Via Glicolítica SINÔNIMOS: Via Glicolítica de Embden- Meyerhof-Parnas Glicólise

Sumário Roteiro da Aula 1. Visão Geral do Metabolismo dos Glicídios 2. Glicólise: visão geral; funções e características 3. Relações com outras vias metabólicas 4. Seqüência de substratos 5. Controle da glicólise 6. Inibição da glicólise 7. Destino do Piruvato em anaerobiose 8. Destino do Piruvato em aerobiose 9. Mecanismos de lançadeira de elétrons 10. Balancete Energético 11. Glicólise nas hemácias 12. Metabolismo da Frutose 13. Descarboxilação Oxidativa do Piruvato

Rotas Metabólicas da Glicose Glicogênio Glicogênese Glicogenólise Glico-conjugados Gli 1 P - Biossíntese de Colesterol e Ácidos graxos - Reações de detoxicação - Defesas Antioxidantes Glicose Ciclo das Pentoses Ribose 5 P Gli 6 P Nucleotídios Fru 6 P Pentose 5 P DNA e RNA Glicólise Fru 1,6 biP NADPH Lipogênese P DHA 3P Gliceraldeído Ácidos Graxos 2,3 biP Glicerato Fosfato de glicerol Lipogênese Piruvato Citrato Gliconeogênese Acetil CoA Ciclo de Krebs Cadeia Respiratória Lactato Aminoácidos Oxaloacetato

Via Glicolítica Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Localização do Sistema Enzimático Fração Solúvel

Funções da Via Glicolítica Transformar glicose em piruvato. Sintetizar ATP com ou sem oxigênio. Preparar a glicose para ser degradada totalmente em CO2 e H2O. Permitir a degradação parcial da glicose em anaerobiose. Alguns intermediários são utilizados em diversos processos biossintéticos.

Via Glicolítica todas as células Cérebro: Glic CO2 + H2O Glicólise aeróbica Eritrócitos: Glicólise fonte de energia Córnea, Cristalino e retina

GLUT-1 Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

GLUT-3 Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

*GLUT-4 Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

*GLUT-4 Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

GLUT 2 Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Via Glicolítica -Seqüência de reações Glicose Gli-6-P Frut-6-P Frut-1,6-P P- Diidroxiacetona Gliceraldeído. 3 P Acetil CoA Mit. Aerobiose C.K. NADox NADred 1,3 di P Glicerato Anaerobiose Lactato 3 di P Glicerato 3 P enol piruvato 2 Piruvato 2 P Glicerato

Via Glicolítica CH2-OH CO C-H C-OH CH2 -O-P HO- H- CHO C- OH C-H C-OH Fosfohexoisomerase ou Fosfoglicoisomerase Mg2+ glic-6-P frut-6-P

Via Glicolítica CH2-OH CH2-O-P CO CO C-H C-H C-OH C-OH HO- HO- H- Fosfatase Pin CH2-OH CO C-H C-OH CH2 -O-P HO- H- CH2-O-P CO C-H C-OH CH2 -O-P HO- H- Fosfofrutoquinase ATP ADP frut-6-P frut-1-6-P

Via Glicolítica di-hidroxiacetona fosfato CH2-O-P CO CH2-O-P CH2-OH CO C-OH CH2 -O-P HO- H- Fosfo triose isome- rase Aldolase CHO CH-OH CH2-O-P frut-1-6-P aldeído-3-P-glicérico

Via Glicolítica di-hidroxiacetona fosfato CHO CH2-O-P CH-OH CO CH2-O-P Fosfotriose isomerase aldeído-3-P-glicérico

Via Glicolítica aldeído-3-P-glicérico 1-3-difosfoglicerato C-O-P CH-OH Pin 1-3-difosfoglicerato C-O-P CH-OH CH2-O-P O NADox NADred aldeído-3-P-glicerato desidrogenase CHO CH-OH CH2-O-P

Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Via Glicolítica 1-3-difosfoglicerato 3-fosfoglicerato O COO- CH-OH C-O-P CH-OH CH2-O-P O ADP ATP COO- CH-OH CH2-O-P 1-3-difosfoglicerato quinase

Desvio da 2,3 difosfoglicerato 2,3 BPG fosfatase 2,3 BPG mutase 1-3-difosfoglicerato 3-fosfoglicerato

Via Glicolítica 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato COO- CH-OH CH2-O-P fosfogliceromutase

Via Glicolítica 2-fosfoglicerato fosfoenol piruvato COO- CH-O-P CH2-OH C-O-P CH2 -H2O enolase

Via Glicolítica fosfoenol piruvato piruvato (enol) COO- C-O-P CH2 COO- Fosfoenol-piruvato quinase PEP-quinase Piruvato quinase ADP ATP COO- C-OH CH2

Via Glicolítica piruvato (enol) piruvato (cetona) COO- C-OH CH2 CO CH3 transformação espontânea

Destino do NADred e do Piruvato em Anaerobiose Glicólise Anaeróbica na Contração Muscular C-O-P CH-OH CH2-O-P O CHO CH-OH CH2-O-P +Pin NADox NADred aldeído-3-P-glicérico 1,3-difosfoglicerato COOH CH-OH CH3 * COOH CO CH3 piruvato *LDH L-Lactato

Importância das Isoenzimas da LDH Tecido Músculo Fígado Coração Inibição pelo piruvato Nenhuma +++ Km (piruvato) (lactato) Alto Baixo

Destino do Piruvato em Anaerobiose Fermentação Alcoólica em Leveduras 1,3-difosfoglicerato aldeído-3-P-glicérico C-O-P CH-OH CH2-O-P O CHO CH-OH CH2-O-P +Pin NADox NADred COOH CO CH3 CH2-OH CH3 CO2 + piruvato Etanol

Destino do Piruvato em Aerobiose acetila-CoA mitocôndria aldeído-3-P glicérico piruvato NADox NADred glic-6-P fosfato de di-hidroxiacetona fosfato de glicerol mitocôndria

Lançadeira de Elétrons mitocôndria CH2-O-P CH-OH CH2-OH fosfato de glicerol CH2-O-P CH-OH CH2-OH citosol FADox FADred(C.R.) Aldeído-3-P Glicérico CH2-O-P CO CH2-OH fosfato de di-hidroxiacetona CH2-O-P CO CH2-OH NADox 1,5ATP NADred 1,3-difosfoglicerato

+ Músculos Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Lançadeira de Elétrons mitocôndria Malato CH2-COOH HO-CH- COOH citosol CH2-COOH HO-CH- COOH NADox NADred(C.R.) 2,5ATP Gliceral- deído 3 P NADox CH2-COOH CO - COOH Oxaloacetato CH2-COOH CO - COOH NADred 1,3-difosfoglicerato

Controle da Via Glicolítica Ativação ou inibição alostérica Ligações covalentes Controle da síntese enzimática

Controle da Via Glicolítica Efetores Negativos Efetores Negativos Enzima ATP, Citrato AMP ATP, NADH, Acetila-SCoA, Ácidos graxos, L-fenilalanina, L-alanina. Fosfofrutoquinase Fosfatase de frutose 1-6-difosfato Fosfoenol piruvato quinase

Controle da Via Glicolítica Efetores Positivos Enzima AMP, Frut-2,6-P ATP Glic-6-P, Frut-1,6-P, Aldeído-3- fosfoglicérico Fosfofrutoquinase Fosfatase de frutose 1-6-difosfato Fosfoenol piruvato quinase

Fosfoenolpiruvato (PEP) Glicose hexoquinase (-) Gli 6 P Glicose 6 fosfato Fru 2,6 P Frutose 6 fosfato (+) AMP ATP + Fosfatase da Fru1,6P fosfofrutoquinase AMP (-) (-) ATP, Citrato Fru 2,6 P Frutose 1,6 bifosfato ATP, NADH, Acetila-SCoA, Ácidos graxos, L-fenilalanina, L-alanina Fosfoenolpiruvato (PEP) Fru 1,6 P (+) PEPquinase (-) Gli 6 P (+) Piruvato Ald 3 P glicérico (+)

Regulação enzimática por ligações ou modificações covalentes Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Regulação enzimática por ligações ou modificações covalentes Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Regulação enzimática por ligações ou modificações covalentes Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Mecanismo de Inibição da Glicólise induzida pelo Glucagon e Epinefrina Fígado Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Velocidade da Glicólise Glucagon e Epinefrina Insulina Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Controle da Via Glicolítica Ligações covalentes Piruvato Quinase (ou PEP quinase) Ativa inativa Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Controle da Via Glicolítica Controle da síntese enzimática Aumenta a transcrição genética Refeição rica em glicídios Administração de insulina Aumenta a síntese de enzimas da V.G. Glicoquinase - Fosfofrutoquinase - Piruvato quinase

Inibição da Via Glicolítica

Inibição da Via Glicolítica Inibidor:Ácido monoiodo acético ICH2-COOH Enzima inibida:Aldeído 3-P-glicérico desidrogenase O ácido monoiodo acético reage com o grupo -SH do centro ativo da enzima.

Inibição da Via Glicolítica: reagentes sulfidrílicos Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Inibição da Via Glicolítica Inibidor:Fluoreto de Sódio NaF Enzima inibida:Enolase O fluoreto de sódio forma um complexo (fluoro fosfato de magnésio) que inibe a enzima. A enolase tem como cofatores o Mg++ ou Mn ++.

Arsenato desacopla a oxidação da fosforilação na reação catalisada pela gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Via Glicolítica nas Hemácias As hemácias não possuem mitocôndrias, por isso a Via Glicolítica é vital para: Sintetizar ATP para manter a integridade da membrana e a fosforilação da glicose. Formar NADred para transformar meta- hemoglobina em hemoglobina. Formar 2-3-difosfoglicerato que regula a afinidade da hemoglobina pelo O2.

Erros metabólicos hereditários da Via Glicolítica Doença Esferocitose (1 em 20.000) Anemia hemolítica hereditária Enzima deficiente Enolase Piruvato quinase

Balancete Energético

Balancete Energético:Anaerobiose glicose Gli-6-P Frut-6-P Frut-1,6-P -1 ATP -1ATP NADox NADred +1 ATP +1ATP Total: 2ATP(x2) -2ATP 2ATP 2 aldeído-3-fosfoglicérico 1,3-difosfoglicerato 3-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato piruvato lactato

Balancete Energético:Aerobiose glicose Gli-6-P Frut-6-P Frut-1,6-P aldeído-3-fosfoglicérico 1,3-difosfoglicerato 3-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato piruvato acetil-SCoA NADox NADred -1 ATP -1ATP +1 ATP +1ATP C.R. FAD +2ATP Total: (2 x2)+(3x 2)ATP -2ATP 8ATP C.R. NAD +3ATP

Metabolismo da Frutose Capturado do CD-Rom do Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas de Thomas M. Devlin

Metabolismo da Frutose Deficiência da Frutoquinase Erro metabólico benigno retidos 90% da Fru ingerida e excretado 10% na urina Deficiência da Aldolase da Fru1P Acúmulo de Fru 1 P Depleção de Pin e ATP Fígado Danos às células: gradientes iônicos lise osmótica Hepatomegalia, icterícia, hemorragia e doença renal Doenças autossômicas recessivas raras

Descarboxilação Oxidativa do Ácido Pirúvico

Funções: É uma ponte entre a via glicolítica e o ciclo de Krebs. Descarboxila, oxidativamente, o ácido pirúvico formando acetila-CoA, com liberação de CO2. A acetila-CoA será oxidada no ciclo de Krebs para formar ATP.

Piruvato Desidrogenase Localização: Mitocôndrias Sistema enzimático da Piruvato Desidrogenase

Enzimas do Complexo Vitaminas da Coenzima Coenzimas Piruvato Desidrogenase Tiamina Pirofosfato(TPP) B1 Di-hidrolipoato transacetilase Ác. Lipóico, HS-CoA Ácido pantotênico Di-hidrolipoil desidrogenase FAD, NAD B2, PP

Seqüência de substratos Piruvato desidrogenase CH3-CO-COOH Ácido pirúvico CO2 **Di-hidrolipoato transacetilase TPP-H TPP-CH.OH-CH3 ** L S CH3-CO-S HS L FADred NADox HS-CoA ** HS L NADred FADox CH3-CO-SCoA Acetila-CoA C.R. Di-hidrolipoil desidrogenase ~3 ATPs

Controle da descarboxilação Acetila-CoA/HS-CoA NADred/NADox (-) Acetila CoA Piruvato (+) Piruvato ADP

Lesão bioquímica Avitaminose B1 (beri-beri) Deficiência de Vit. B1 Deficiência de TPP Aumento da conc. de Ác. pirúvico e ác. lático no sangue. Inibição da 1a fase da descarboxilação do Ácido pirúvico.

Balancete energético 1 NADred ~ 3 ATPs Descarboxilação oxidativa do Ác. pirúvico (aerobiose) 1 NADred ~ 3 ATPs