Resumo esquemático da glicólise

• Destino do piruvato em condições aeróbicas e anaeróbicas

Fermentação Oxidação completa

Glicólise

• Em condições aeróbicas o piruvato é oxidado a acetato que entra no ciclo do ácido cítrico (TCA) sendo oxidado a CO2 e H2O ao mesmo tempo que o NADH formado na glicólise é reoxidado a NAD+ na cadeia transportadora de electrões.

•Em condições anaeróbicas (actividade muscular intensa; partes submersas de plantas; bactérias lácticas; fermentação alcoólica em leveduras) o NADH não pode ser reoxidado a NAD+ (aceitador electrónico na reacção de oxidação do gliceraldeído 3-fosfato da glicólise) pelo O2 .....e assim a glicólise parava!

•A maioria das células “actuais” retiveram a capacidade de gerar energia em condições anaeróbicas! Elas regeneram o NADH formando produtos como o ácido láctico e o etanol...........

• Destino do piruvato em condições anaeróbicas

• Fermentação láctica - o piruvato é convertido em lactato gerando NAD+ que vai permitir que a glicólise continue

Por cada molécula de glicose catabolisada na glicóliseformam-se 2 moléculas de ácido láctico:

(2 moléculas)

(2 moléculas)

(2 moléculas)

(2 moléculas)

Lactato desidrogenase

• Em condições de grande actividade, o músculo funciona em anaerobioseaté os níveis de ácido láctico baixarem o pH e este abaixamento prevenir a formação excessiva de ácido láctico (através da inibição da enzima fosfofrutocinase)

Reacção global

Glucose + 2 Pi + 2 ADP 2 lactato+ 2 ATP+ 2 H2O

• Fermentação alcoólica (leveduras e outros microorganismos): o piruvato é convertido em etanol gerando NAD+ que vai permitir que a glicólise continue.

Por cada molécula de glicose catabolisada na glicóliseformam-se 2 moléculas de etanol:

Piruvatodescarboxilase

Alcooldesidrogenase

Coenzima pirofosfato de tiamina

H

Glucose + 2 Pi + 2 ADP 2 etanol + 2 ATP + 2 H2O + 2 CO2

• A formação de lactato no músculo em actividade e nos eritrócitos(não têm mitocôndrias logo não podem oxidar a glicose completamente) constitui um “beco sem saída” em termos metabólicos.

• O lactato tem que ser novamente convertido em piruvato para ser metabolizado.

• Lactato e piruvato são exportados das células musculares e eritrócitos para a corrente sanguínea até às células bem oxigenadas do músculo cardíaco (entram através de transportadores na membrana plasmática), onde são convertidas em piruvato e metabolizados pelo ciclo dos ácidos tricarboxilicos e fosforilação oxidativa.

• O excesso de lactato entra no fígado onde é convertido em piruvato e depois em glicose pela gluconeogénese

• O fígado repõe os níveis de glicose necessários às células activas musculares que retiram a sua energia (ATP) da conversão (via glicólise) da glucose em lactato. O músculo em contracção fornece lactato ao fígado que o utiliza para sintetizar glicose Ciclo de Cori

Ciclo do ácido cítrico

• Oxidação do piruvato (glicólise) a CO2 e H2O com formação de energia.

• Oxidação do acetil-CoA resultante da degradação dos ácidos gordos e de produtos resultantes da degradação de aminoácidos.

• O ciclo fornece precursores para muitas vias biossintéticas

1º passo – Descarboxilação oxidativa

Matriz Mitocôndrial

2º passo – ciclo do ácido cítrico

3º passo – oxidação do NADH e do FADH2 com libertação de energia que é usada para sintetizar ATP (fosforilaçãooxidativa)

Cadeia polipeptídica da

E2 (di-hidrolipoato transacetilase)

Lipoamida

E1 – piruvato desidrogenase; TPP

E2 – di-hidrolipoato transacetilase; lipoamida

E3 – di-hidrolipoato desidrogenase; FAD

Piruvatodescarboxilase

(enzimas e grupos

prostéticos)

Ciclo dos ácidos tricarboxílicos (TCA)(Este ciclo ocorre na matriz mitocôndrial)

• Oxidação de compostos de 2 carbonos com produção de 2 moléculas de CO2 , uma de GTP e 8 electrões na forma de NADH e FADH2

Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP+ Pi + 2 H2O

2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ + CoA

Reacção global

Resumo ciclo dos ácidos tricarboxilicos

Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + ADP+ Pi + 2 H2O

2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + ATP + 2 H+ + CoA

Por cada molécula de glicose catabolisada formam-se duas de acetil- CoA, logo

2 × (1 ATP) + 2 × (3 NADH) + 2 × (1 FADH2) =

= 2 ATP + 6 NADH + 2 FADH2

Resultado global da via da glicólise e do ciclo do ácido cítrico

Reacção CO2

produzidoNAD+

reduzido a NADH

FAD reduzido a

FADH2

1 glicose 2 piruvato 0 2 0

2 piruvato 2 acetil CoA 2 2 0

2 acetil CoA 4 CO2 4 6 2

TOTAL 6 10 2

Os números correspondem ao número de moléculas totais de cada composto formado.

Regulação do ciclo dos ácidos tricarboxilicos

Em geral substratos activadores e produtos

inibidores (-) fosforilação(kinase especifica)

Etapas de regulação

Piruvato desidrogenase

• É regulada alostericamente:- Produtos são inibidores (ATP, acetil-CoA, NADH)- Substratos são activadores (AMP, CoA, NAD+)

• Regulação é covalente: o complexo enzimático é inibido por fosforilação catalisada por uma cinase específica e desfosforilada(activada) por uma fosfatase (dependente do Ca2+)

Regulação do ciclo TCA dá-se nos seus 3 passos exergónicos:

• Citrato sintase: É regulada alostericamente: - Produtos inibidores (NADH,citrato, ATP, succinil-CoA);- Substratos activadores ADP

• Isocitrase desidrogenase : - ATP = inibidor- Ca2+ e ADP = activadores,

• α-cetoglutarato desidrogenase: - NADH e succinil-CoA = inibidores, - Ca2+ = activadores

•A glicólise, TCA e cadeia respiratória são inter-reguladas: inibição pelo ATP, NADH e pelo citrato

(O citrato é um inibidor alostérico da fosfofrutocinase-1 da glicólise)

Nos vertebrados o Ca 2+ é o sinal para a contracção muscular

logo necessidade de ATP