Estudo dirigido - Metabolismo de Carboidratos

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QUESTIONÁRIO DE METABOLISMO DE CARBOIDRATOS I e II 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS I 
1) Quais os possíveis caminhos da glicose após alimentação e absorção da mesma? Qual a 
estrutura da molécula de glicose participa das reações da via glicolítica e porquê? 
A glicose, após ser absorvida, tem quatro destinos principais: 
 Pode ser usada na síntese de polissacarídeos complexos direcionados ao espaço extracelular; 
 Pode ser armazenada no glicogênio, no amido e na sacarose; 
 Pode ser oxidada na glicólise, sendo convertida em piruvato; 
 Pode ser oxidada pela via da pentose-fosfato, sendo convertida em ribose-5-fosfato. 
A estrutura da molécula de glicose que participa das reações da vida glicolítica é a α-D-glicose, pois 
é a forma reconhecida pelo organismo humano. 
2) Explique as fases da via glicolítica, onde ela ocorre dentro da célula e em que situação 
ela é ativada? 
A via glicolítica possui 2 fases, a fase preparatória e a fase de pagamento. 
Na fase preparatória, duas moléculas de ATP são consumidas, aumentando a energia livre dos 
intermediários, preparando a via para a fase de pagamento. 
Na fase de pagamento, quatro moléculas de ATP são produzidas, “pagando” as duas que foram 
consumidas na fase anterior. Além disso, são produzidos 2 NADH e 2 piruvatos. 
A via glicolítica ocorre no citoplasma da célula. 
A glicólise é ativada quando há aumento de demanda de energia. 
3) Explique porque a molécula de glicose é fosforilada inicialmente e quais as finalidades 
destas fosforilações? 
A molécula de glicose é inicialmente fosforilada com o objetivo de impedir a saída dessa da célula. 
Isso ocorre porque a membrana plasmática celular geralmente não possui transportadores para os 
carboidratos fosforilados, de forma que esses não conseguem sair da célula. Essa fosforilação é 
catalisada pela enzima hexocinase, e esse fosfato, que fará ligação com o carbono 6 da glicose, é 
derivado de um ATP, que após a reação é transformado em ADP. 
Além disso, as fosforilações também são feitas com outros objetivos: 
 Compostos de fosfato de alta energia formados na glicose podem doar grupos fosforil a ADPs 
para formação de ATPs. 
 O acoplamento de grupos fosfato ao sítio ativo de enzimas produz uma energia de ligação 
capaz de diminuir a energia de ativação necessária para que uma reação enzimática ocorra, o 
que contribui para o aumento da especificidade dessa reação. Isso ocorre porque os 
grupamentos fosfatos formam complexos com Mg
2+
, e os sítios de ligação de muitas enzimas 
costumam ser específicos para esses complexos, de forma que a maior parte das enzimas 
presentes na glicólise precisam do Mg
2+ 
para trabalhar. 
4) Explique porque a molécula de frutose 6-P é fosforilada mais uma vez. 
A frutose-6-fosfato recebe, de uma molécula de ATP, um fosfato no carbono 1, sendo convertida em 
frutose-1,6-fosfato. 
A frutose precisa ser clivada em dois açúcares com 3 carbonos cada. O objetivo dessa fosforilação 
extra é impedir que ambos os açúcares derivados da clivagem consigam sair da célula, já que não 
existem transportadores na membrana celular para os carbonos fosforilados. Se essa fosforilação 
extra não ocorresse, apenas um açúcar advindo da clivagem teria um fosfato, e o outro, sem fosfato, 
conseguiria sair da célula. 
5) Cite todas as reações da fase preparatória com suas enzimas. 
Reação 1: Glicose + ATP ➝ Glicose-6-fosfato + ADP. Enzima: hexocinase. 
Reação 2: Glicose-6-fosfato ⇄ Frutose-6-fosfato. Enzima: fosfo-hexose-isomerase. 
Reação 3: Frutose-6-fosfato + ATP ➝ Frutose-1,6-fosfato + ADP. Enzima: fosfofrutocinase-1. 
Reação 4: Frutose-1,6-fosfato ⇄ Gliceraldeído-3-fosfato + Di-hidroxiacetona-fosfato. Enzima: 
aldolase. 
Reação 5: Di-hidroxiacetona-fosfato ⇄ Gliceraldeído-3-fosfato. Enzima: tiosefosfato-isomerase. 
6) Cite todas as reações da fase de compensação com suas enzimas. 
Reação 6: (2) Gliceraldeído-3-fosfato + Pi + NAD
+ ⇄ (2) 1,3-bifosfoglicerato + NADH + H
+
. 
Enzima: gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase. 
Reação 7: (2) 1,3-bifosfoglicerato + ADP ⇄ (2) 3-fosfoglicerato + ATP. Enzima: fosfoglicerato-
cinase. 
Reação 8: (2) 3-fosfoglicerato ⇄ (2) 2-fosfoglicerato. Enzima: fosfoglicerato-mutase. 
Reação 9: (2) 2-fosfoglicerato ⇄ (2) Fosfoenolpiruvato + H2O. Enzima: enolase. 
Reação 10: (2) Fosfoenolpiruvato + ADP ➝ Piruvato + ATP. Enzima: piruvato-cinase. 
7) Cite o rendimento da via glicolítica. 
A via glicolítica possui como rendimento: 2 ATPs, 2 NADH e 2 piruvatos. 
8) Cite os caminhos da molécula de piruvato. Explique porque em condições anaeróbicas o 
NADH precisa ser reoxidado? 
A molécula de piruvato pode tomar 3 caminhos diferentes: 
 Em condições aeróbicas, o piruvato sofre oxidação, perdendo seu grupo carbonil sob a forma 
de CO2, a fim de gerar o grupo acetil da acetil-coenzima A. Esse grupo é completamente 
oxidado a CO2 no ciclo de Krebs. 
 Em condições anaeróbicas, como quando o músculo esquelético está em condições de baixo 
oxigênio (hipóxia), o NADH não pode ser oxidado a NAD
+
, que é necessário como aceptor 
de elétrons para a oxidação do piruvato. Nessas condições, o piruvato sofre redução, se 
transformando em lactato, recebendo elétrons do NADH, o qual é reoxidado e vira NAD
+
, 
que é necessário para dar continuidade à glicólise. Essa necessidade do NAD
+ 
na via 
glicolítica é a razão porque o NADH precisa ser reoxidado. 
 Também em condições anaeróbicas, o piruvato faz parte da fermentação alcóolica. Nesse 
processo, o piruvato é convertido a etanol e CO2. Essa produção de etanol acontece em alguns 
organismos específicos, como protistas, e não ocorre em seres humanos. 
9) Explique como ocorre a síntese de lactato e porque pode ser prejudicial ao músculo 
esquelético? 
A síntese de lactato ocorre em condições anaeróbicas, com a redução do piruvato, que é 
convertido em lactato. O excesso de lactato é prejudicial ao músculo esquelético porque ele é 
capaz de acidificar o sangue. 
10) Explique o ciclo de cori? 
É o ciclo de reações que incluem a conversão de glicose em lactato no músculo e a conversão de 
lactato em glicose no fígado. 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS II 
11) Em quais momentos a via gliconeogênica pode ser ativada? 
O objetivo da via gliconeogênica é produzir glicose. Essa via é ativada quando o suprimento de 
glicose a partir de estoques de glicogênio não é suficiente, o que acontece entre as refeições, durante 
períodos longos de jejum e após exercícios vigorosos. 
12) O que é gliconeogênese e quais compostos podem atuar como precursores para a 
síntese? 
Gliconeogênese consiste na síntese de glicose a partir de compostos que não são carboidratos. Podem 
atuar como precursores para a síntese o lactato, o piruvato, o glicerol e quase todos os aminoácidos. 
13) Quais as diferenças entre a via glicolítica e gliconeogênica? 
A via glicolítica é responsável pela quebra da molécula de glicose, enquanto que a via 
gliconeogênica é responsável pela síntese desse carboidrato. Apesar de terem efeitos contrários, as 
vias não são inversamente idênticas, embora tenham 7 de 10 reações em comum (no sentido 
inverso). Isso porque 3 reações da glicólise são irreversíveis e não podem ser usadas no sentido 
inverso na gliconeogênese. 
Para contornar a situação, na gliconeogênese, um grupo de enzimas é responsável por catalisar as 
reações necessárias para substituir as 3 irreversíveis da glicólise. Tanto a glicólise quanto a 
gliconeogênese são processos irreversíveis. 
O primeiro contorno feito é na conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato. 
Na glicólise, fosfoenolpiruvato é transformado em piruvato com a ajuda da enzima piruvato-cinase. 
Fosfoenolpiruvato + ADP ➝ Piruvato + ATP 
Na reação de contorno da gliconeogênese, o piruvato atravessa a membrana mitocondrial, e na matriz 
será transformado em oxaloacetato pela enzima piruvato-carboxilase. 
Piruvato + HCO3
- 
+ ATP ➝ Oxaloacetato + ADP + Pi (fosfato inorgânico) 
Após isso,o oxaloacetato é reduzido em malato, numa reação reversível, pela enzima malato-
desidrogenase. 
Oxaloacetato + NADH + H
+ ⇄ L-malato + NAD+ 
O malato deixa a mitocôndria, e no citosol ele é reoxidado a oxaloacetato, produzindo NADH 
citosólico. 
Malato + NAD
+ ➝ Oxaloacetato + NADH + H+ 
Depois, o oxaloacetato é convertido em fosfoenolpiruvato (PEP) pela enzima fosfoenolpiruvato-
carboxicinase. 
Oxaloacetato + GTP ⇄ PEP + CO2 + GDP 
O segundo contorno feito é na conversão de frutose-1,6-bifosfato a frutose-6-fosfato. 
Na glicólise, a frutose-6-fosfato é convertida em frutose-1,6-bifosfato com a ajuda da enzima 
fosfofrutocinase-1. 
Frutose-6-fosfato + ATP ➝ Frutose-1,6-bifosfato + ADP 
Já na gliconeogênese, a frutose-1,6-bifosfato dá origem à frutose-6-fosfato com a ajuda da enzima 
frutose-1,6-bifosfatase. 
Frutose-1,6-bifosfato + H2O ➝ Frutose-6-fosfato + Pi 
O terceiro e último contorno feito é na conversão de glicose-6-fosfato em glicose. 
Na glicólise, a glicose é convertida em glicose-6-fosfato com a ajuda da enzima hexocinase. 
Glicose + ATP ➝ Glicose-6-fosfato + ADP 
Já na gliconeogênese, a glicose-6-fosfato dá origem à glicose com a catalisação da enzima glicose-6-
fosfatase. 
Glicose-6-fosfato + H2O ➝ Glicose + Pi 
14) Explique a primeira reação de contorno da via gliconeogênica, com suas enzimas, 
quando o precursor for o piruvato e alanina. 
Na primeira reação de contorno da via gliconeogênica, quando o piruvato for o precursor: 
O piruvato atravessa a membrana mitocondrial, e na matriz será transformado em oxaloacetato pela 
enzima piruvato-carboxilase. 
Piruvato + HCO3
- 
+ ATP ➝ Oxaloacetato + ADP + Pi (fosfato inorgânico) 
Após isso, o oxaloacetato é reduzido em malato, numa reação reversível, pela enzima malato-
desidrogenase mitocondrial. 
Oxaloacetato + NADH + H
+ ⇄ L-malato + NAD+ 
O malato deixa a mitocôndria, e no citosol ele é reoxidado a oxaloacetato, produzindo NADH 
citosólico. 
Malato + NAD
+ ➝ Oxaloacetato + NADH + H+ 
Depois, o oxaloacetato é convertido em fosfoenolpiruvato (PEP) pela enzima fosfoenolpiruvato-
carboxicinase. 
Oxaloacetato + GTP ⇄ PEP + CO2 + GDP 
Quando a alanina for a precursora, ela será convertida a piruvato, por meio de uma reação de 
transaminação, catalisada pela enzima amino-transferase: 
 
 
 
 
 
 
 
Após isso, o piruvato percorre o caminho indicado anteriormente. 
15) Explique a primeira reação de contorno da via gliconeogênica, com suas enzimas, 
quando o precursor for o lactato. De onde pode ter vindo este lactato? 
Na primeira reação da via gliconeogênica, quando o lactato for precursor: 
No citosol, o lactato é convertido em piruvato pela enzima lactato-desidrogenase, gerando um 
NADH. 
Lactato + NAD
+
 → Piruvato + NADH + H
+ 
Esse piruvato é transportado para a mitocôndria, e lá será convertido em oxaloacetato pela enzima 
piruvato-carboxilase. 
Piruvato + CO2 → Oxaloacetato 
Esse oxaloacetato é convertido a fosfoenolpiruvato (PEP) pela enzima PEP-carboxicinase 
mitocondrial. 
Oxaloacetato → PEP + CO2 
Esse PEP é transportado para fora da mitocôndria para dar continuidade à via gliconeogênica. 
O lactato pode ter surgido no processo de fermentação, ocorrida em condições anaeróbicas, com a 
redução do piruvato proveniente da glicólise. 
16) Explique a segunda e terceira reação de contorno da via gliconeogênica com suas 
enzimas. 
A segunda reação converte frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato. 
A frutose-1,6-bifosfato dá origem à frutose-6-fosfato com a ajuda da enzima frutose-1,6-bifosfatase 
e é uma hidrólise. 
Frutose-1,6-Bifosfato + H2O ➝ Frutose-6-fosfato + Pi 
A terceira reação converte glicose-6-fosfato em glicose. 
A glicose-6-fosfato dá origem à glicose com a catalisação da enzima glicose-6-fosfatase e é uma 
hidrólise. 
Glicose-6-fosfato + H2O ➝ Glicose + Pi 
17) Qual a finalidade do glicogênio muscular e do glicogênio hepático no organismo? 
Glicogênio é um polissacarídeo formado por milhares de unidades de glicose. Ele é armazenado no 
músculo e no fígado, e quando quebrado libera glicose. 
O glicogênio muscular libera glicose de uso exclusivo do músculo e, por isso, não pode ser 
exportado. É usado pelo próprio músculo como fonte emergencial de energia quando há necessidade 
dessa. 
O glicogênio hepático libera glicose facilmente na corrente sanguínea e é utilizado quando ocorre 
demanda de energia. Por poder ser exportado, é uma reserva de glicose para os outros órgãos.