GLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICAGLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICA

Profa. Maria Júlia Manso AlvesProfa. Maria Júlia Manso Alves

Metabolismo: catabolismo & anabolismoMetabolismo: catabolismo & anabolismo

Vias metabólicas: produto(s) inicial e final Vias metabólicas: produto(s) inicial e final definidosdefinidos

Enzimas como catalizadoresEnzimas como catalizadores

Presença de cofatores- orgânicos Presença de cofatores- orgânicos (coenzimas, grupos prostéticos) ou (coenzimas, grupos prostéticos) ou inorgânicos (Mg2+, Zn, etc)inorgânicos (Mg2+, Zn, etc)

Regulação da via (etapas irreversíveis)Regulação da via (etapas irreversíveis)

[ATP + ADP + AMP] - constante[ATP + ADP + AMP] - constante

ATP

GlicóliseGlicólise

Glicólise: glyky- doce; lise- quebraGlicólise: glyky- doce; lise- quebraPrimeira via metabólica elucidada.Primeira via metabólica elucidada.Eduard Buchner (1897)- fermentação em extratos de leveduraEduard Buchner (1897)- fermentação em extratos de leveduraFritz Lipmann & Herman Kalchar (1941)- papel de compostos Fritz Lipmann & Herman Kalchar (1941)- papel de compostos ricos em energia- ATPricos em energia- ATPVia desvendada- ~40- Embden, Meyerhof, Neuberg, Parnas, Via desvendada- ~40- Embden, Meyerhof, Neuberg, Parnas, Warburg, G. Cori, C. CoriWarburg, G. Cori, C. CoriGlicólise é universal e tem papel central no catabolismo de Glicólise é universal e tem papel central no catabolismo de glicose.glicose.Em alguns organismos ou células é preferencial ou exclusiva: Em alguns organismos ou células é preferencial ou exclusiva: cérebro, retina, hemácias, córnea(mamíferos), tubérculos de cérebro, retina, hemácias, córnea(mamíferos), tubérculos de batata e outras plantas aquáticas, alguns microorganismos batata e outras plantas aquáticas, alguns microorganismos aeróbicos. aeróbicos. Poucas mitocôndrias: medula renal, leucócitos, testículo, Poucas mitocôndrias: medula renal, leucócitos, testículo, fibras musculares brancas fibras musculares brancas Aeróbicos facultativos: levedos, bactériasAeróbicos facultativos: levedos, bactérias

Via glicolíticaVia glicolítica

Fase preparatória- gasto de energia (ATP)Fase preparatória- gasto de energia (ATP)

Fase de produção de energia: ou na Fase de produção de energia: ou na formação de ATPformação de ATP

Etapa de comprometimentoEtapa de comprometimento

Via glicolítica- hexoquinase (1)- etapa de Via glicolítica- hexoquinase (1)- etapa de comprometimentocomprometimento

Hexoquinase- cataliza a fosforilação de outras hexoses (frutose, Hexoquinase- cataliza a fosforilação de outras hexoses (frutose, galactose, manose)galactose, manose)Hexoquinase D ou glucoquinase- hepatócitosHexoquinase D ou glucoquinase- hepatócitosSolúvel, citosólicaSolúvel, citosólica

IsomeraseIsomerase (2) (2)

Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) (3)(3)

Algumas bactérias e protistas utilizam pirofosfato (PPi) e não Algumas bactérias e protistas utilizam pirofosfato (PPi) e não ATP nessa etapa como doador de fosfato.ATP nessa etapa como doador de fosfato.PFK-1 é importante enzima regulatória dessa viaPFK-1 é importante enzima regulatória dessa via

Aldolase (4)Aldolase (4)

Aldolase de alguns microorganismos é dependente Aldolase de alguns microorganismos é dependente de Zn de Zn 2+2+

Triose fosfato isomeraseTriose fosfato isomerase

(C-1, C-2, C-3) = (C-6, C-5, C-4) da glicose(C-1, C-2, C-3) = (C-6, C-5, C-4) da glicose

Gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase Gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase (6)(6)

Primeira reação que leva a conservação de Primeira reação que leva a conservação de energia como ATPenergia como ATPAnidrido- acilfosfatoAnidrido- acilfosfato

Formação de 1,3 bisfosfoglicerato Formação de 1,3 bisfosfoglicerato (6)(6)

Fosfoglicerato quinase (7)Fosfoglicerato quinase (7)

Fosforilação em nível de substrato (x Fosforilação em nível de substrato (x fosforilação oxidativa)fosforilação oxidativa)

Fosfoglicerato mutase (8)Fosfoglicerato mutase (8)

Reação em duas etapas- com formação de 2,3-Reação em duas etapas- com formação de 2,3-bisfosfoglicerato- BPG- traços nas célulasbisfosfoglicerato- BPG- traços nas célulasEritrócitos- 5mM BPG- regula afinidade de Hb a O2Eritrócitos- 5mM BPG- regula afinidade de Hb a O2

Enolase (9)Enolase (9)

Piruvato quinase (10)Piruvato quinase (10)

Enzimas após Enzimas após quebra de quebra de células- diluição células- diluição de 100-1000xde 100-1000xComplexos Complexos multienzimáticomultienzimáticos (ligação não s (ligação não covalente)- covalente)- fosfofrutoquinasfosfofrutoquinase e aldolase- e e aldolase- ligam-se a ligam-se a actina- actina- aproximaçãoaproximação

Equação geral da glicóliseEquação geral da glicólise

Glicose + xNADGlicose + xNAD++ + xP + xPii + xADP + xADP

Piruvato + xNADH + xH+ xATP + xH2OPiruvato + xNADH + xH+ xATP + xH2O

Rendimento:Rendimento:

Glicose = COGlicose = CO22 + H + H22O -2840kJ/molO -2840kJ/mol

ATP= ADP + PATP= ADP + Pii -146kJ/mol -146kJ/mol

Glicólise em células tumoraisGlicólise em células tumorais

Tumor sólido- transporta e consume mais Tumor sólido- transporta e consume mais glicose (~10 x) glicose (~10 x)

Hipóxia (suprimento de oxigênio baixo)- Hipóxia (suprimento de oxigênio baixo)- antes da formação de novos vasos antes da formação de novos vasos (angiogênese)- células a mais de 100-200 (angiogênese)- células a mais de 100-200 µm µm dos capilares dependem de glicólisedos capilares dependem de glicólise

Alguns tumores aumentam enzimas da via, Alguns tumores aumentam enzimas da via, inclusive de hexoquinase (não inibida por inclusive de hexoquinase (não inibida por glicose-6-fosfato)glicose-6-fosfato)

Fermentação Fermentação láticalática

Lactato no Lactato no músculo- vai para o músculo- vai para o fígadofígado

Lactobacilos, Lactobacilos, estreptococos- estreptococos- lactato- queda de lactato- queda de pH, precipitação de pH, precipitação de caseina no leite- em caseina no leite- em condições condições controladas, yogurt, controladas, yogurt, queijo.queijo.

Fermentação alcoólica

Fermentação alcoólicaFermentação alcoólicaFermentação láticaFermentação láticaClostridium Clostridium acetobutyricum- acetobutyricum- fermenta amido a fermenta amido a butanol e acetona butanol e acetona (Chaim Weizmann (Chaim Weizmann 1910)1910)Produtos de Produtos de microorganismos- microorganismos- fórmico, acético, fórmico, acético, propiônico, butírico, propiônico, butírico, succínico,glicerol, succínico,glicerol, etanol, isopropanol, etanol, isopropanol, butanolbutanol

Regulação do Regulação do catabolismo de catabolismo de

carboidratoscarboidratos

Organismo Organismo não em não em equilíbrio equilíbrio com o com o ambiente- ambiente- mas em mas em “steady “steady state”state” - - composição composição do do organismo organismo constante- constante- homeostasehomeostase

Regulação da glicóliseRegulação da glicólise

Piruvato quinasePiruvato quinase:fosfoenolpiruvato piruvato:fosfoenolpiruvato piruvatoPelo menos 3 isoenzimas. Inibição: ATP, acetil Pelo menos 3 isoenzimas. Inibição: ATP, acetil

CoA, ácidos graxos de cadeia longa. CoA, ácidos graxos de cadeia longa. Ativação: fru 1,6-bisfosfato (fígado) Ativação: fru 1,6-bisfosfato (fígado)

HexoquinaseHexoquinase: hexose hexose-6P: hexose hexose-6PKm 0,1 mM, inibida por Glc-6-PKm 0,1 mM, inibida por Glc-6-PGlucoquinaseGlucoquinase (fígado): Glc Glc-6-P (fígado): Glc Glc-6-P Km 10 mM, inibida por Fru-6-P.Km 10 mM, inibida por Fru-6-P.Nota: Glc sangue- 5mMNota: Glc sangue- 5mM Fosfofrutoquinase-1Fosfofrutoquinase-1: Fru-6-P Fru-1,6 bis-P: Fru-6-P Fru-1,6 bis-P

Fosfofrutoquinase-1Fosfofrutoquinase-1

4 subunidades4 subunidades

Cada Cada subunidade subunidade com atividade com atividade enzimática enzimática independenteindependente

Fosfofrutoquinase-2/frutose 2,6- bisfosfataseFosfofrutoquinase-2/frutose 2,6- bisfosfatase

2 ações enzimáticas em domínios diferentes, na mesma 2 ações enzimáticas em domínios diferentes, na mesma enzimaenzima

Fosfofrutoquinase 2 para distinguir da fosfofrutoquinase Fosfofrutoquinase 2 para distinguir da fosfofrutoquinase 1 (glicólise)1 (glicólise)

Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 6-fosfato + ATP

Fosfofrutoquinase 2 Fosfofrutoquinase 2 (desfosforilada)(desfosforilada)

Frutose 2,6 bisfosfato + ADPFrutose 2,6 bisfosfato + ADP

Frutose 2,6-bisfosfato + HFrutose 2,6-bisfosfato + H22O O

Frutose 2,6-Frutose 2,6-bisfosfatasebisfosfatase (fosforilada) (fosforilada)

Frutose 6- fosfato + PiFrutose 6- fosfato + Pi

Digestão de polissacarídios da Digestão de polissacarídios da dietadieta

αα-amilase-amilase (boca)- quebra ligações internas de (boca)- quebra ligações internas de amido: pequenos polissacarídios a amido: pequenos polissacarídios a oligossacarídios. Inativa a baixo pH.oligossacarídios. Inativa a baixo pH.αα-amilase-amilase (intestino delgado), secretada pelo (intestino delgado), secretada pelo pâncreas- hidroliza até maltose (Glc pâncreas- hidroliza até maltose (Glc αα1,4 Glc), 1,4 Glc), dextrinas (fragmentos de amilopectina contendo dextrinas (fragmentos de amilopectina contendo ramos ramos αα1,6Glc)1,6Glc)Epitélio intestinal-Epitélio intestinal-(brush border)- digere maltose, (brush border)- digere maltose, dextrinas e outros dissacarídios até dextrinas e outros dissacarídios até monossacarídios:dextrinase, maltase, lactase, monossacarídios:dextrinase, maltase, lactase, sucrase, trealase .sucrase, trealase .

Células epiteliais do intestinoCélulas epiteliais do intestino

Dextrina + nH2O n D-Glc (dextranase)Dextrina + nH2O n D-Glc (dextranase)Maltose + H2O 2D-Glc (maltase)Maltose + H2O 2D-Glc (maltase)Lactose + H2O D-Gal + D- Glc (lactase)Lactose + H2O D-Gal + D- Glc (lactase)Sacarose + H2O D-Fru + D-Glc (sucrase)Sacarose + H2O D-Fru + D-Glc (sucrase)Trealose + H2O 2D-Glc (trealase)Trealose + H2O 2D-Glc (trealase)

LactaseLactase

Anti-lactase: Anti-lactase: células células epiteliais do epiteliais do intestino.intestino.

Tolerante/não Tolerante/não tolerante (b) tolerante (b)

Lactose no Lactose no Intestino Intestino grosso grosso transformado transformado por bactérias por bactérias em produtos em produtos que dão dor e que dão dor e diarréiadiarréia

Degradação de outros carboidratosDegradação de outros carboidratos

galactosegalactose

frutosefrutose

Reações de descarboxilação ou de Reações de descarboxilação ou de fixação de CO2fixação de CO2

TPP- coenzima derivada de vitamina B1TPP- coenzima derivada de vitamina B1Papel na quebra de ligações adjacentes a grupo carbonila- Papel na quebra de ligações adjacentes a grupo carbonila- descarboxilação de cetoácidosdescarboxilação de cetoácidos

Qual o produto inicial e final da via glicolítica? Forneça a Qual o produto inicial e final da via glicolítica? Forneça a equação geral.equação geral.Quais as etapas irreversíveis?Quais as etapas irreversíveis?Quais as reações de óxido-redução que envolvem Quais as reações de óxido-redução que envolvem NAD/NADH?NAD/NADH?Quais as reações que ocorrem com gasto de ATP? Quais as reações que ocorrem com gasto de ATP? Quais produzem ATP?Quais produzem ATP?Qual o rendimento da via glicolítica?Qual o rendimento da via glicolítica?Quais os produtos de fermentação lática e de alcoólica? Quais os produtos de fermentação lática e de alcoólica? Forneça as reações.Forneça as reações.Como a via é regulada? Forneça as reações.Como a via é regulada? Forneça as reações.Quais as vitaminas envolvidas?Quais as vitaminas envolvidas?Como outros acúcares entram na via glicolítica?Como outros acúcares entram na via glicolítica?