolismo catabólico: Quebra de nutrientes em moléculas menores, com 
produção de energia e de poder redutor (isto é, doadores de elétrons. Lembrando que 
um agente redutor reduz outra substância, oxidando-se no processo e, portanto, 
perdendo elétrons), NADH, NADPH e FADH2, que são moléculas transportadores de 
elétrons. 
Metabolismo anabólico: Produção de macromoléculas a partir de moléculas 
menores utilizando a energia conquistada no catabolismo. 
Glicólise e gliconeogênese: A glicólise é a via de quebra da glicose (ou via 
glicolítica) em duas moléculas de piruvato. A gliconeogênese é a síntese de glicose a 
partir de precursores não glicídicos. As duas vias são antagônicas, portanto, em uma 
célula, ambos os processos não ocorrerão ao mesmo tempo. Ou seja, se há glicose em 
excesso, por exemplo, ela será destinada para a glicólise, e as células não desejarão 
sintetizar mais moléculas. No entanto, em caso de baixos níveis de glicose no sangue, 
irá ocorrer a síntese de glicose via gliconeogênese, e não será favorável para a célula 
que esteja acontecendo quebra dessas moléculas. As células sabem qual a via que 
deve estar em prática por mecanismos de sinalização celular, elas precisam de sinais 
extracelulares que mostram para elas qual via deverá estar ativa. Resumidamente, 
moléculas sinalizadoras extracelulares sensibilizam receptores de membrana, que irão 
transferir o sinal para o interior da célula e, eventualmente, produzirão mensageiros 
secundários, que irão ativar proteínas quinases específicas, que por fim, vão fosforilar 
proteínas das vias antagônicas. Vias de síntese e degradação não podem ocorrer ao 
mesmo tempo. 
Via Glicolítica: Possui como objetivo a quebra de moléculas de glicose para 
gerar energia ou poder redutor na forma de NADH. É a via central do metabolismo 
glicídico, o que significa dizer que TODOS os glicídios que existem vão ser 
metabolizados pela via glicolítica, podendo entrar em diferentes etapas/posições da via. 
Eritrócitos (hemácias) não possuem mitocôndria, logo, não realizam respiração 
celular. Portanto, toda sua fonte de energia vem da glicólise. Vale ressaltar que a 
hemácia transporta oxigênio, que se liga ao grupo heme (com Fe3+) da hemoglobina, 
logo, se elas possuíssem mitocôndria, o oxigênio seria consumido por essa organela e 
não haveria o transporte do mesmo. 
No caso do cérebro, trata-se de um tipo de tecido que consome que consome 
muita energia e carboidratos, então, preferencialmente, há o uso da via glicolítica. 
O ADP pode tanto receber quanto perder (doar) um grupo fosfato a nível de 
substrato, em uma reação que é diferente daquela catalisada pelas quinases, em 
relação à fosforilação. Fosforilação em nível de substrato: transferência do fosfato rico 
em energia para uma molécula de menor energia é um intermediário metabólito, que 
pode ser o fosfoenolpiruvato ou o 3-bisfosfoglicerato, que são intermediários da via 
glicolítica. Ou seja, a geração de ATP na glicólise é realizada por essas duas moléculas 
em determinada etapa, pois elas irão transferir o fosfato rico em energia delas para uma 
molécula de ADP, formando ATP. O ATP, em outras situações, também pode ser 
utilizado como transferidor de fosfato rico em energia para outros grupos, como a glicose 
(gerando glicose 6-fosfato ou glicerol 3-fosfato) ou ainda para outras proteínas e 
enzimas, modulando a atividade delas. 
Carreadores de elétrons ativados: Na estrutura do NAD+, há um anel de 
nicotinamida, que contém um átomo de nitrogênio deficiente em elétrons, isto é, com 
carga positiva. Além disso, trata-se de um átomo eletronegativo, logo, é capaz de 
acomodar um par de elétrons, sendo um receptor de elétrons. Já no NADH, o átomo de 
N não está com carga, ou seja, não está deficiente de elétrons: a ligação de um átomo 
de H no carbono subsequente ao grupo amida, faz com que o par de elétrons de uma 
das ligações pi migrem para o átomo de N. Portanto, nesse caso, o nitrogênio possui 
um par de elétrons não ligantes que podem ser doados, agindo com uma base de Lewis. 
Por isso, o NADH é um doador de elétrons. 
*Lembrete: NAD+ e FAD: transportadores de elétrons. NADH e FADH2 são suas 
formas reduzidas. 
 A diferença estrutural do NADH para o NADPH se dá na presença de um grupo 
fosfato, no segundo, no lugar de uma hidroxila ligado a um carbono da adenosina. No 
entanto, embora ambos sejam carreadores de elétrons (ou suas formas oxidadas), são 
utilizados com finalidades diferentes, devido à presença do grupo fosfato do NADPH. O 
NADH é um carreador de elétrons utilizado na geração de energia, e NADPH é um 
carreador de elétrons utilizado para reações que necessitam de poder redutor, 
biorredutivas. 
O NAD, o NADP e o FAD recebem dois elétrons. 
 
 
 
Glicólise 
A glicose pode ser prontamente sintetizada a partir de fontes não glicídias, ex.: 
oxaloacetato, fosfoenolpiruvato e alguns aas (aas glicogênicos). 
 
 
 
1ª Fase/Etapa (ou fase preparatória): É a via de consumo, onde há gasto de 
energia. 
Hexocinase: Catalisa a reação de fosforilação da glicose a glicose-6-fosfato, 
transferindo um fosfato rico em energia do ATP para o glicídio. Todas as células do 
corpo possuem hexocinase. Porém, o fígado possui uma hexocinase um pouco diferente 
das dos outros tecidos, que recebe o nome especial de glicoquinase/glicocinase (mas 
continua sendo uma hexocinase). A glicoquinase do fígado possui uma Km (constante 
de Michaelis-Menten) maior que os das outras hexocinases de outros tecidos, ou seja, 
possuem menor afinidade pela glicose. Isso significa que em caso de baixos níveis de 
glicose no sangue, não haverá a fosforilação da glicose nos hepatócitos, ou seja, ela 
não ficará aprisionada dentro da célula e seu uso será priorizado para outros tecidos, 
enquanto o fígado produzirá ATP por outros metabolismos (ex.: degradação de lipídios), 
ou então, produzindo glicose para enviar para a corrente sanguínea e manter a 
homeostase. A glicose só será fosforilada pela glicoquinase em caso de altos níveis de 
glicose no sangue. 
2ª fase/Etapa (ou fase de pagamento): Iniciada com 2 moléculas de 
gliceraldeído-3-fosfato, embora tenha sido produzida uma mistura racêmica de dois 
isômeros na etapa anterior (final da 1ª fase). Considera-se assim porque os isômeros 
estão em equilíbrio, logo, à medida que o gliceraldeído é consumido, muda-se a 
condição de equilíbrio, que passa a tender para a produção de mais gliceraldeído a partir 
de seu isômero. Logo, ao final, toda a mistura racêmica terá sido convertida a 
gliceraldeído e todo o produto da etapa anterior terá sido consumido. A função do 1,3-
bisfofoglicerato na etapa 7 é transferir seu fosfato rico em energia para uma molécula 
de ADP. O mesmo pode ser dito sobre o fosfoenolpiruvato produzido na etapa 9. A etapa 
10, assim como a etapa 1 e 3 da 1ª fase, se trata de uma reação irreversível e de um 
ponto regulatório. 
Os produtos da reação da conversão de uma molécula de piruvato a acetil-CoA 
são: uma molécula de CO2 e uma de acetil-CoA, com dois carbonos. Portanto, pode-se 
dizer que um carbono é liberado na forma de dióxido de carbono, enquanto os outros 
permanecem na forma de acetil-CoA. Porém, por molécula de glicose, são produzidas 
duas de piruvato, e, portanto, duas moléculas de CO2 são produzidas e 2 carbonos 
liberados. Restando então, 4 carbonos a serem liberados, por molécula de glicose. 
Esses 4 carbonos estão na forma de acetil-CoA e serão liberados no ciclo de Krebs. 
A entrada da glicose na célula é mediada por transportadores, que se chamam 
GLUT (glucose transporter). Existem vários transportadores glut e cada um difere de si 
no Km, isto é, na afinidade do transportador pela glicose, ou outros açúcares. Existem 
alguns transportadores GLUT que são específicos para glicose, pois apresentam um 
Km menor, ou afinidade maior, por moléculas de glicose. Após a entrada de glicosena 
célula, a mesma é fosforilada pela hexocinase, indo a glicose-6-fosfato. Como o grupo 
fosfato possui uma carga negativa, a glicose passa a estar ionizada, carregada 
negativamente, deixando de ser substrato do transportador de glicose. O GLUT media 
tanto a entrada quanto a saída de glicose da célula, de acordo com o gradiente de 
concentração. 
A reação catalisada pela fosfofrutocinase-1 (PFK-1) (conversão da frutose-6-
fosfato para a frutose-1,6-bifosfato) é o principal ponto regulatório para a via 
glicolítica, ou seja, seja trata do ponto mais importante para regulação da 
glicólise, também chamada de etapa comprometedora. 
A PFK-1 é uma enzima controlada por alosteria. A presença de ATP e de citrato 
em altas concentrações inibe (regula negativamente) a enzima (Por que em altas 
concentrações? Porque quanto maior a concentração da substância, por ex., o ATP, 
maior é a quantidade de ATP que não estará sendo utilizado para outras funções, 
ficando em excesso, e portanto, maior é a probabilidade de ele se ligar ao centro 
alostérico da enzima, regulando-a). Em contrapartida, o excesso AMP, ADP e frutose 
2,6-bifosfato (F26BP) a ativam (regulam positivamente). Em relação ao citrato, este é o 
primeiro intermediário do ciclo de Krebs. Portanto, altas concentrações de citrato 
indicam que é possível realizar muitos ciclos de Krebs, porque há muito esqueleto de 
carbono para gerar energia. Ou seja, não há necessidade de altas produções de 
piruvato e seus derivados, e por isso, a PFK1 é regulada negativamente, o que retarda 
a via glicolítica. Em relação à F26BP, essa não é um intermediário da via glicolítica, mas 
um potente ativador da PFK1. A frutose-6-fosfato (intermediário da glicólise) pode ser 
convertida à F26BP pela ação da PFK2 (fosfofrutocinase-2), desde que a enzima esteja 
ativa. A PFK2, então, desvia parte da frutose-6-fosfato para a síntese de F26BP. Isso 
ocorre quando existe uma quantidade muito alta de glicose, ou outros glicídios, no meio 
externo, levando a célula a ter que aumentar a velocidade da via glicolítica, através da 
produção de um ativador alostérico da PFK1, que é a F26BP, que só é produzida quando 
a PFK2 está ativa. 
A FBPase-2 é a enzima que converte a F26BP à frutose-6-fosfato. Ela e a PFK2 
catalisam reações químicas distintas, por isso, se uma está ativa, a outra está inativa. 
Porém, elas estão juntas, atreladas, fazendo parte de uma mesma enzima (enzima 
bifuncional). Trata-se da mesma cadeia polipeptídica, porém uma região catalisa uma 
reação, enquanto outra, catalisa outra reação. O que significa dizer que a enzima possui 
domínios distintos, um referente à PFK2 e outro referente à FBPase-2. A regulação da 
enzima como um todo, ou seja, o que diz qual domínio estará ativo é realizada por 
fosforilação, que é chamada de modificação covalente. 
Controle por modificação covalente da enzima atrelada (PFK2 + FBPase-2): 
Dois hormônios estão ligados a esse controle: a insulina e o glucagon. No caso do 
glucagon, trata-se de um hormônio que sinaliza baixos níveis de glicose no sangue. O 
hormônio, então, interage com seu receptor acoplado específico e essa interação levará 
a ativação da proteína G, que por sua vez, irá estimular a produção de AMPc. O AMPc 
irá se ligar às subunidades regulatórias da PKA, o que irá ativá-la e liberar suas 
subunidades catalíticas para fosforilarem seus alvos. Um dos alvos é a enzima atrelada, 
que com a fosforilação, irá ativar o domínio da FBPase-2 e inibir o domínio da PFK2, 
levando a um aumento da quantidade de frutose-6-fosfato e diminuição da quantidade 
de F26BP no interior da célula. Porém, como a presença (altos níveis) de F26BP regula 
a PFK1 positivamente por alosteria, baixos níveis da molécula irá causa diminuição da 
atividade da PFK1, retardando a via glicolítica, deixando seu fluxo menor (embora possa 
ser utilizado o termo inibição, não é uma inibição de fato, pois a via não para, o que 
ocorre é deixa de haver ativação). Ou seja, a resposta à sinalização do glucagon é a 
“inibição” da via glicolítica, pois se há baixos níveis de glicose do sangue, o ideal é que 
as moléculas deixem de ser absorvidas, fosforiladas e utilizadas para gerar ATP. No 
caso da insulina¸ trata-se de um hormônio que regula a absorção de glicose pelas 
células, indicando altos níveis da mesma na corrente sanguínea. A insulina, através do 
seu receptor enzimático específico, irá ativar uma fosfatase que irá desfosforilar a 
enzima atrelada, ativando o domínio da PFK2, o que aumentará a quantidade de F26BP 
na célula, regulando positivamente a PFK1 e ativar a via glicolítica. Ou seja, a resposta 
à insulina é o aumento do fluxo da via glicolítica, indicando que mais glicose precisa ser 
absorvida, fosforilada e utilizada. 
A PFK1 é regulada por alosteria, positivo e negativamente. Porém, ela pode ser 
ainda mais ativada caso exista um controle por modificação covalente, não nela, mas 
em uma outra enzima que irá produzir uma molécula que será ativador dela, por 
alosteria. Logo, a PFK1 obedece a uma regulação por balanço energético e também por 
modificação covalente, de maneira indireta. Portanto, a etapa comprometedora é 
regulada tanto por disponibilidade de ATP, AMP, ADP, citrato como também pelo 
balanço de glicose no sangue, pois quando há pouca ou muita glicose no sangue, o 
organismo estará sendo regulado por hormônios: insulina e glucagon. 
Se a PFK1 estiver inibida, irá ocorrer um aumento da concentração do seu 
substrato (frutose-6-fosfato) e uma diminuição da concentração do seu produto (frutose-
1,6-bifosfato). Porém, a frutose-6-fosfato e a glicose-6-fostato são isômeros, e a reação 
de isomerização é reversível. Logo, se há um aumento da concentração da frutose-6-
fostato, pelo princípio de Lê Chatelier, o equilíbrio se desloca, consumindo a frutose 
para gerar glicose, rumo a um novo equilíbrio. Há um aumento da concentração de 
glicose-6-fosfato, que é um inibidor alostérico da hexocinase, a primeira enzima da via 
glicolítica, e então, a hexocinase passa a ser inibida. Ou seja, se há a inibição da etapa 
comprometedora (ou da PFK1), há a inibição de todas as outras etapas. 
Em relação ao terceiro ponto regulatório, controlado pela piruvatocinase, deve-
se distinguir a enzima do fígado e dos outros tecidos. A piruvatocinase dos tecidos em 
geral catalisa a reação de transferência do fosfato rico em energia do fosfoenolpiruvato 
para o ADP, resultando em ATP e piruvato. Quando a PFK1 está ativa, gera-se frutose-
1,6-bifosfato, seu produto, que por sua vez, é um ativador da piruvatocinase. Portanto, 
e a PFK1 está inibida, a concentração do seu produto irá diminuir, e a piruvatocinase 
não vai estar ativa (inibindo a PFK1, deixa-se de produzir o ativador da piruvatocinase). 
ATP, acetil-CoA e ácidos graxos de cadeia longa são inibidores da piruvatocinase, pois 
indicam para a célula que há muita energia ou muito esqueleto de carbono. A 
piruvatocinase do fígado é inibida pela via de sinalização do glucagon (mesmo 
mecanismo de sempre, o glucagon leva à produção de AMPc, que ativará a PKA, que 
vai fosforilar a piruvatocinase), pois é fosforilada pela PKA. Caso ela seja desfosforilada 
por uma fosfatase, ela volta a estar ativa. A piruvatocinase do fígado, então, ainda é 
regulada por fosforilação, com o intuito de regular quando a via glicolítica deve estar em 
seu fluxo máximo ou quando deve estar inibida. Principalmente, porque no fígado se faz 
a síntese de glicose. 
Comparando a glicólise e a gliconeogênese, quase todas as enzimas são iguais 
em ambos os processos. A diferença situa-se nos pontos de controle. Ou seja, nos 
pontos regulatórios de reações irreversíveis, as enzimas de cada via são diferentes. 
Além disso, a condição que regula positivamente a via glicolítica irá regular 
negativamente a gliconeogênese, e vice-versa.