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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Bioquímica
Glicólise
Éverton Dias D’Andréa
2º período - Enfermagem
Setembro 2011
Metabolismo da glicose
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
ΔG’o = -2.870 kJ/mol
Glicólise
• primeira via do catabolismo da glicose;
• via central que ocorre em todo as as células;
• ocorre no citoplasma das células;
glicóliseglicólise
Glicose + NAD+ + 2 ADP + 2 Pi
2 Piruvato + NADH + H+ + 2 ATP + 2 H2O
Glicólise pode ocorrer em duas vias:
• Anaerobiose – O produto final é Piruvato que posteriormente é fermentado em Acido Láctico ou Etanol.
• Aerobiose – O produto final é o piruvato que depois, por processos posteriores à glicólise, é oxidado em CO2 e H2O.
Fase Preparatória
• utilização de 2 moléculas de ATP.
• formação de gliceeraldeído-3-fosfato e diidroxiacetona fosfato.
Fase de Pagamento
• oxidação do gliceraldeído-3-fosfato.
• formação de 4 moléculas de ATP.
• formação de 2 moléculas de NADH.
• formação de piruvato.
Glicose Glicose -6-Fosfato
• A glicose é uma molécula quimicamente inerte, assim para se iniciar a sua degradação é necessário que seja ativada;
• Depois de entrar na célula a glicose é fosforilada pela hexocinase produzindo glicose-6-fosfato pela transferência do fosfato do ATP;
• A glicose-6-fosfato não é transportado através da membrana Plasmática;
• Reação irreversível;
hexoquinase
Mg2+
ADPATP
ΔGo = -16,7 kJ/mol
Glicose -6- Fosfato Frutose -6- Fosfato
fosfoexone isomeraseΔGo = -1,7 kJ/mol
Frutose -6-fosfafto Frutose-1,6-Bifosfato
fosfofrutoquinase 1Mg2+
ADPATP
ΔGo = -14,2 kJ/mol
• A frutose-6-fosfato é fosforilada a frutose-1,6-bifosfato pela fosfofrutoquinase;
•Enzima reguladora da glicólise;
Mg2+
Frutose-1,6-bifosfato Gliceraldeído-3-fosfato Diidroxiacetona fosfato
aldolase
ΔGo = 23,8 kJ/mol
• A frutose-1,6-bifosfato é dividida pela aldolase em duas trioses fosfatadas ficando cada uma com um fosfato.
• Apenas o gliceraldeído-3-fosfato pode ser degradado pelos passos subsequentes.
Diidroxiacetona fosfato Gliceraldeído-3-fosfato
Triose fosfato isomerase ΔGo = 7,5 kJ/mol
• Diidroxiacetona fosfato é rapidamente convertido em gliceraldeído-3-fosfato.
+
Gliceraldeído-3-fosfato Pi 1,3-Bifosfoglicerato
+NAD+
NADH + H+
gliceraldeído-3-fosfoato desidrogenase
• O Gliceraldeído-3-fosfato é convertido num composto intermédio.
• Grupo Aldeído (-CHO) é oxidado em Grupo Carboxílico (-COOH).
• O grupo fosfato deriva de um fosfato inorgânico.
ΔGo = 6,3 kJ/mol
1,3-Bifosfoglicerato ADP 3-Fosfoglicerato ATP
++
Mg2+
fosfoglicerato quinase
ΔGo = -18,5 kJ/mol
3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato
Mg2+
fosfoglicerato mutase
ΔGo = 4,4 kJ/mol
2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato
H2O
ΔGo = 7,5 kJ/molenolase
Fosfoenolpiruvato Piruvato ADP ATP
Mg2+, K+
piruvato quinase
ΔGo = -31,4 kJ/mol
• Reação exergônica irreversível;
• Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP;
Como os açúcares que ingerimos na alimentação entram na via glicolítica?
Destinos do piruvato
Fermentação alcoólica Fermentação láctica
Louis Pasteur
1861: crescimento de leveduras, por grama de glicose, maior na presença do que na ausência de ar. Glicose consumida mais lentamente na presença de ar do que na ausência.
• Teoria vitalista (“força vital”)
Eduard Buchner
1907 – Prêmio NobelDerruba a Teoria vitalista – a fermentação ocorre sem vida organizada – Zimases.
Harden e Young
1909: isolamento do primeiro intermediário da via glicolítica.
1929: Arthur Harden - Prêmio NobelDescoberta de um procedimento para acelerar a fermentação: adição de Pi ao meio.
Otto Meyerhoff (1922): Prêmio Nobel – Descoberta da correlação entre o consumo de oxigênio e o metabolismo do ácido lático nos músculos de coelho.
Ativador: obtido por autólise de levedura. O ativador perde a atividade se aquecido por 1 minuto a 50 ºC e conserva-se bem em gelo.
Células tumorais: Otto Warburg – 1920
Células tumorais malignas convertem glicose equivalente a 30% do peso seco em lactato/h.(Músculo esquelético humano = 6% do peso seco em lactato/h)
22
Álcool desidrogenase
(ADH)
Acetaldeído desidrogenase
(ALDH)
Metabolismo do Etanol no fígado
Hipoglicemia
gliconeogênese
Sensibilidade diferencial ao álcool
Consumo de álcool segundo diferentes padrões levou a uma evolução divergente.
Existem várias enzimas ADH no homem: dímeros (5 genes). ADH são essenciais pois quebram e metabolizam as moléculas de álcool (tóxico) que é absorvida para o sangue.
População do Sudeste Asiático: maior intolerância ao álcool – acúmulo de acetaldeído – rubor alcoólico (“Asian flush”)
Alcoolismo (tolerância ao álcool)-Populações européias:alelos ADH2 e ADH3 menos ativas metabolizam lentamente o etanolIntolerância ao álcool:- Sudeste asiático: ~ 50 % pop. possui o alelo mutante ALDH2*2 (8% da atividade do gene wt)
Glicose + ATP Glicose 6-fosfato + ADP + H+HK
inibidor
Isoformas I, II e III: cinética michaeliana com Km < 0,1 mM, ou seja, funcionam sempre em Vmáx. [glicose] plasm = 5 a 8 mM
Hexoquinase
• Hexoquinase (músculo): I, II, e III
• Glicoquinase ou Hexoquinase IV – presente no fígado: menor afinidade pela glicose.• Ligada a uma proteína reguladora forma um complexo inativo.
Hexoquinase IV é regulada pelo nível de glicose no sangue:regulação por seqüestro no núcleo celular
Após refeição
Fígado não compete com demais órgãos pela glicose escassa.
Durante jejumVindo da gliconeogênese
hepatócito
HEXOQUINASE IV
• Glicoquinase (Hexoquinase IV) não é inibida por glicose 6-fosfato e tem maior Km pela glicose.
• É importante no fígado para garantir que glicose não seja desperdiçada quando estiver abundante, sendo encaminhada para síntese de glicogênio e ácidos graxos.
• Além disso, quando a glicose está escassa, garante que tecidos como cérebro e músculo tenham prioridade no uso
Fosfofrutoquinase-1
• Frutose-1,6-bifosfato a partir desse ponto, o açúcar está comprometido com a via glicolítica;
• Reação altamente exergônica e irreversível, ΔG0’ = - 14,2 kJ/mol;
• Além do sítio catalítico, esta enzima possui diversos sítios onde inibidores e ativadores alostéricos se ligam;
• Em 1980, foi observado que frutose-2,6-bisfosfato ativava a
fosfofrutoquinase aumentando sua afinidade pelo substrato frutose-6-fosfato.
• Frutose 2,6-bisfosfato é um ativador alostérico que desloca o equilíbrio
conformocional da enzima para sua forma ativa.
• É produzido pela FOSFOFRUTOQUINASE 2 (PFK 2).
Frutose-2,6-bifosfato
Regulação alostérica: enzima bifuncional 6-fosfofruto-2-quinase/frutose 2,6-bifosfatase
PFK2Ativa PFK1
+ glicólise
• Regulação por controle covalente: substrato para proteína quinase A (PKA)
Piruvato quinase
ADP
+
ATP
• Regulação por controle covalente
• Último passo da via glicolítica. Fluxo de saída.• Produz ATP e Piruvato.• Também é um tetrâmero apresentando diferentes isoformas em
diferentes tecidos.• Isoforma L (fígado) e isoforma M (músculo).• Muitas propriedades em comum:
- Frutose 1,6-bisfosfato: ativa- ATP: inibe alostericamente- Alanina: produzida a partir de piruvato, inibe a PIK.
• No entanto, as isoformas L (fígado) e M (músculo) diferem na regulação por modificação covalente: fosforilação.
• A isoforma L é inativada ao ser fosforilada quando o nível de glicose no sangue cai (estímulo disparado pelo glucagon)
Regulação da via glicolítica
Gliconeogênese: via antagônica à glicólise
Síntese de glicose a partir de compostos que não são carboidratos: aminoácidos, lactato e glicerol.
Alguns tecidos dependem quase completamente de glicose para energia metabólica depleção de glicose gliconeogênese
Conversão de piruvato a fosfoenolpiruvato
Alanina e Glutamina
Conversão de frutose-1,6-fosfato a frutose-6-fosfato
Conversão de glicose-6-fosfato a glicose
Vesículas com glicose do retículo unem-se com a membrana plasmática ocorrendo, assim a liberação da glicose para a corrente sanguínea.
Frutose-1,6-bisfosfato + H2O frutose 6-fosfato + Pi
Glicose-6-fosfato + H2O glicose + Pi
O músculo e o cérebro não contêm as enzimas (1) glicose-6-fosfatase e o músculo liso e cardíaco não contêm (2) frutose-1,6-bifosfatase. Por isso estes órgãos têm prioridade na captação de glicose.
(1)
(2)
Necessidade de glicose
Tecidos dependentes de glicose
• cérebro
• hemácias
Requerimento de glicose diário no adulto
160 gramas (glicemia normal 75 a 99 mg/dl)
• 120 gramas – cérebro
• 40 gramas – outros tecidos
1) Isquemia (Infarto do miocárdio):
Isquemia: falta de suprimento sangüíneo para um tecido orgânico necrose do tecido por isquemia