Metabolismo dos Carboidratos

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Glicólise/Via glicolítica 
Ciclio de Krebs 
Cadeia respiratória 
Via das pentoses-fosfato 
Gliconeogênese/Neoglicogênese 
Síntese e degradação do glicogênio 
Respiração Celular 
↪É um processo aeróbio (O2); 
↪Produz muita energia (ATP); 
↪Retiramos a energia dos alimentos e incluímos no 
ATP; 
↪A respiração celular possui três etapas: 
↳Glicólise; 
↳Ciclo de Krebs ou Ciclio do Ácido Cítrico; 
↳Cadeia respiratória. 
Glicólise 
↪A finalidade da glicólise é a conversão da glicose (seis 
carbonos), em dois piruvatos (três carbonos), sem a 
necessidade de O2, havendo a produção de ATP e 
NADH; 
 
 
 
 
↪Ocorre no citosol celular, via linear; 
↪Composta por 10 reações enzimáticas; 
↪Cada reação é catalisada por enzimas diferentes; 
↪Reações divididas em dois estágios: 
↪As enzimas glicolíticas catalisam reações de 
fosforilação, isomerização, quebra de ligação C-C e 
desidratação; 
↪A velocidade da via pode ser controlada alterando a 
atividade das enzimas; 
↪A quantidades de etapas da via é necessário para 
permitir maior controle em relação a produção de 
energia 
Estágios da Glicólise 
↪Na glicólise, inicialmente, a glicose, um açúcar de 6 
carbonos, é dividida em dois açúcares de 3 carbonos, 
que são oxidados e rearranjados para produzir duas 
moléculas de piruvato, que serão utilizalizadas no Ciclo 
de Krebs; 
↪Além disso, a glicólise produz uma pequena 
quantidade de energia química na forma de ATP e 
NADH; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Respiração Celular 
Metabolismo dos Carboidratos 
 
↪Para cada molécula de glicose que passa pela fase 
preparatória (a), duas moléculas de gliceraldeído-3-
fosfato são formadas; as duas passam pela fase de 
pagamento (b); 
↪O piruvato é o produto final da segunda fase da 
glicólise. Para cada molécula de glicose, dois ATP são 
consumidos na fase preparatória e quatro ATP são 
produzidos na fase de pagamento, dando um 
rendimento líquido de dois ATP por molécula de glicose 
convertida em piruvato. 
Fase Preparatória (investimento de energia) 
1. Fosforilação da glicose 
↪No primeiro passo a glicose é ativada para as reações 
subsequentes pela sua fosforilação no C-6, formando 
glicose 6-fosfato, que será o doador de fosfato para o 
ATP. Esta reação é irreversível sob as condições 
intracelulares e é catalisada pela hexoquinase; 
↪As quínases são um subclasse das transferases e 
catalisam a transferência do grupo fosforila terminal do 
ATP para um receptor nucleofílico qualquer; 
↪Para a hexoquinase ser ativada é necessário que 
tenha a presença de Mg2+, que mascara as cargas 
negativas do grupo fosforila do ATP e faz do átomo de 
fósforo terminal um alvo mais fácil para o ataque 
nucleofílico por um grupo -OH da glicose; 
↪A hexoquinase sofre ajuste induzido quando se liga a 
molécula de glicose, dessa forma, dois domínios da 
proteína aproximam-se quando o ATP se liga; 
↪Esse movimento leva o ATP ligado mais próximo da 
molécula de glicose também ligada na enzima e 
bloqueia o acesso de água (do solvente) que poderia 
entrar no sítio ativo e hidrolisar as ligações fosfoanidrido 
do ATP; 
↪Essa enzima é uma proteína citosólica e solúvel, que 
está presente em todas as células de todos os 
organismos. 
 
2. Conversão da glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato 
↪A enzima isomerase da hexose fosfato catalisa a 
isomerização reversível de uma aldose, glicose 6-
fosfato, em cetose, frutose 6-fosfato; 
 
↪Como previsto pela variação relativamente pequena 
da energia livre-padrão, essa reação processa-se 
facilmente em qualquer das duas direções. 
3. Fosforilaçao da frutose 6 fosfato em frutose 1,6 
bifosfato 
↪Na segunda das duas reações de ativação da glicolise, 
a fosfofrutoquinase-1 (PFK -1) catalisa a transferência de 
um grupo fosfato do ATP para a frutose 6-fosfato para 
liberar a frutose 1,6-bifosfato; 
↪A reação da PFK-1 é essencialmente irreversível e é 
o primeiro passo “comprometido” da via glicolítica, pois 
a glicose-6-fosfato e a frutose- 6-fosfato podem ter 
outros destinos, mas a frutose-1,6-bifosfato é dirigida 
para a glicólise; 
↪A fosfofrutoquinase-l, como a hexoquinase, é uma 
enzima reguladora, sendo uma das mais complexas. Ela 
representa o ponto principal de regulação da glicólise; 
↪A atividade da PFK-1 é aumentada sempre que o 
suprimento de ATP da célula se torna baixo ou quando 
existe um excesso dos produtos da hidrólise do ATP, 
ADP e AMP; 
↪Essa enzima é inibida sempre que a célula tem amplo 
suprimento de ATP e quando ela está bem suprida de 
outros combustíveis como os ácidos graxos. Em alguns 
organismos, a frutose 2,6-bifosfato (que não deve ser 
confundida com a frutose 1,6- bifosfato que é o produto 
da ação da PFK-1) é um potente ativador alostérico da 
fosfofrutoquinase-1. 
4. Clivagem da frutose 1,6- bifosfato 
↪A enzima aldolase catalisa a condensação reversível 
de grupos aldol; 
↪A frutose 1,6-bifosfato é quebrada para liberar duas 
trioses fosfato diferentes, o gliceraldeído 3-fosfato, uma 
aldose, e a diidroxiacetona fosfato, uma cetose. 
5. Interconversão das trioses fosfato 
↪Apenas uma das trioses fosfato formada pela aldolase, 
o gliceraldeído 3-fosfato pode ser diretamente 
degradada nos passos subsequentes da glicólise; 
↪Entretanto, o outro produto, a diidroxiacetona fosfato, 
é rápida e reversivelmente convertido em gliceraldeído 
3-fosfato pela quinta enzima da sequência glicolítica, a 
isomerase da triose fosfato. 
↪Depois da reação da isomerase da triose fosfato, os 
átomos do C-1, C-2 e C-3 da glicose inicial tornam-se 
indistinguíveis de C-6, C-5 e C-4, respectivamente, o 
que torna possível o metabolismo completo dos seis 
átomos de carbono da molécula da glicose; 
↪Esta reação completa a fase preparatória da glicólise. 
Fase de pagamento (recuperação da energia) 
6. Oxidação do gliceraldeido 3-fosfato em 1,3- 
bifosfoglicerato 
↪O primeiro passo da fase de pagamento da glicólise é 
a conversão do gliceraldeído 3-fosfato em 1,3-bi-
fosfoglicerato, catalisado pela desidrogenase do 
gliceraldeído 3-fosfato; 
↪Essa é a primeira das duas reações conservadoras da 
energia da glicólise e que no final levam à formação do 
ATP; 
↪O grupo aldeído do gliceraldeído 3-fosfato é 
desidrogenado, não em um grupo carboxila livre, mas 
em um anidrido de ácido carboxílico com o ácido 
fosfórico; 
↪Esse tipo de anidrido, chamado um acilfosfato, tem 
energia livre-padrão de hidrólise muito alta (ΔG’ = -
49,3kJ/mol); 
↪A maior parte da energia livre de oxidação do grupo 
aldeído do gliceraldeído 3-fosfato é conservada pela 
formação do grupo acilfosfato em C-1 do 1,3-
bifosfoglicerato; 
↪O gliceraldeído 3-fosfato está ligado de maneira 
covalente à desidrogenase durante a reação catalisada 
pela desidrogenase do gliceraldeído 3-fosfato. 
7. Tranferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para 
ADP 
↪A enzima fosfoglicerato quínase transfere o grupo 
fosfato de alta energia do grupo carboxila do 1,3-
bifosfoglicerato para o ADP, formando ATP e 3-
fosfoglicerato; 
 
 
 
 
 
 
↪Juntos, os passos 6 e 7 da glicólise constituem um 
processo acoplador de transferência de energia no qual 
o intermediário comum é o 1,3-bifosfoglicerato, ele é 
formado na primeira reação (que é endergônica 
quando isolada), e na segunda reação (que é 
fortemente exergônica) seu grupo acilfosfato é 
transferido ao ADP para formar ATP; 
 
↪A soma das duas reações gera um energia ΔG’ = -
l2,5kJ/mol, sendo a reação global exergônica; 
 
O passo 7 consome o produto do passo 6 (1,3-
bifosfoglicerato) e, assim, no equilíbrio dinâmico mantém 
1,3-bifosfoglicerato em níveis relativamente baixos; 
 
↪O resultado do acoplamento dessas duas reações, 
ambas reversíveis nas condições celulares, é que a 
energia liberada na oxidação de um aldeído a um grupo 
carboxilato, é conservada pela formação concomitante 
de ATP com o emprego de ADP e Pi; 
↪A formação de ATP pela transferência de um grupo 
fosfato de um substrato como o 1,3-bifosfoglicerato é 
referida como fosforilação aonível do substrato, para 
distinguir seu mecanismo daquele da fosforilação ligada 
à respiração. 
8. Conversão da 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato 
↪A enzima mutase do fosfoglicerato catalisa a 
transferência reversível do grupo fosfato entre C-2 e 
C-3 do glicerato. O íon Mg2+ é essencial para essa 
reação; 
 
↪A reação ocorre em dois passos, um grupo fosforila, 
inicialmente ligado a um resíduo de histidina no sítio 
ativo da enzima, é transferido para o grupo hidroxila em 
C-2 do 3-fosfoglicerato, formando 2,3-bifosfoglicerato; 
↪O fosfato em C-3 do 2,3-bifosfoglicerato é então 
transferido para o mesmo resíduo de histidina da 
enzima, produzindo 2-fosfoglicerato e regenerando a 
enzima fosforilada; 
↪Como a enzima é inicialmente fosforilada pela 
transferência de fosfato do 2,3-bifosfoglicerato, esse 
composto funciona como um co-fator; ele é requerido 
em pequenas quantidades para iniciar o ciclo catalítico e 
continuamente regenerado por esse ciclo. 
9. Desidratação do 2-fosfoglicerato em fosfoenol 
piruvato 
↪A segunda reação glicolítica que gera um composto 
com alto potencial de transferência do grupo fosforila é 
catalisada pela enolase; 
↪Essa enzima promove a remoção reversível de uma 
molécula de água do 2-fosfoglicerato para liberar 
fosfoenolpiruvato (PEP); 
 
↪A respeito da variação relativamente pequena da 
energia livre-padrão nessa reação, há uma grande 
diferença da energia livre-padrão de hidrólise do grupo 
fosforila do reagente e do mesmo grupo do produto; 
↪Aquela do 2-fosfoglicerato (um éster de fosfato de 
baixa energia) é -17,6kJ/mol, e aquela do fosfoenol 
piruvato (um composto fosfato de energia superalta), -
61,9kJ/mol; 
↪Embora o 2-fosfoglicerato e o fosfoenolpiruvato 
contenham, cada um, perto da mesma quantidade total 
de energia, a saída da molécula de água do 2-
fosfoglicerato provoca a redistribuição da energia 
interna da molécula e aumenta muito a energia livre-
padrão de hidrólise do grupo fosforila. 
10. Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato 
para ADP 
 
↪O último passo na glicólise é a transferência do grupo 
fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, catalisada pela 
quínase do piruvato, uma enzima que requer K+ e 
Mg2+ ou Mn2+; 
 
 
 
 
 
 
 
↪Nessa reação, de fosforilação ao nível do substrato, o 
produto piruvato aparece primeiro na sua forma enol 
que tautomeriza de maneira rápida, embora não-
enzimática, para a forma ceto do piruvato; 
↪A reação total tem uma variação de energia livre-
padrão grande e negativa, devido, em grande parte, à 
conversão espontânea da forma enol do piruvato em 
sua forma ceto; 
↪O ΔG’ de hidrólise do fosfoenolpiruvato é -61,9kJ/mol; 
cerca de metade dessa energia é conservada na 
formação da ligação fosfoanidrido do ATP (ΔG’ = -
30,5kJI moI) e o restante (-31,4kJ/mol) constitui uma 
grande força que empurra a reação no sentido da 
síntese do ATP; 
↪A reação da quinase do piruvato é essencialmente 
irreversível sob condições intracelulares e um 
importante sítio de regulação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Glicose circulante no sangue 
(alimentação) 
Glicose retirada do glicogênio hepático 
e colocada na corrente sanguínea 
Glicose sintetizada a partir de 
compostos não glicídicos, através da 
via gliconeogênica 
Origem da glicose para a glicólise: 
Destinos metabólicos do PIRUVATO: 
http://www.ledson.ufla.br/wp-content/uploads/2018/05/Nona-rea%C3%A7%C3%A3o-da-glicolise.gif
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http://www.ledson.ufla.br/wp-content/uploads/2018/05/Quarta-rea%C3%A7%C3%A3o-da-glicolise.gif
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↪ “Fermentação”: Destino anaeróbico do PIRUVATO: 
 
↪Fermentação homoláctica: 
 
 
↪Beco sem saída metabólico; 
↪O lactato produzido é captado pelo fígado e 
convertido a piruvato; 
↪O piruvato pode ser metabolizado a glicose (via 
neoglicogênica) ou oxidado (geração de energia). 
 
↪Extrai completamente a energia da glicose (oxidação 
completa); 
↪Oxidação do Piruvato: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
↪Via metabólica que converte átomos de carbono a 
CO2; 
↪A energia é captada durante o ciclo por moléculas 
energéticas na forma de Co-enzimas; 
↪Representa a via central para a oxidação de 
substratos energéticos; 
↪Representa uma evolução em relação à via glicolítica. 
 
↪Via cílica; 
↪Realiza a oxidação de intermediários vindo do 
catabolismo dos carboidratos, lipídeos e aminoácidos; 
↪É considerado uma via catabólica e anabólica; 
↪O objetivo da via catabólica é decompor as moléculas 
orgânicas através da liberação de CO2; 
↪Composto por oito reações que ocorrem no interior 
da mitocôndria (matriz da mitocôndria). 
 
 
 
Saldo: 
↪Produz 2 NADH; 
↪Libera 2 CO2; 
↪Produz 2 Acetil-COA 
Ciclo de Krebs 
Propriedades: 
 
Etapa 1. Na primeira etapa do ciclo do ácido cítrico, o 
acetil CoA se liga a uma molécula com quatro carbonos, 
o oxaloacetato, liberando o grupo CoA e formando 
uma molécula com seis carbonos, chamado citrato. 
Etapa 2. Na segunda etapa, o citrato é convertido em 
seu isômero, o isocitrato. Na realidade, este é um 
processo com duas etapas, que envolve primeiramente 
a remoção e em seguida a adição de uma molécula de 
água, por isso o ciclo do ácido cítrico é algumas vezes 
descrito como tendo nove etapas. 
Etapa 3. Na terceira etapa, o isocitrato é oxidado e 
libera uma molécula de dióxido de carbono, restando 
uma molécula com cinco carbonos (o alfacetoglutarato). 
Durante esta etapa, o NAD+ é reduzido, formando 
NADH. A enzima A enzima catalisadora desta etapa, 
a isocitrato desidrogenase, é importante na regulação 
da velocidade do ciclo do ácido cítrico. 
Etapa 4. A quarta etapa é semelhante à terceira. Neste 
caso, o alfacetoglutarato é oxidado, reduzindo o NAD+ a 
NADH liberando uma molécula de dióxido de carbono 
no processo. A molécula restante, com quatro 
carbonos, se liga à Coenzima A, formando um 
composto instável, a succinil CoA. A enzima catalisadora 
desta etapa, a alfacetoglutarato desidrogenase, também 
é importante na regulação do ciclo do ácido cítrico. 
Etapa 5. Na quinta etapa, o CoA do succinil CoA é 
substituído por um grupo fosfato, que em seguida é 
traferido ao ADP para formar ATP. Em algumas células, 
GDP é usada no lugar do ADP, formando GTP como 
produto. A molécula de quatro carbonos formada nessa 
etapa é chamada de succinato. 
Etapa 6. Na etapa seis, o succinato é oxidado formando 
outra molécula com quatro carbonos, chamada 
fumarato. Nessa reação, dois átomos de hidrogênios –
com seus elétrons- são transferidos para FAD, 
produzindo FADH2. A enzima que realiza essa etapa se 
encontra inserida na membrana interna da mitrocôndria, 
portanto FADH2 pode transferir seus elétrons 
diretamente para a cadeia transportadora de elétrons. 
Etapa 7. Na etapa sete, água é adicionada à molécula de 
fumarato, com quatro carbonos, convertendo-a em 
outra molécula com quatro carbonos, o malato. 
Etapa 8. Na última etapa do ciclo do ácido cítrico, o 
oxaloacetato - o composto de quatro carbonos inicial - 
é regenerado através da oxidação do malato. Outra 
molécula de NAD+ é reduzida a NADH no processo. 
 
 
 
 
 
 
 
↪Atua na reoxidação dos co-fatores NADH, 
FADH2(QH2) produzidos durante as vias catabólicas; 
↪Utiliza a energia dos co-fatores para a síntese de 
ATPs. 
 
↪Via metabólica que converte co-fatores reduzidos em 
ATP; 
↪Ocorre no interior da mitocôndria (crista mitocondrial); 
↪Envolve a participação de complexos 
proteicos(complexo I a IV; Complexo V – ATP Sintase); 
↪O2 atua como aceptor final de elétrons. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Saldo: 
↪Produz 6 NADH; 
↪Produz 2 FADH2; 
↪Produz 2 ATP; 
↪Libera 4 CO2. 
 
Observação: 
↪Cada NADH produz 3 ATP; 
↪Cada FADH2 produz 2 ATP. 
Cadeia Respiratória 
Etapas do Ciclo de Krebs:Propriedades: 
 
 
↪Também denominada de desvio da hexose-
monofosfato é uma importante via anaeróbica 
alternativa da utilização da glicose; 
↪É uma via alternativa de oxidação da glicose; 
↪Essa via está relacionada e em equilíbrio com a via 
glicolítica, podendo ocorrer simultaneamente, 
independentes uma das outras; 
↪Esta via não é produtora de ATP, mas sim de 
NADPH; 
↪Esta via atua ainda como reguladora da glicemia; 
↪A nível celular essa via ocorre no citoplasma; 
↪A nível de órgãos ocorre no fígado, tecido adiposo, 
glândula mamária e córtex da supra renal. 
↪Esta via exerce duas funções básicas: 
↳Produção de pentoses para a biossíntese de 
nucleotídeos (D-ribose); 
↳Produção de NADPH, agente redutor utilizado para 
biossíntese de ácidos graxos e esteroides (colesterol e 
seus derivados), bem como para a manutenção da 
integridade das membranas dos eritrócitos. 
↪Reação global da via das pentoses-fosfato: 
Glicose-6-fosfato + 2NADP+ + H2O ribose-
5-fosfato + CO2 + 2NADPH + 2H
+ 
↪Etapa oxidativa: 
↳A primeira reação é catalizada pela enzima glicose6-
fosfato desidrogenase; 
↳A seguinte pela lactonase; 
↳A primeira reação é reversível enquanto a segunda 
não. 
↪Etapa não-oxidativa – gera “açúcares” fosforilados: 
isomerase e epimerase (transformação da ribulose 
5´fosfato a ribose 5-fosfato ou xilulose 5-fosfato 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Termos importantes: 
↪ Glicogenogênese: Processo de formação 
do glicogênio a partir da união de glicoses; 
↪ Glicogenólise: Processo de hidrólise do 
glicogênio para formar glicoses livres; 
↪ Glicogênese: Nova produção de glicose 
que ocorre no fígado, podendo ser feita a 
partir de aminoácidos, glicerol e ácido lático. 
 
Via das Pentoses-Fosfato 
Gliconeogênese/Neoglicogênese 
↪Via de síntese de glicose a partir de precursores não 
glicídios: 
↳Tecido hepático: principal órgão de síntese; 
↳Rins e pâncreas: menor atividade; 
↳Músculos : sem atividades.. 
↪Principal limitação da via: é contornar as reações 
irreversíveis da glicólise (piruvato cinase, 
fosfofrutacionase e hexocinase); 
↪De piruvato a fosfoenolpiruvato (10ª reação da 
glicólise): 
↪De fosfoenolpiruvato a frutose-1,6-bifosfato (9ª a 4ª 
reação da glicólise): 
 
↪Duas moléculas de fosfoenolpiruvato entram na via 
para produção de uma frutose-1,6-bifosfato; 
↪Todas as reações são catalizadas por enzimas da 
glicólise; 
↪De frutose-1,6-bifosfato a glicose: 
 
↪A gliconeogênese é energeticamente cara; 
↪Para produzir uma glicose a partir de dois piruvatos: 
↳6 ATP; 
↳2 – enzima piruvato carboxilase; 
↳2 – enzima fosfoenolpiruvato carboxinase; 
↳2 – enzima fosfoglicerato cinase. 
 
↪Polímero de alto peso molecular; 
↪Armazenado nas células hepáticas; 
↪A principal função é reserva energética. 
 
↪A síntese de glicogênio ocorre predominantemente 
no fígado e músculo; 
↪O substrato para síntese de glicogênio é a UDP-
glicose, sintetizada a partir de Glicose-1-fosfato, 
geralmente proviente da Glicose-6-fosfato da glicólise; 
↪Perceba que a síntese de glicogênio exige o 
consumo de moléculas energéticas 
 
Síntese e Degradação do glicogênio 
Síntese do Glicogênio (glicogênese): 
 
 
 
 
 
Degradação do Glicogênio (glicólise):