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