GLICÓLISE

MAPA II – Vias metabólicas degradativas

POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS

GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS

Acetil-CoA (2)

Oxaloacetato (4) Citrato (6)

Isocitrato (6)

Cetoglutarato (5)

Succinato (4)

Fumarato (4)

Malato (4)

GlyAlaSerCys

LeuIleLysPhe

GluAsp

Piruvato (3)

CO 2

CO 2

CO 2

CO 2

Fosfoenolpiruvato (3)

CO 2

Ciclo de Krebs

Glicólise

GLICÓLISE

É o catabolismo anaeróbico da glicose.

Ou seja, degradação da glicose sem necessidade de Oxigênio.

A glicose pode vir da alimentação ou da degradação do glicogênio de reserva.

A Glicólise ocorre no Citoplasma de todas as células (Citossol)

Definição: É a via metabólica na qual UMA molécula de GLICOSE (C6) é degradada em DUAS moléculas de PIRUVATO (C3).

Neste processo são sintetizadas DUAS moléculas de ATP e produzidas DUAS moléculas de NADH (forma reduzida).

GLICÓLISE

GLICOSE (C6)

2 PIRUVATO (C3)

2 ATP

2 ADP + Pi

2 NAD+

2 NADH

O

OHOH

OH

OH

CH 2OH

C OO

OHH

C

C

H2O PO

PO

C OO

O

C

C

H3

C O

H

O

OH

C

C

H3

C OH

OHH

C POPO

PO = PO32-

NAD+ NADH

Glicose

6-fosfato

Gliceraldeído3-fosfato

1,3 Bisfosfoglicerato

3-Fosfoglicerato

2-Fosfoglicerato

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

Lactato

Glicose

Frutose 6-fosfato

Frutose 1,6 bisfosfato

ADP

ATP

ADP

ATP

ATP

ADP

ADP

ATP

NAD+

NADH

C

H2O

(C6)

(C3)

2 x

Glicólise

2x

Em algumas vias do Catabolismo, antes da macromolécula ser degradada, ela precisa ser ATIVADA.

No processo de ativação há gasto de ATP.

Para ativar UMA molécula de glicose para ser degradada na glicólise há gasto de DUAS moléculas de ATP

Ativação

No fim da glicólise, há síntese de ATP

Glicose (G)

Glicose-6-fosfato (G6P)

Frutose-6-fosfato (F6P)

Frutose-1, 6-bisfosfato (F1,6P)

Hexoquinase (HK)

Fosfofrutoquinase (PFK)

Isomerase

ATP

ADP

ATP

ADP

Gasto de DUAS moléculas de ATP

GLICOSE (C6)

2 PIRUVATO (C3)

4 ATP

4 ADP

FRUTOSE 1,6 difosfato (C6)

2 ATP

2 ADP

Saldo: DUAS moléculas de ATP

Frutose-1, 6-bisfosfato (F1,6P)

Dihidroxiacetona Fosfato Gliceraldeído-3-Fosfato

Aldolase

Isomerase

Resultado: 2 moles de Gliceraldeído-3-Fosfato por mol de Glicose

http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/glycolysis.html

TUDO EM DOBRO DAQUI PARA FRENTE!!!

Gliceraldeído-3-Fosfato

Piruvato

Fosfoenolpiruvato

2-Fosfoglicerato

3-Fosfoglicerato

1,3-Bisfosfoglicerato

Piruvatoquinase (PK)

Piruvatoquinase

C C

Reação final da Glicólise

O

OHOH

OH

OH

CH 2OH

C OO

OHH

C

C

H2O PO

PO

C OO

O

C

C

H3

C O

H

O

OH

C

C

H3

C OH

OHH

C POPO

PO = PO32-

NAD+ NADH

Glicose

6-fosfato

Gliceraldeído3-fosfato

1,3 Bisfosfoglicerato

3-Fosfoglicerato

2-Fosfoglicerato

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

Lactato

Glicose

Frutose 6-fosfato

Frutose 1,6 bisfosfato

ADP

ATP

ADP

ATP

ATP

ADP

ADP

ATP

NAD+

NADH

C

H2O

(C6)

(C3)

2 x

Glicólise

2

1

1

1

1

2

2

2

2

2

2

2

2222

1

1

11

1

1Glicose 2 Piruvato, 2ATP, 2NADH

Passos irreversíveis

Participação de ATP/ADP

Redução de NAD+

Hexoquinase (HK)

Fosfofrutoquinase (PFK)

Aldolase

Piruvatoquinase (PK)

N

H

+

C

O

NH2

Nicotinamida(Vitamina B3)

CH2

OH

O

OH

O - P - O -

O_

ON

N

N

N

NH2

CH2

OH

OO - P - O - _

O

Ribose

Ribose

Adenina

OH

NAD+

ESTRUTURA DO NAD+

NAD+ (forma oxidada)

NNicotinamida AAdenina DDinucleotídeo

Uma dieta deficiente em vitamina B3 provoca glossite, dermatite, perda de peso, diarréia, depressão e demência (pelagra)

Nas reações de óxido-redução nas quais participa NAD ocorre a remoção de

DOIS átomos de hidrogênio (H.) (2 H+ e 2e-) do substrato .

Dois elétrons e um próton vão para a coenzima (anel da nicotinamida) e um próton vai para o meio

Substrato reduzido Substrato oxidado + 2H+ + 2e-

NAD+ (oxidado) + 2H+ + 2e- NADH (reduzido) + H+

+N

H

C

O

NH2

NAD+

(oxidado)

N

H H

C

O

NH2 + H+

NADH (reduzido)

2H+ + 2 e-++

NAD+ / NADH + H+

Nota: Outros monossacarídios (frutose, galactose, etc.) também são degradados por este conjunto de reações,

dando duas moléculas de PIRUVATO

REGULAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA

Moduladores alostéricos

Enzima chave: FOSFOFRUTOQUINASE (PFK)

REGULAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA

Na glicólise há produção de 2 moles de ATP por mol de Glicose.

Quando na célula há bastante ATP, a via glicolítica é INIBIDA.

Acumula-se glicose-6P, que será armazenado sob forma de glicogênio (polímero de glicose - próximas aulas).

Na célula, a concentração dos nucleotídios ATP, ADP e AMP está em equilíbrio.

Quando a concentração de ATP é elevada, a concentração de ADP e AMP é baixa, e vice-versa

ATP ↔ ADP ↔ AMP

A via glicolítica é controlada principalmente pela atividade da enzima alostérica FOSFOFRUTOQUINASE

GLICOGÊNIO

ATP

Fosfofrutoquinase (PFK)

Frutose-6-fosfato + ATP Frutose-1,6-bisfosfato + ADP

Fosfofrutoquinase (PFK)

Frutose-6-fosfato + ATP Frutose-1,6-bisfosfato + ADP

Sítio ativo – F6P e ATP

Sítio alostérico – Modulador negativo - ATP

Sítio alostérico – Modulador positivo - AMP

Quando há muito ATP na célula, o ATP liga-se ao sítio alostérico (negativo) e inibe a atividade da PFK. A velocidade da glicólise diminui muito.

PFK é uma enzima alostérica (Tetrâmero)

Como resultado:

- a concentração de ATP diminui e ele se desliga do sítio alostérico negativo

Quando o ATP é utilizado pela célula para realizar “trabalho”, o ATP é hidrolisado a ADP e este em AMP

ATP ADP + Pi

ADP AMP + Pi

ATP ATP

ATP se desliga

- a concentração de AMP aumenta e ele liga-se ao sítio alostérico positivo.

- A via glicolítica volta a funcionar

AMP

AMP

AMP se liga

POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS

GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS

Acetil-CoA (2)

Oxaloacetato (4) Citrato (6)

Isocitrato (6)

Cetoglutarato (5)

Succinato (4)

Fumarato (4)

Malato (4)

GlyAlaSerCys

LeuIleLysPhe

GluAsp

Piruvato (3)

CO 2

CO 2

CO 2

CO 2

Fosfoenolpiruvato (3)

CO 2

Ciclo de Krebs

Lactato

Etanol

Destinos do Piruvato

Destinos do Piruvato

Piruvato Acetil-CoA

Aerobiose

Síntese de alguns AA

Anaerobiose

LactatoCatabolismo

A formação de Acetil-CoA e a síntese de AA serão vistas em aulas futuras

Anaerobiose

Etanol

Oxaloacetato

Quando há suprimento de O2 suficiente, o piruvato formado na glicólise é transformado em Acetil-CoA (próxima aula), sendo totalmente oxidado a CO2 e H2O.

O NADH formado na glicólise é oxidado a NAD+ pelo Oxigênio, com formação de H2O

Piruvato Acetil-CoA

Aerobiose

Piruvato

Anaerobiose

Lactato

Quando não há suprimento de O2 suficiente, o piruvato formado na glicólise é transformado em Lactato, que se acumula na célula

Nesta reação o NADH formado na glicólise é convertido a NAD+.

Formação de Lactato (músculo)

Piruvato + NADH + H+ Lactato + NAD+

Enzima: Desidrogenase lática ou Lactato desidrogenase

CH3-C-COO-

O

CH3-C-COO-

OH

H

Notar a oxidação do NADH formado na glicólise

Lactato

NAD+

No esforço físico intenso - Acúmulo de lactato nos músculos

Em qual atividade haveria maior produção de lactato no músculo: prova de 400m (1,5 minutos) ou maratona (2 horas)?

Conclusão

Problema do Módulo 2 pag. 5 - Produção de lactato no esforço físico.

Para ser entregue dia 29/04

Lactato + NAD+ Piruvato + NADH + H+

Enzima: Desidrogenase lática ou lactato desidrogenase

O lactato produzido no músculo vai sendo liberado para a circulação.

O lactato é captado pelo fígado e lá sofre a reação inversa.

Piruvato (C3)

Acetaldeído (C2)

CO2

Etanol (C2)

NADHNAD+

Algumas leveduras transformam piruvato em ETANOL a partir de Piruvato (Fermentação alcoólica)

Notar que aqui também há oxidação de NADH

Enzima: Álcool desidrogenase

Anaerobiose

O Homem não sintetiza etanol, mas degrada o etanol ingerido nas bebidas alcoólicas (vinho, cerveja, whisky, etc)

O etanol ingerido vai para a circulação e é prontamente absorvido pelas células. No FÍGADO, o etanol é convertido em Acetil-CoA (precursor de gordura – ver nas próximas aulas)

Por isto, etanol em baixas quantidades, engorda !!!

Em quantidades elevadas pode dar cirrose hepática, câncer do fígado, etc !!!

GLICONEOGÊNESE

ou

NEOGLICOGÊNESE

GLICONEOGÊNESE

OU

NEOGLICOGÊNESE

Definição: é a via de biossíntese de Glicose a partir de Piruvato

Esta via faz parte do ANABOLISMO

A Gliconeogênese ocorre no CITOSSOL e principalmente no FÍGADO

A síntese de glicose é importante pois esta é a única fonte de energia utilizada pelo cérebro, eritrócitos e medula renal.

NÓS SINTETIZAMOS GLICOSE !

A Gliconeogênese inicia com o Piruvato

Que pode ser originado a partir de:

- Lactato

- Certos aminoácidos (Ex: Ala, Cys, Gly, Ser)

Lactato

POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS

GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS

Acetil -CoA (2)

Oxaloacetato (4) Citrato (6)

Isocitrato (6)

Cetoglutarato (5)

Succinato (4)

Fumarato (4)

Malato (4)

GlyAlaSerCys

LeuIleLysPhe

GluAsp

Piruvato(3)

CO 2

CO 2

CO 2

CO 2

Fosfoenolpiruvato (3)

CO 2

Ciclo de Krebs

Hexoquinase

Fosfofrutoquinase

Piruvatoquinase

Glicose

Frutose 1,6 bisfosfato

A neoglicogênese é o REVERSO da glicólise, EXCETO no que se refere a três reações IRREVERSÍVEIS

 

1. Obtenção de Piruvato a partir de Lactato

Lactato + NAD+ Piruvato + NADH + H+

Enzima: Desidrogenase lática

Piruvato é o ponto de partida

2. A obtenção de Piruvato a partir de aminoácidos será vista mais adiante

1

Reações diferentes Glicólise x Gliconeogênese

2

3

Reação 1: Transformação de Piruvato a Fosfoenolpiruvato (PEP)

Na síntese de 2 moléculas de Fosfoenolpiruvato (PEP) a partir de 2 moléculas de piruvato há gasto de 2 moléculas de ATP e 2 moléculas de GTP

2 Piruvato 2 Oxaloacetato 2 Foesfoenolpiruvato

Atuam duas enzimas:

Piruvato Carboxilase e PEP Carboxiquinase

1

Reações diferentes Glicólise x Gliconeogênese

2

Frutose-1,6-bisfosfato + H2O Frutose-6-fosfato + Pi

Reação 2: Hidrólise da F1,6 P

1

Reações diferentes Glicólise x Gliconeogênese

2

3

glicose-6-fosfato + H2O glicose + Pi

Reação 3: Hidrólise da G6 P

NOTAS:

1- A glicose-6-fosfatase só está presente no fígado e rins.2- Nestes órgãos, a glicose atravessa a membrana plasmática e é liberada na circulação. 3- A glicose exportada corrige a glicemia.4- Nas demais células, a Glicose-6-fosfato permanece no citossol5- Deficiência na G-6-Pase causa uma doença chamada de von Gierke (grave hipoglicemia).

Glicemia = Concentração de Glicose no sangue; valores normais 70-100 mg/dl.

Resumo

Enzimas que diferem entre a Glicólise e Gliconeogênese

Hexoquinase     Glicose + ATP Glicose-6-fosfato + ADP

Glicose-6-fosfatase     Glicose-6-fosfato + H2O Glicose + Pi

Fosfofrutoquinase (PFK)   Frutose-6-fosfato + ATP Frutose-1,6-bisfosfato + ADP

Frutose-1,6-bisfosfatase Frutose-1,6-bisfosfato + H2O Frutose-6P + Pi

Piruvato quinase

Posfoenolpiruvato +ADP Piruvato + ATP

Piruvato CarboxilasePiruvato + HCO3

- + ATP Oxaloacetato + ADP + P i

PEP Carboxiquinase Oxaloacetato + GTP Fosfoenolpiruvato + GDP + CO2

Glicólise

Glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 piruvato + 2 NADH + 2 ATP

Gliconeogênese

2 piruvato + 2 NADH + 4 ATP + 2 GTP glicose + 2 NAD+ + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi

Glicólise GERA 2 ligações P do ATP.

Gliconeogênese GASTA 6 ligações P do ATP e GTP.

Gasta-se muito mais para sintetizar um mol de glicose

Vejam uso de NAD+ e NADH