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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