8 - Metabolismo Anaeróbio

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GABRIELA NOVAES OLIVEIRA – 258 – BIOQUÍMICA 
 
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 ENERGIA → carboidratos + lipídeos + proteínas = produtos de alto conteúdo energético ingerido pelos animais 
o Compostos que seguem rotas metabólicas diferentes a fim de produzir compostos essenciais para a v ida; 
 METABOLISMO → conjunto das reações químicas que ocorrem num organismo vivo com o fim de promover a 
satisfação de suas necessidades energéticas; 
o FUNÇÕES ESPECÍFICAS 
 Obter energia química – degradação de nutrientes; 
 Converter moléculas dos nutrientes em unidades precursoras das macromoléculas; 
 Organizar estas unidades em polímeros; 
 Sintetizar e degradar biomoléculas; 
 VIAS METABÓLICAS 
o Série de rações relacionadas que podem ser 
caracterizadas como: 
 CATABOLISMO → conjunto de vias produtoras de 
energia; degradam biomoléculas; 
 ANABOLISMO → conjunto de vias que gastam 
energia para sintetizar biomoléculas. 
o As vias são independentes, mas coordenadas → regulação 
das enzimas regula o metabolismo; 
 
 GLICOSE 
o Oxidação completa → 2840Kj/mol (180g); 
o Fácil de estocar (glicogênio e amido); 
o Versátil – pode ser convertida em aminoácidos, ácidos graxos, 
nucleotídeos, intermediários metabólicos; 
o Produzida por organismos fotossintéticos; 
o POLIMERIZAÇÃO → armazenamento de energia formando 
polímeros estruturais; 
o QUEBRA → geração de energia (via das pentoses + glicólise); 
o REMANEJAMENTO → utilização em outras vias biossintéticas; 
 
 
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 GLICÓLISE → conjunto de reações enzimáticas que levam à degradação de uma molécula de glicose em duas 
moléculas de piruvato; 
 Ocorre no citoplasma em 10 reações, possuindo duas fases: 
o FASE PREPARATÓRIA 
 Cinco primeiras reações; 
 Fosforilação da glicose → 2 etapas de quebra de ATP + lise da glicose em duas moléculas menores; 
 1ª REAÇÃO DE ATIVAÇÃO → gasto de uma molécula de ATP; inserção de fosfato na glicose que sofre 
uma isomerização; 
 2ª REAÇÃO DE ATIVAÇÃO → inserção de mais um fosfato e mais um ATP quebrado; 
 QUEBRA DA HEXOSE FOSFATO → formação de duas trioses fosfato (um aldeído e uma cetona, a qual será 
convertida em aldeído dando continuidade para a próxima fase); 
o FASE DE PAGAMENTO 
 Geração de moléculas de ATP que vão suprir o que foi gasto na primeira fase além de dar um lucro 
energético; 
 Fosforilação das duas moléculas de gliceraldeído 3P → acontece a partir do fosfato inorgânico; 
 Etapas de desfosforilação → quebra de ligação de fosfato e inserção no ADP, formando ATP; 
 Formação de NADH por meio de oxidação e fosforilação; 
 
o SALDO - 2 ATP e 2 NADH; 
 
 
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 ENZIMAS X SUBSTRATO 
o GLUT → Glucose Transporter; transportadores de 
glicose responsáveis por introduzi-la nas células; 
 Níveis de açúcar altos no sangue → insulina libera e 
células captam esse carboidrato acionando as GLUT; 
 GLICOSE DENTRO DA CÉLULA – Início da glicólise; 
o 1ª reação é catalisada pela hexoquinase – fosforila a 
glicose a partir da quebra de uma molécula de ATP; 
 A glicose é fosforilada no grupo hidroxil ligado ao C6 
sendo transformada em glicose-6-fosfato; 
 DESTINOS DA GLICOSE-6-FOSFATO 
 Armazenada – glicogênio, amido e sacarose; 
 Oxidada na glicólise – piruvato; 
 Oxidada através das vias das pentoses fosfato; 
 Precisa de Mg2+ como cofator; 
 Enzima regulada alostericamente pelo produto → alta concentração 
de glicose 6-fosfato faz com que ela se ligue ao sítio alostérico da 
hexoquinase, fazendo com que haja uma diminuição da sua atividade 
enzimática; 
o Cargas positivas da enzima estabilizam as cargas negativas do fosfato → ataque por um grupo hidroxila da 
glicose ao ATP; 
 Libera a glicose 6-fosfato e o ADP; 
OBS: A fosforilação assegura que a glicose permanecerá no interior da célula. 
 HEXOQUINASE X GLICOQUINASE 
o HEXOQUINASE 
 Possui 4 isoenzimas → 3 com funcionamento parecido e uma com 
comportamento cinético diferente (hexoquinase IV = glicoquinase); 
 Presente na maioria dos tecidos; 
 Km baixo – alta afinidade por glicose; (0,5mM); 
 Velocidade máxima baixa; 
 Não é induzida por insulina; 
 Inibição alostérica pelo produto (glicose-6-fosfato); 
 Controla a concentração de glicose na célula; 
 
 
 
 
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o GLICOQUINASE 
 Localizada em maior quantidade nas células do fígado (hepatócitos) e células beta pancreáticas; 
 Possui ↑ Km – poupa os estoques de glicose para outros tecidos; afinidade mais baixa ↔ em uma 
concentração de glicose mais baixa, as enzimas vão ter maior afinidade por essa glicose; 
 ↑ Vmax – em jejum, consegue aumentar a capacidade de processar a glicose, aumentando a sua 
velocidade de reação quando a hexoquinase já atingiu a Vmax; 
 É induzida por insulina – faz com que as células do fígado consigam fosforilar mais moléculas de licose e com 
isso mantê-las presas em seu interior (↓ concentração da glicose na corrente sanguínea); 
 Não sofre inibição pelo produto (proteína reguladora do fígado) e controla a 
concentração de glicose plasmática (glicemia); 
OBSERVAÇÃO: essa primeira reação da glicólise é comum com outras vias metabólicas, 
acontecendo também na síntese de glicogênio (glicogênese) e também na via das pentoses; 
 SEGUNDA REAÇÃO DA GLICÓLISE 
o Isomerização da glicose-6-fosfato → atuação da fosfoglicose isomerase a fim de obter uma molécula mais 
simétrica que seja mais fácil de quebrar; 
 A isomerização garante a simetria do intermediário para a posterior quebra da molécula. 
 
 TERCEIRA REAÇÃO DA GLICÓLISE 
o Catalisada pela fosfofrutoquinase 1 e envolve a quebra de uma molécula de ATP e adição de fosfato a frutose-
6-fosfato → molécula fosforilada em suas duas extremidades (frutose-1,6-difosfato); 
o Essa enzima está relacionada com o comprometimento dessa molécula para a via glicolítica → metabolicamente 
irreversível (a molécula não tem mais volta – molécula comprometida com a via metabólica); 
 
 
 
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o A fosfofrutoquinase 1 pode ser regulada 
alostericamente de acordo com o nível de energia 
da célula; 
 Célula com grande quantidade de AMP ou de 
ADP → célula com pouca energia; 
 Alta concentração de ATP → condição de muita energia – glicólise desnecessária; 
 A conversão de frutose-6-fosfato em frutose-1,6-disfosfato é regulada positivamente 
quando tivermos pouca energia e negativamente quando tivermos muita energia; 
 ATP INATIVA A ENZIMA; 
 AMP E ADP ATIVA A ENZIMA; 
o A fosfofrutoquinase 1 pode ser inibida alostericamente por citrato – 
relacionado com uma alta quantidade de energia da célula; 
o No fígado, existe uma possibilidade adicional de regulação da PFK-1 → 
frutose-2,6-bifosfato; 
 Não é um intermediário da glicólise; 
 É uma molécula reguladora (fígado) produzida para 
regular a glicólise; 
 Ativa a fosfofrutoquinase 1; 
Fígado – responsabilidade de produzir a glicose para outros tecidos (geralmente não consome) → utiliza a glicose para 
envia-la a outras vias; 
 4ª REAÇÃO DA GLICÓLISE 
o Reação de quebra da glicólise realizada pela aldolase gerando duas moléculas com 3 carbonos → hidoxiacetona-
fosfato e gliceraldeído-3-fosfato; 
o A quebra não resulta em duas moléculas iguais, porém são isômeras → possibilidade de conversão a partir de 
uma isomerase; 
 
 
 
 
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 5ª REAÇÃO DA GLICÓLISE (FIM DA FASE PREPARATÓRIA) 
o Ação da enzima triose fosfato isomerase (TP1) que converte as moléculas uma na outra; 
o GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO – imediatamente consumido na próxima reação; 
 Consequência: ↑ concentração de diihidroxicetona fosfato; 
 TPI passa a isormerizar a di-hidroxicetona-fosfato em uma segunda molécula de gliceraldeído-3-fosfato; 
 
 
o A glicólise continua com duas moléculas de Gliceraldeído ‐ 3 ‐fosfato – únia molécula capaz de participarda 2ª 
fase da via glicolítica; 
 
 6ª REAÇÃO DA GLICÓLISE 
o Realização de uma fosforilação a partir de um fosfato inorgânico, 
gerando 2 NADH a partir de 2 NAD+; 
o A reação é catalisada pela Gliceraldeído 3P desidrogenase; 
o Primeiro ocorre uma oxidação e depois uma fosforilação; 
 Após ocorrer a oxidação, há uma formação de um intermediário 
que vai estar ligado a enzima conservando a energia, dando 
continuidade de maneira mais fácil para a fosforilação; 
o Gliceraldeído 3-fosfato chega à enzima, se ligando covalentemente 
a ela e formando o intermediário → o intermediário é oxidado 
(remoção de e- e de H+) → formação do NADH e manutenção da 
energia para inserção do fosfato à molécula, formando o produto 
1,3‐bifosfoglicerato; 
 
 
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 7ª REAÇÃO DA GLICÓLISE 
o Doação de fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para um ADP formando uma 
molécula de ATP – 2 reações = 2 moléculas; 
o Reação catalisada pela fosfoglicerato quinase – também precisa de magnésio 
como cofator; 
o Fosforilação em nível do substrato; 
 
 
 
 
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 8ª REAÇÃO DA GLICÓLISE 
o Isomerização – troca de fosfato de lugar; 
o Ação da fosfoglicerato mutase que muda a localização do fosfato, deixando-o mais próximo da carga negativa; 
 
 9ª REAÇÃO DA GLICÓLISE 
o Reação de desidratação catalisada pela enolase que vai transformar o 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato; 
 
 10ª REAÇÃO DA GLICÓLISE 
o Remoção do fosfato e formação de ATP por meio da catálise realizada pela piruvato quinase – fosforilação em 
nível do substrato; fosfoenolpiruvato é transformado em piruvato com a geração de 2 ATP 
 
 
 
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o PIRUVATO QUINASE 
 Enzima irreversível que também precisa ser muito bem regulada; 
 Alostericamente ativada por frutose 1,6‐bifosfato; 
 Alostericamente inativada por indicadores de alta energia (ATP, Acetil-
CoA, ácidos graxos de cadeia longa e alanina); 
 
 
 CÁLCULO DE RENDIMENTO DA GLICÓLISE 
o Grande parte da energia gerada é conservada pela 
fosforilação acoplada de quatro moléculas de ADP a ATP 
o RENDIMENTO TOTAL (para cada molécula de glicose) – 4 
ATP; 
o RENDIMENTO LÍQUIDO – 2 ATP, 2NADH e piruvato; 
 Fase preparatória – gasto de 2 ATP (1ª reação – 
hexoquianse e 3ª reação – fosfofrutoquinase 1); 
 
 
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 Fase de pagamento – gração de 4 ATP (7ª reação – fosfoglicerato quinase e 10ª reação – piruvato quinase); 
o Resultados – fosforilação de 2 ADP a ATP pelos substratos fosforilados e transferência de elétrons e H+ para 2 
NAD+, formando 2 NADH; 
 
OBSERVAÇÃO: 
A via glicolótica pode acontecer anaerobicamente ou aerobicamente (rendimento de cerca de 28 ATP) 
o DESTINO DO NADH 
 Eles vão doar seus elétrons em etapas seguintes da respiração aeróbia, num processo chamado de cadeia 
transportadora de elétrons, gerando uma grande quantidade de ATP; 
o DESTINO DO ATP 
 
o DESTINO DO PIRUVATO 
 
 
 
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 RESPIRAÇÃO AERÓBIA 
o Catabolismo aeróbico (PRESENÇA DE OXIGÊNIO) → piruvatos produzidos são transportados para dentro da 
mitocôndria e lá irão sofrer reações enzimáticas na matriz 
mitocondrial (convertido em Acetil-CoA); 
o O Acetil-CoA continua para outras vias metabólicas, como 
o ciclo de Krebs; 
o DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA 
 Piruvato → Acetil‐CoA; 
 Ligação entre a GLICÓLISE e o CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
 Geração de 1 molécula de CO2 e 1 molécula de NADH 
 Complexo Piruvato Desidrogenase – enzima complexa 
por 3 tipos (E1, E2, E3 - Piruvato desidrogenase, Di‐hidrolipoil transacetilase, Di‐hidrolipoil desidrogenase); 
 
OBSERVAÇÃO 
Essa enzima possui vários cofatores e coenzimas que são derivadas de vitaminas (B1, B2, B3, B5); 
BÉRI-BÉRI – doença nutricional ocasionada pela deficiência de B1; 
Sintomas: fraqueza muscular, perda de sensibilidade dos pés e mãos, distúrbios gastrointestinais, dificuldade de 
respirar, problemas cardiovasculares, dificuldade para falar, confusão mental e paralisia; ↑ piruvato e lactato e ↓ 
energia). 
o REGULAÇÃO DA PIRUVATO DESIDROGENASE – quando há um 
excesso de energia na célula, essa enzima é inativada por fosforilação; 
quedas do nível de ATP – ativada tirando um fosfato da E1; 
 
 
 
 
 
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 FERMENTAÇÃO LÁTICA 
o Oxidação do piruvato na ausência de oxigênio; 
o Doação de H+ para a reação acontecer – regeneração do NAD+ para ser utilizado nas etapas de reação da 
glicólise; 
 
 FERMENTAÇÃO ALCÓOLICA 
o Oxidação do piruvato na ausência de oxigênio (bactérias e leveduras); 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 ERITRÓCITOS 
o Células que perdem seu núcleo e suas mitocôndrias durante o processo de maturação; 
o Sem mitocôndrias, não há respiração aeróbica e a fermentação é principal fonte de energia; 
 CONTRAÇÃO MUSCULAR ESQUELÉTICA 
o Miócitos são especializados em gerar ATP como fonte imediata de energia; 
o No músculo esquelético em repouso, os combustíveis são: ácidos graxos livres e 
corpos cetônicos (que são convertidos em acetil-CoA na presença de oxigênio); 
o No músculo esquelético em contração rápida, os combustíveis são: glicose e 
glicogênio (que são convertidos em lactato na ausência de oxigênio - ↑ 
demanda de ATP e ↓ fluxo sanguíneo); 
 CORRIDA RÁPIDA – 100m em 10s → o músculo possui uma quantidade de 
ATP em repouso (presente na miosina) que é suficiente para apenas 1s 
 Uso de outra fonte para repor o estoque → fosfocreatina (energia para suprir 5s) – 
déficit; 
 Atuação da adrenalina – estimula a quebra de glicogênio; 
 ↑ lactato e ↓pH diminuem a eficiência O lactato é processado no fígado ‐ Ciclo de 
Cori 
 
 HIPÓXIA 
o Quantidade insuficiente de oxigênio transportado para os tecidos do corpo (infarto, AVC, obstrução etc) 
o SEPSE → toxinas de bactérias (LPS – lipopolissacarídeo) circulando na corrente sanguínea que gera uma resposta 
inflamatória sistêmica → hipoperfusão. 
 
 
 
 
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 CÉLULAS TUMORAIS 
o Em células tumorais, o consumo de 
glicose pode ser até 10 vezes maior; 
 Células que se desenvolvem em 
condição de hipóxia; 
 Aumentam a captação e o consumo 
de glicose; 
 Adaptam‐se a condição de baixo 
mais pH; 
 A taxa de glicólise está relacionada 
com agressividade; 
o HIF 1 – fator de transcrião induzido por 
hipóxia que aumenta a síntese de enzimas glicolíticas; 
 
 CARBOIDRATO 
o Amido – nutriente derivado dos vegetais (maltose e isomaltose); 
o Lactose – componente do leite (glicose e galactose); 
o Sacarose – presente nas frutas (glicose e frutose); 
 GLICOSE → produto da digestão do amido, sendo a forma de carboidrato mais abundante nas células do corpo; 
 GLICOGÊNIO → armazenamento da glicose nos animais; 
 
 
 
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 GLICOGÊNIO 
o Polímero de armazenamento de glicose; 
 FÍGADO – manutenção da glicemia; glicose único alimento; utilizado pelo cérebro; 
 MÚSCULO - fonte de energia para atividade repentina; fornece energia na ausência de 02; 
o Degradação controlada de glicogênio que vai liberar glicose e aumentar a quantidade de glicose disponível entre 
as refeições; 
o Serve como um “tampão” para manter os níveis sanguíneos de glicose; 
o Diferente dos ácidos graxos, a glicose liberada pode fornecer energia na ausência de oxigênio (suprimento para 
a atividade anaeróbia) 
o GLICOGENÓLISE (VIA METABÓLICA) 
 Liberação da glicose‐1P 
 Remodelação do glicogênio 
 Isomerização em glicose‐6P 
 GLICOGÊNIO FOSFORILASE – 
enzima desramificadora (ela 
realiza a hidrolise); 
 
 
 
 
 
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o METABOLISMO DO GLICOGÊNIO 
 Via de sinalização por GLUCAGON/EPINEFRINA; 
 Ativa uma cascata de sinalização intracelular; 
 Ativa a Glicogênio Fosforilase.