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GLICLISE
DQB/FCULBioqumica II: 2013/2014
Tpicos
Glucose: papel central no metabolismo Breves apontamentos histricos Etapas da gliclise Balano energtico da gliclise
Papel central da glucose no metabolismo
Armazenamento
GlucognioAmido
Oxidao via gliclise
Piruvato5-fosfato de riboseNADPH
Oxidao via dos fosfatos de pentose
CO2 + H2OG = - 2 840 KJ/mol
Fonte de energia
Fonte de carbono
Papel central da glucose no metabolismo
Organismos fotossintticos(a partir do CO2)
Organismos no fotossintticos(a partir de C3 e C4)
Trioses
Glucose
Gluconeognese
Gliclise
do grego: glykys doce ou aucarlysis lise
G = - 2 840 kJ/molFermentao degradao anaerbia da glucose (ou outros nutrientes) para obter ATP importante fonte industrial de etanol e cido lctico
Gliclise: alguns apontamentos histricos1860 Louis Pasteur descobriu que os microrganismos so
responsveis pela fermentao
1897 Eduard BuchnerPN Qumica 1907 demonstrou que extractos de leveduras livres de clulas tambm
eram capazes de realizar a fermentao alcolica
golpe importante na teoria do vitalismo: no era necessrio a presena de clulas vivas para que ocorresse a libertao de CO2
Gliclise: alguns apontamentos histricos
foi a primeira via metablica a ser elucidada
demorou ~ 40 anos !
o estudo dos vrios passos envolvidos na via glicoltica em- extractos de levedura- extractos de msculos
desempenhou um papel central no desenvolvimento da disciplina da Bioqumica
as principais dificuldades encontradas residiram:- nos tempos de vida muito curtos- e nas concentraes reduzidas
dos vrios intermedirios da via glicoltica
acumulava-se um difosfato de hexose (ster de Harden-Young = 1,6-bisfosfato de frutose) 1 intermedirio da via a ser descoberto
aps dilise, o extracto de levedura apresentava duas fraces:
- apenas uma era sensvel ao calor
s ocorria fermentao com as duas fraces presentes
PN 1929
1905-1910 Harden e Young realizaram estudos sistemticos de
produo de etanol a partir de glucose em anaerobiose (fermentao) com extractos de levedura
o processo era estimulado pelo Pi
Alguns apontamentos histricos
PN 1931
1926 Otto Warburg e W. Christian relao entre oxidao-reduo e fosforilao
natureza da fraco estvel ao calor
1932 C. Neuberg
purificao e identificao do 6-P-frutose
1936 G.T. Cori, C.F. Cori (PN 1947) e S.P. Collowick purificao e identificao do 1-P-glucose
Alguns apontamentos histricos
Caracterizao dos enzimas envolvidos no processo (ex aldolase) Identificao de intermedirios Elucidao da sequncia de reaces
PN 1922PN 1929
Gliclise = via Embden-Meyerhof-Parnas & Warburg
Alguns apontamentos histricos
Da elucidao da gliclise ...
conceito de via metablica
desenvolvimento das metodologias de purificao e caracterizao de enzimas
descoberta e reconhecimento do papel importante dos coenzimas (NADH)
descoberta do papel central do ATP e de outros metabolitos fosforilados
A gliclise ...
a via central (quase) universal do catabolismo da glucose a via com maior fluxo em (quase) todas as clulas a nica via de fornecimento de energia em certos tipos de
clulas de mamfero (crebro, eritrcitos, esperma, ...) existem microrganismos anaerbios que dependem
exclusivamente desta via para obter energia
via extremamente conservada ao longo da evoluo, tanto do ponto de vista da qumica das reaces, como em termos de homologia estrutural dos enzimas da via
a via difere entre os vrios organismos principalmente ao nvel da sua regulao e no destino final do piruvato
A gliclise ocorre no citosol e tem duas fases
Fase I: fase endergnica (fase de preparao)fosforilao da glucose e sua converso em fosfatos de triose: 3-P-gliceraldedo
investe-se ATP mas aumenta o contedo energtico dos metabolitos
Fase II: fase exergnica Pay off
Oxidao do 3-P-gliceraldedo a piruvato
ocorre formao de NADH + H+ e ATP
(fosforilo ao nvel de substrato)
Passo 1. Fosforilao da glucose
Glucose 6-P-Glucose
Hexocinase
ster de Robinson
ocorre em C-6
o io magnsio essencial para a actividade do hexocinase
passo irreversvel na clula ponto importante de regulao da via reaces acopladas
Passo 1. Reaces acopladas
Passo 1. Fosforilao da glucose
substrato do hexocinase: complexo Mg2+-ATP
no h transportadores para os compostos fosforilados
O io magnsio essencial para a actividade do hexocinase
Passo 2. Converso a 6-P-frutose
isomerizao reversvel de uma aldose a cetose
este passo tem um papel crtico na qumica da via glicoltica:
o re-arranjo molecular essencial para garantir os passos seguintes
6-P-Glucose 6-P-Frutose
Fosfohexose isomerase
ster de Neuberg
Passo 2. Converso a 6-P-frutose
Fosfohexose isomerase
Passo 3. Fosforilao a 1,6-bisP-frutose
1,6-bisP-Frutose
6-P-Frutose
Fosfofrutocinase 1PFK-1
ster de Harden & Young
Reaco essencialmente irreversvel na clula o ponto mais importante de regulao da via glicoltica
PFK1 um dos enzimas de regulao mais complexos:
a sua actividade diminui quando a [ATP] elevada (!)
Passo 3. Fosforilao a 1,6-bisP-frutose
o passo do compromisso
o 1,6-bisP-frutose est de forma definitiva na via glicoltica
1,6-bisP-frutose
FosfofrutocinasePFK-1
Passo 4. Rutura do 1,6-bisP-frutose
1,6-bisP-Frutose
fosfato de dihidroxiacetona
1,6-bisP-frutose aldolase
3-P-gliceraldedo
ster de Fischer
GLICLISE
reaco reversvel com produo de dois fosfatos de triose
embora G seja positivo, a reaco ocorre no sentido directo nas condies intracelulares
Passo 5. Interconverso das trioses
Fosfato de dihidroxiacetona
Fosfato de triose
isomerase3-P-gliceraldedo
s o 3-P-gliceraldedo pode seguir na via glicoltica
reaco de isomerizao rpida e reversvel
Final da fase preparatria da glicliseA molcula de aldohexose foi fosforilada em C1 e C6 e sofreu
rutura, formando-se duas molculas de 3-P-gliceraldedo
Passos 4 e 5 da fase I da gliclise
Fosfato de triose isomerase
Passo 6. Oxidao a 1,3-bisfosfoglicerato
1,3-bisfosfoglicerato
3-P-gliceraldedo desidrogenase
3-P-gliceraldedo fosfato inorgnico
ster de Warburg-Negelein
X 2
reaco de oxidao e fosforilao
produo do coenzima reduzido NADH
(regenerado anaerobicamente a NAD+ durante a fermentao)
Alguns dos intermedirios fosforilados da gliclise
Formado no passo 6
G= - 49.3 kJ/mol
Passo 7. Transferncia do grupo fosforilo
1,3-bisfosfoglicerato
Fosfoglicerato cinase
3-fosfogliceratoster de Nilson
X 2 o nome do enzima reflecte a reaco inversa
juntamente com o passo anterior, forma um passo de acoplamento energtico cujo G= - 12.5 kJ/mol
ocorre formao de ATP:
fosforilao ao nvel do substrato
Passo 8. Converso a 2-fosfoglicerato
2-fosfoglicerato
Fosfoglicerato mutase
3-fosfoglicerato
X 2
a reaco enzimtica depende da existncia de 2,3-bisfosfoglicerato em quantidades vestigiais
este metabolito necessrio para o incio do ciclo cataltico do enzima
Passo 9. Desidratao a fosfoenolpiruvato
2-fosfoglicerato
Enolase
fosfoenolpiruvato
X 2
remoo reversvel de uma molcula de H2O a partir do 2-fosfoglicerato
a perda de molcula de H2O leva redistribuio de energia no susbtrato, aumentando significativamente a energia que resultar da hidrlise do grupo fosforilo
Alguns dos intermedirios fosforilados da gliclise
Formado no passo 9
G= - 61.9 kJ/mol
Passo 10. Transferncia do grupo fosforilo
piruvato
Piruvato cinase
fosfoenolpiruvato
X 2
o nome do enzima reflecte a reaco inversa
o enzima requer Mg2+ e K+
ocorre formao de ATP:
fosforilao ao nvel do susbtrato
a reaco irreversvel e constitui um ponto importante de regulao da via
DCA-inibidor
Passo 10. Hidrlise do fosfoenolpiruvato
o produto piruvato surge primeiro na sua forma enlica
o piruvato tautomeriza no enzimaticamente na sua forma ceto (pH 7.0)
Passo 10. Reaces acopladas
Sumrio da gliclise: 10 passos
...
...
Hexocinase
Fosfohexose isomerase
Fosfofrutocinase
Aldolase
Triose fosfato isomerase
3-P-gliceraldedo desidrogenase
Fosfoglicerato cinase
Fosfoglicerato mutase
Enolase
Piruvato cinase
...
Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O
ATP
Via de Embden-Meyerhof-Parnas & Warburg