Glicólise

Profa. Alana Cecília

Metabolismo da Glicose

Nutrientes estocadosAlimentos ingeridosFótons solares

Vias de reações

catabólicas (exergônicas)

Vias de reações

anabólicas (endergônicas)

Trabalho osmótico

Trabalho mecânico

Biomoléculas complexas

outro trabalho celular

Metabolismo: se refere a todas as reações químicas que ocorrem dentro de um organismo.

As reações anabólicas e catabólicas ocorrem simultaneamente nas células.

ObjetivosObjetivos: Compreender a Glicólise e a Oxidação do Piruvato, como etapas da respiração celular

Relacionar estas vias Metabólicas com a Produção de Energia Do Organismo

Introdução A Níveis Macroscópicos o atleta parte, A Níveis Macroscópicos o atleta parte, corre e corta corre e corta a meta. a meta. E a Nível E a Nível Microscópico Microscópico o que é que o que é que acontece?acontece?

Introdução- - Células Células do cérebro do cérebro (Cons. (Cons.

Energético moderado),Energético moderado),

- - Glóbulos vermelhosGlóbulos vermelhos (não possuem (não possuem

mitocôndrias, mitocôndrias, apresentam apresentam necessidades necessidades energéticas elevadas)energéticas elevadas)

IntroduçãoEnergia - alimentos. Energia - alimentos. (Heterotróficos)(Heterotróficos)

A Glicólise, funciona assim A Glicólise, funciona assim Como o primeiro e principal Como o primeiro e principal Processo de degradação da Processo de degradação da glicose, uma molécula glicose, uma molécula potencialmente energética.potencialmente energética.

Algumas Considerações Históricas:Algumas Considerações Históricas:No decurso da primeira metade do séc. XX, a Glicólise foi estudada por alguns dos mais renomeados Bioquímicos: 1860: Pasteur postula que a Fermentação é

catalisada por enzimas indissociáveis das estruturas celulares 1897: Buchner descobre que as enzimas da fermentação podem atuar independemente das estruturas celulares 1905: Harden e Young identificam uma Hexose bisfofato como intermediaria da Glicólise e verificaram a necessidade de certas coenzimas (NAD, ADP e ATP) Anos 30: Embden postulou a separação da frutose 1,6 - Bisfosfato 1938 – Warburg et al. Demonstraram a capacidade de conservar energia sob a forma de ATP

DefiniçãoDefinição::

GlycolysisGlycolysis tem a sua origem no Grego em que glykglyk = Doce + LysisLysis = Dissolução

Atualmente podemos definir a Glicólise como a sequência sequência de reações que converte a de reações que converte a GlicoseGlicose em em PiruvatoPiruvato, , havendo a produção de havendo a produção de Energia sob a forma de Energia sob a forma de ATPATP

Onde Onde OcorreOcorre A A Glicólise?Glicólise?

Resposta:No Citoplasma das Células

Pode Ocorrer Pode Ocorrer Em Dois meios Em Dois meios diferentesdiferentes

Anaerobiose

Aerobiose

O produto final é Piruvato que posteriormente é fermentado em Acido Láctico ou Etanol O produto final é o piruvato que depois, por processos posteriores à glicólise, é oxidado em CO2 e H2O

Esquema Geral da Esquema Geral da GlicóliseGlicólise

2 açúcares de 3 C

1 açúcar de 6 C

A partir deste ponto as reações são duplicadas

2 moléculas de Piruvato (3C)

Saldo

2 moléculas de ATP

2 moléculas de NADH

Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2HGlicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H22O O

Importância da GlicóliseImportância da Glicólise

1 – Principal meio de degradação da Glicose1 – Principal meio de degradação da Glicose2 – Obtenção de Energia mesmo em condições 2 – Obtenção de Energia mesmo em condições AnaeróbiasAnaeróbias3 – Permite a degradação da Frutose e da 3 – Permite a degradação da Frutose e da GalactoseGalactose

Principais Razões:Principais Razões:

• Outras Razões:-Os tecidos têm necessidade de transformar a energia contida na glicose em ATP-A Glicólise é fundamental para a produção de Acetil-CoA-A Glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, contribuindo o seu estudo para a melhor compreensão dos processos enzimáticos e de metabolismo intermediário

Etapas Da GlicóliseEtapas Da Glicólise

- A Glicólise divide-se em - A Glicólise divide-se em duas partes principais:duas partes principais:

1- Ativação ou 1- Ativação ou Fosforilação da Fosforilação da GlicoseGlicose2- 2- Transformação Transformação do Gliceraldeído do Gliceraldeído em Piruvatoem Piruvato

Fosforilizão da GlicoseFosforilizão da GlicoseNesta Primeira Fase temos:Nesta Primeira Fase temos:

- Utilização de - Utilização de ATP ATP (2 Moléculas) (2 Moléculas)

- Formação de duas - Formação de duas Moléculas de Moléculas de Triose-Fosfato: Triose-Fosfato: Dihidroxicetona Dihidroxicetona Fosfato e Fosfato e Gliceraldeído Gliceraldeído 3- 3-FosfatoFosfato

• Glicose Glicose + ATP + ATP Glicose -6-Fosfato + ADP Glicose -6-Fosfato + ADP

A Glicose é uma molécula quimicamente A Glicose é uma molécula quimicamente inerte, assim para se iniciar a sua degradação é inerte, assim para se iniciar a sua degradação é necessário que seja ativadanecessário que seja ativada

Gasto de Energia

Depois de entrar na Célula a Glicose é Depois de entrar na Célula a Glicose é fosforilada pela Hexoquinase produzindo Glicose-fosforilada pela Hexoquinase produzindo Glicose-6-P pela transferência do Fosfato Terminal do 6-P pela transferência do Fosfato Terminal do ATP para o grupo Hidroxila da GlicoseATP para o grupo Hidroxila da Glicose

Reacção irreversívelReacção irreversível

Permite a entrada da Glicose no Metabolismo Permite a entrada da Glicose no Metabolismo Intracelular dado que Glicose-6-P não é Intracelular dado que Glicose-6-P não é transportado através da membrana Plasmática transportado através da membrana Plasmática

• Glicose -6- Fosfato Glicose -6- Fosfato Frutose -6- FosfatoFrutose -6- Fosfato

Conversão da Glicose -6- Conversão da Glicose -6- Fosfato em Frutose -6- Fosfato Fosfato em Frutose -6- Fosfato pela Glicose 6P Isomerasepela Glicose 6P Isomerase

Gasto de Energia

• Frutose -6-P + ATP Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + Frutose 1,6-BiFosfato + ADPADP

Gasto de Energia

∞ A Frutose -6-P é Fosforilada a A Frutose -6-P é Fosforilada a Frutose -1,6-Bifosfato pela Frutose -1,6-Bifosfato pela Fosfofrutoquinase Fosfofrutoquinase

• Frutose 1,6-BiFosfato Frutose 1,6-BiFosfato Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona FosfatoFosfato

Gasto de Energia

× A Frutose 1,6- Bifosfato é A Frutose 1,6- Bifosfato é dividida pela aldolase em duas dividida pela aldolase em duas trioses fosfatadas ficando cada trioses fosfatadas ficando cada uma com um fosfatouma com um fosfato

× As duas trioses são: As duas trioses são: Gliceraldeído 3-Fosfato e a Gliceraldeído 3-Fosfato e a Dihidroxicetona FosfatoDihidroxicetona Fosfato

• Gliceraldeído 3-P Gliceraldeído 3-P Dihidrocetona Fosfato Dihidrocetona Fosfato

Ø As Duas trioses são interconvertíveis por As Duas trioses são interconvertíveis por uma reação reversível catalizada pela uma reação reversível catalizada pela Triose Fosfato IsomeraseTriose Fosfato Isomerase

Ø A Aldolase e a Isomerase A Aldolase e a Isomerase estabelecem equilíbrio estabelecem equilíbrio assinalado no Esquema da assinalado no Esquema da Esquerda:Esquerda:Ø Só o Gliceraldeído é Só o Gliceraldeído é Substrato das reações Substrato das reações seguintes, por isso o seguintes, por isso o isômero assegura que isômero assegura que todos os 6 Carbonos todos os 6 Carbonos Derivados da Glicose Derivados da Glicose podem Prosseguir na podem Prosseguir na Via GlicolíticaVia Glicolítica

Transformação do Gliceraldeído Transformação do Gliceraldeído em Piruvatoem Piruvato

Nesta Nesta Segunda Fase Segunda Fase temos:temos:- Formação - Formação de ATPde ATP- Oxidação da - Oxidação da Molécula do Molécula do Gliceraldeído Gliceraldeído 3-P3-P- Redução do - Redução do NAD+NAD+- Formação - Formação do Ácido do Ácido PirúvicoPirúvico

• Gliceraldeído 3-P + NAD + PiGliceraldeído 3-P + NAD + Pi 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH + H+ H

φ O Gliceraldeído 3-P é Convertido num O Gliceraldeído 3-P é Convertido num Composto intermédiário potencialmente Composto intermédiário potencialmente energéticoenergéticoφ Enzima: Gliceraldeído 3-P Desidrogenase Enzima: Gliceraldeído 3-P Desidrogenase

φ Grupo Aldeído (-CHO) oxidado em Grupo Grupo Aldeído (-CHO) oxidado em Grupo Carboxílico (-COOH)Carboxílico (-COOH)

φ Grupo Carboxílico formado, forma uma Grupo Carboxílico formado, forma uma ligação Anídrica com o fosfatoligação Anídrica com o fosfato

φ O NADH intervirá na Formação de ATPO NADH intervirá na Formação de ATP

φ O Grupo Fosfato deriva de um Fosfato O Grupo Fosfato deriva de um Fosfato InorgânicoInorgânico

Produção de Energia

ESTRUTURA DO NADESTRUTURA DO NADNicotinamida adenina Nicotinamida adenina

dinucleotídiodinucleotídioNAD+ NAD+ (oxidada)(oxidada)

NADH (reduzida)NADH (reduzida)

• 1-3 Bisfosfoglicerato + ADP1-3 Bisfosfoglicerato + ADP 3-Fosfoglicerato + ATP 3-Fosfoglicerato + ATP

Ω Formação de Formação de ATPATP

Ω Enzima: Fosfoglicerato Enzima: Fosfoglicerato QuinaseQuinase

Ω Fosforilação ao Nível do Fosforilação ao Nível do SubstratoSubstrato

Produção de Energia

• 3-Fosfoglicerato 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato 2-FosfogliceratoProdução de Energia

Ж O 3-Fosfoglicerato é O 3-Fosfoglicerato é Isomerado a 2-Fosfoglicerato Isomerado a 2-Fosfoglicerato pela Fosfoglicerato Mutase pela Fosfoglicerato Mutase

• 2-Fosfoglicerato2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H O Fosfoenolpiruvato + H O2 2 Produção de Energia

© Há Desidratação e Há Desidratação e redistribuição da Energiaredistribuição da Energia

© A Enzima Responsável é a A Enzima Responsável é a EnolaseEnolase

• Fosfoenolpiruvato + ADPFosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + Piruvato + ATPATP

Produção de Energia

Ultima ReaçãoUltima Reação É Catalizada pela Piruvato QuinaseÉ Catalizada pela Piruvato Quinase

Transferencia do Grupo Fosfato do Transferencia do Grupo Fosfato do Fosfoenolpiruvato para o ADPFosfoenolpiruvato para o ADP

Produto Produto intermédio intermédio Enol-Piruvato que é Enol-Piruvato que é Convertido à forma Convertido à forma Ceto PiruvatoCeto Piruvato

Reação Exorgónica IrreversívelReação Exorgónica Irreversível

Controle Da Controle Da GlicóliseGlicólise

A necessidade glicolítica varia de acordo com os diferentes estados fisiológicosO grau de conversão de Glicose para o Piruvato é regulado, de acordo com as necessidades celulares

Controle Da Controle Da GlicóliseGlicólise O Controle a Longo PrazoLongo Prazo da Glicólise, particularmente no fígado, é efetuado a partir de alterações na quantidade de Enzimas glicolíticas. Isto terá reflexos nas taxas de síntese e degradação O Controle a Curto PrazoCurto Prazo é feito por alteração alostérica (concentração de Produtos) reversível das enzimas e também pela sua fosforilação.As enzimas de controle são as que catalisam as reações irreversíveis:

-Hexoquinase-Fosfofrutoquinase-Piruvato quinase

O Piruvato pode seguir dois dois caminhos diferentescaminhos diferentes após a sua Formação, dependendo das conduções do meio:

Em condições Anaeróbicascondições Anaeróbicas:- Formam-se produtos de Fermentação (Etanol e CO2 no caso da fermentação Alcoólica; Ácido Láctico na Fermentação Láctica). Em condições Aeróbicascondições Aeróbicas:- Forma-se o Acetil-CoA que vai entrar no Ciclo de Krebs

Feita por organismos anaeróbicos (o O2 é tóxico e mortal para eles).

Os anaeróbios não possuem as enzimas responsáveis pelas reações químicas do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória.

Outros organismos, como o levedo da cerveja ou a célula muscular possuem esse aparato enzimático, mas na falta de O2 podem realizar a fermentação. São os anaeróbicos facultativos.

Aqui, a quebra da glicose termina na glicólise. Não havendo O2 ou não sendo possível utilizá-lo, outra molécula terá de receber os átomos de hidrogênio.

O produto final depende do aparato enzimático da célula e pode ser: álcool etílico, ácido acético, ácido lático ou ácido butírico.

Aqui, a glicose não é totalmente oxidada a gás carbônico e água e a fermentação só libera 5% da molécula de glicose, produzindo apenas 2ATPs.

Os lactobacilos fermentam a glicose a ácido láctico, que coagula o leite, formando uma coalhada ou iogurte.

Esse ácido é formado quando os hidrogênios retirados da glicose são recebidos pelo ácido pirúvico.

Fermentação lácticaApós a Glicólise o ácido pirúvico é reduzido ao combinar-se com os hidrogenios

transportados pelo NADH originando-se ácido láctico C3H6O3.

2C3H4O3 + NADH ---------> 2C3H6O3 + NAD+

Se a célula muscular estiver em exercício rigoroso, mais fermentação láctica será realizada;

O produto final é o ácido láctico, que causa dor e fadiga muscular;

Este ácido láctico é depois conduzido pela corrente sanguínea até o fígado, onde será transformada em ácido pirúvico e este é transformado em glicose (gliconeogênese).

Realizado pelo Saccharomyces cerevisae; Aqui, o ácido pirúvico é descarboxilado antes de

receber os hidrogênios do NADH + H+; Assim, são produzidos gas carbônico e álcool

etílico; Se houver muito oxigênio, no entanto, a bactéria

não realizará fermentação e não haverá formação de álcool para a cerveja e o champagne.

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