Metabolismo de Glicídios Lucas Balinhas

Mozer Ávila Patrícia Mattei

Uriel Londero

Pelotas, abril 2015

Universidade Federal de Pelotas Núcleo de Pesquisa, Ensino e Extensão em Pecuária

Doenças Metabólicas

E a estrela do dia é...

GLICOSE

Papeis da glicose

Glicose

Oxidação pela glicólise

Síntese de polímeros estruturais

Armazenamento

Oxidação pela via das

pentoses

fosfato

O que é a glicólise?

Via metabólica que compreende 10 etapas de diferentes reações enzimáticas, com o objetivo de oxidar a glicose a piruvato, na qual parte da energia livre da

glicose é conservada na forma de ATP e NADH.

Importância da glicólise

o Via central quase universal do catabolismo da glicose;

o Única fonte de energia metabólica para alguns tecidos e células de mamíferos

(eritrócitos, medula renal, cérebro)

Gasto Produção TOTAL

ATP 2 4 2

NADH 2 2

o Produz poucos ATP’s, mas inicia a oxidação da glicose; produz

NADH, que será levado para a CR para produção de ATP e produz compostos intermediários para

outras vias;

De onde vem a glicose para a glicólise?

Glicose

Dieta

Gliconeogênese

Outros sacarídeos

Reservas

1 Conversão da glicose em glicose-6-fosfato 1

Transferência do fosfato do ATP para a glicose

Por que esse ATP é gasto? P tem carga negativa e não passa pela camada bilipídica (apolar)...fica

aprisionada na célula. Todos intermediários subsequentes são fosforilados.

1 ATP

Conversão da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato 2

Por que converter glicose em frutose? Reação de preparação: a frutose é uma molécula mais simétrica, a nas fases

seguintes vai originar duas moléculas – processo facilitado

Conversão de glicose em frutose: isômeros

Conversão da frutose 1-fosfato a frutose 1-6-bifosfato 3

1 ATP

Transferência do fosfato do ATP para a frutose

Por que converter frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bifosfato? Reação de preparação: tornar a molécula ainda mais simétrica

Conversão da frutose 1,6 – bifosfato a

di-hidroxicetona fosfato e gliceraldeído 3-fosfato 4

A molécula de di-hidroxiacetona tem de ser convertida a gliceraldeído 3-fosfato...

Fase 4 em diante: tudo vezes dois!!!

Conversão da di-hidroxicetona fosfato

a gliceraldeído 3-fosfato 5

Rearranjo da posição das ligações Rearranjo da posição das ligações

Conversão do gliceraldeído 3-fosfato a 1,3-bifosfoglicerato 6

Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase

2 2

2

Conversão do gliceraldeído 3-fosfato a 1,3-bifosfoglicerato 6

Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase

Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=fOUjDY7gIWw

Por que a reação ocorre em duas fases?

Porque quando o Pi está livre, desligado de uma mol rica em energia (ATP), não tem energia suficiente para ser ligado ao gliceradeído diretamente.

1º passo: oxidar o gliceraldeído Nível de energia diminui

Enzima: acopla as duas reações, formando um composto intermediário que guarda a energia de oxidação e torna possível a reação

2º passo: entrada do Pi

Conversão do 1,3-bifosfoglicerato em 3-fosfoglicerato 7

2 ATP

Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato 8

Muda o P de posição

Por que muda o P de posição? P tem carga negativa...O também. Repulsão de cargas para tornar a

saída do P favorável

Conversão do 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato 9

Esse rearranjo das ligações provoca uma redistribuição de elétrons na molécula...tornando a presença do P “desfavorável”

Enolase

Reação de desidratação

Conversão do fosfoenolpiruvato em piruvato 10

2 ATP

2

Piruvato cinase

Balanço energético

Gasto Produção TOTAL

ATP 2 4 2

NADH 2 2

Fase 1 a 5: Investimento de energia (consumo de 2 ATP’s)

Fase 6 a 10: Compensação de energia (produção de 4 ATP’s e 2 NADH)

Regulação da glicólise

3 principais pontos de controle:

HEXOCINASE

FOSFOFRUTOCINASE

PIRUVATOCINASE

FOSFOFRUTOCINASE

Regulação pela fosfofrutocinase

Frutose 6-fosfato Frutose 1,6-bifosfato

VEL

OC

IDA

DE

FRUTOSE 6-FOSFATO

POUCO ATP

MUITO ATP FRUTOSE 6-FOSFATO

FRUTOSE 6-FOSFATO

FRUTOSE 6-FOSFATO

FRUTOSE 6-FOSFATO

FRUTOSE 6-FOSFATO

FRUTOSE 6-FOSFATO

FRUTOSE 6-FOSFATO

FRUTOSE 6-FOSFATO

* Regulação pela

quantidade de ATP

* Regulação pela queda do

pH *Regulação

pelo acúmulo do citrato

Regulação pela hexocinase

3 principais reguladoras:

HEXOCINASE

FOSFOFRUTOCINASE

PIRUVATOCINASE

FOSFOFRUTOCINASE

HEXOCINASE

Regulação pela hexocinase

A HEXOCINASE É INIBIDA PELO SEU PRODUTO, A GLICOSE 6-FOSFATO

GLICOSE GLICOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6F FRUTOSE 1,6-BIF GLICOSE 6-FOSFATO GLICOSE 6-FOSFATO GLICOSE 6-FOSFATO GLICOSE 6-FOSFATO

FRUTOSE 6F FRUTOSE 6F FRUTOSE 6F FRUTOSE 6F

HEXOCINASE FOSFOFRUTOCINASE

Regulação pela hexocinase

3 principais reguladoras:

HEXOCINASE

FOSFOFRUTOCINASE

PIRUVATOCINASE

HEXOCINASE

PIRUVATOCINASE

o Inibida pela quantidade de ATP o Inibida pelo acúmulo de alanina

Destinos do Piruvato

Piruvato

Ciclo de Krebs

Fermentação Gliconeogênese

Fermentação

o Condições anaeróbicas

Estratégia de restauração do NAD+ para abastecer a glicólise

o Condição de aerobiose em células que não possuem mitocôndrias

Fermentação láctica

Fermentação alcoólica

Fermentação Láctica

o Tecidos dos animais o Pouco O2

Pode ser reutilizado para a glicólise

Fermentação Láctica

Como fica o equilíbrio [NADH/NAD+]?

Glicose

2 Piruvato 2 Lactato 2NADH

2NAD+

Fermentação Láctica

Lactato

Lactato Glicose

2 ATP O limitante da atividade é a acidificação nos músculos e no sangue

Fermentação Alcoólica

Glicose + 2ADP + 2Pi → 2 etanol + 2CO2 + 2ATP + 2H2O

No fígado, o etanol é oxidado com redução de NAD+ a NADH

A gliconeogênese e glicólise não são exatamente idênticas...

A gliconeogênese não ocorre só no citosol;

Sete das dez reações da glicólise são reversíveis e inversas às da gliconeogênese;

As 3 restantes são irreversíveis, sendo necessárias enzimas e reações diferentes.

Formação de glicose a partir de piruvato e compostos de 3 ou 4 carbonos

Reações irreversíveis que distinguem a gliconeogênese da glicólise

1. Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP)

2. Conversão da frutose 1,6-bifosfato em frutose 6-fosfato

3. Conversão da glicose 6-fosfato em glicose

Conversão do piruvato a fosfoenolpiruvato (PEP)

Piruvato + ATP + GTP + HCO3- → PEP + ADP + GDP + P1 + CO2

1

2 vias: piruvato ou alanina/lactato

Frutose-1,6-bifosfato → Frutose-6-fosfato

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

2

Glicose-6-fosfato → Glicose

Glicose-6-fosfato + H2O→ Glicose + Pi

3

Gliconeogênese

Gliconeogênese

2 Piruvato + 4 ATP + 2NADH + 2H+ + 4H2O → glicose + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+

Assegurar a irreversibilidade

Intermediários do CK, com 4, 5 ou 6 carbonos podem ser utilizados na gliconeogênese

Aminoácidos são gliconeogênicos (exceto lisina e leucina)

Animais não são capazes de converter ácidos graxos em glicose; Mas o glicerol sim, que é utilizado na gliconeogênese

Via das pentoses fosfato

Também conhecida como : o Desvio das Pentoses; o Desvio das Hexoses Monofosfato; o Via do Fosfogluconato.

A via das pentoses tem duas funções básicas

A via das pentoses é ativada no fígado, glândula mamária, tecido adiposo e nas hemácias. É uma via citoplasmática e anaeróbica.

Produção de pentoses – produz ribose 5-fosfato para a síntese de nucleotídeos componentes do ácidos nucléicos que formam o DNA);

Produção de NADPH que é um agente redutor utilizado para a síntese de ácido graxos e dos esteroides (colesterol e seus

derivados), e para contrapor os efeitos deletérios dos radicais de oxigênio (exemplo das hemácias)

Glicólise e a via das pentoses fosfato

Ribose-5-fosfato

Frutose-6-fosfato

Gliceraldeido-3-fosfato

A via das pentoses fosfato pode ser dividida em duas etapas

As duas vias apesar de diferentes, estão intimamente ligadas

através de compostos comuns: glicose 6-fosfato, frutose 6- fosfato e gliceraldeído 3-fosfato.

Fase oxidativa – produção de pentoses-fosfato e NADPH

Fase não oxidativa- produção de intermediários para a via glicolítica.

Ex: formação de frutose 6- fosfato e gliceraldeído 3-fosfato - intermediários da glicólise

Via das pentoses fosfato

Glicólise e a via das pentoses fosfato

Fase oxidativa

Fase não oxidativa

Fase não oxidativa

Glicólise e a via das pentoses fosfato

VIAS QUE REQUEREM NADPH

SÍNTESE

Biossíntese de ácidos graxos

Biossíntese de colesterol

Biossíntese de neurotransmissores

Biossíntese do nucleotídeo

DESINTOXICAÇÃO

Redução da glutationa oxidada

Citocromo P450 monoxigenae

Glicólise e a via das pentoses fosfato

TECIDOS COM VIAS ATIVAS PELA PENTOSE FOSFATO

TECIDOS FUNÇÃO

Glândula adrenal Síntese de esteróides

Fígado Síntese de ácidos graxos e colesterol

Tecido adiposo Síntese de ácidos graxos

Ovarios Síntese de esteróides

Glândula mamária Síntese de ácidos graxos

Metabolismo do Glicogênio

Glicose armazenada na forma de glicogênio

Ocorre no citosol, utilizando a glicose excedente

Glicogênese

GLICOSE GLICOGÊNIO

Glicose – 6 – fosfato Glicose – 1 – fosfato

Fosfoglicomutase

UDP – glicose

UDP – glicose pirofosforilase

Consiste em adicionar moléculas de glicose à moléculas de glicogênio pré-formadas, formando ligações α 1,4

1 ATP

1 UTP

Glicogênese

Glicogênese

UDP – glicose + (glicose)n (glicose)n + 1 + UDP Glicogênio sintetase

Enzima alostérica

Glucagon

Insulina

Glicogênese

Glicogênio sintetase precisa de um primer de glicogênio para incorporar a UDP- glicose, então a primeira molécula a ser sintetizada é a glicogenina, atuando como se fosse

um primer ao qual se une a primeira glicose, atuando como enzima de sua própria reação.

Glicogenólise

o Glicogênio-fosforilase o α 1,6 glicosidase (enzima de desramificação do glicogênio) o Fosfoglicomutase

Glicogenólise

Glicogênio-fosforilase

(glicose) n+ Pi (glicose) n-1+ glicose – 1 – fosfato

Fosfoglicomutase

glicose – 1- fosfato glicose – 6- fosfato

α- 1,6 – glicosidase

Rompe as ligações glicosídicas α 1- 6

Glicogenólise

Glicogênio-fosforilase

Fosforilase – quinase Fosforilase – fosfatase Adrenalina e glucagon Insulina

Fosforila a Fosforila b

Glicogenólise

Metabolismo do Glicogênio

Glicogenólise

Única reserva para manter o nível de glicose sanguinea. Glicose – 6 – fosfato glicose + Pi

Reserva energética exclusivamente para a contração muscular

Glicose – 6- fosfatase

Obrigado! lucasbalinhas@gmail.com

avilazootec@gmail.com patymattei@gmail.com

uriel_londero@hotmil.com