Disciplina de Biociências I Unidade 3 – Metabolismo Celular GLICÓLISE Profa. Cínthia P. Machado Tabchoury

Metabolismo: se refere a todas as reações químicas que ocorrem dentro de um organismo. Nutrientes estocados Alimentos ingeridos Fótons solares Vias de reações catabólicas (exergônicas) Vias de reações anabólicas (endergônicas) Trabalho osmótico Trabalho mecânico Biomoléculas complexas outro trabalho celular As reações anabólicas e catabólicas ocorrem simultaneamente nas células.

treonina isoleucina enzima 1 enzima 2 enzima 3 enzima 4 enzima 5

Estágio 1 produção de acetil-CoA Complexo da piruvato desidrogenase Aminoácidos Ácidos graxos glicose glicólise Complexo da piruvato desidrogenase Acetil-CoA

Estágio 2 oxidação de acetil-CoA Transportadores de e- reduzidos Ciclo do ácido cítrico Transportadores de e- reduzidos

Cadeia respiratória (transferência de elétrons) Transportadores de e- reduzidos Estágio 3 transferência de elétrons e fosforilação oxidativa Cadeia respiratória (transferência de elétrons)

Via Glicolítica a) Fase Preparatória b) Fase de Pagamento Destinos do piruvato Vias afluentes Glicogenólise

glicose é o principal combustível na maioria dos organismos e em certos tecidos e células é a principal fonte de E metabólica; glicólise ocupa uma posição central no metabolismo; como pode ser produzida energia (ATP) a partir de moléculas como a glicose? O que acontece com a glicose adquirida a partir da dieta?

GLICOSE glicogênio, amido e sacarose ribose-5-fosfato piruvato armazenagem ribose-5-fosfato GLICOSE piruvato Oxidação pela via das pentoses fosfato Oxidação pela via glicolítica

Glicólise “Glykys” “Lysis” É o processo através do qual a molécula de glicose é degradada por uma seqüência de 10 reações a 2 moléculas de piruvato.

GLICÓLISE - FASE PREPARATÓRIA glicose glicose-6-fosfato frutose-6-fosfato frutose-1,6-difosfato gliceraldeído-3-fosfato diidroxiacetona fosfato hexoquinase FOSFOFRUTOQUINASE

glicose frutose 6-fosfato glicose 6-fosfato frutose 1,6-bifosfato ATP ADP ATP ADP Mg++ Mg++ hexoquinase FOSFOFRUTOQUINASE-1

glicose glicose 6-fosfato hexoquinase glicose glicose 6-fosfato

glicose 6-fosfato frutose 6-fosfato fosfoglico isomerase glicose 6-fosfato frutose 6-fosfato

frutose 1,6-bifosfato frutose 6-fosfato fosfofrutoquinase-1 frutose 1,6-bifosfato frutose 6-fosfato

diidroxiacetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato aldolase frutose 1,6-bifosfato diidroxiacetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato

diidroxiacetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato triose fosfato isomerase diidroxiacetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato

frutose 1,6-bifosfato diidroxiacetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato aldolase diidroxiacetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato triose fosfato isomerase

hexoquinase: - enzima reguladora; - é inibida pela G6P; - catalisa também fosforilação de outras hexoses. glicoquinase: age após refeição rica em açúcar. fosfofrutoquinase-1: passo limitante ADP, AMP, F6P, F2,6P ATP, citrato, NADH, ácidos graxos, PEP, baixo pH

Fosforilação da glicose e sua conversão em gliceraldeído 3-fosfato Fase Preparatória Fosforilação da glicose e sua conversão em gliceraldeído 3-fosfato glicose 6-fosfato frutose 6-fosfato frutose 1,6-bifosfato gliceraldeído 3-fosfato diidroxiacetona fosfato

gliceraldeído-3-fosfato 1,3-bifosfoglicerato 3-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato piruvato Fase de Pagamento ENOLASE PIRUVATO QUINASE

Oxidação e fosforilação por fosfato inorgânico gliceraldeído 3-P 1,3-bifosfoglicerato 1,3-bifosfoglicerato 3-fosfoglicerato Composto de fosfato de alta energia ADP ATP NAD+ NADH + H+ Pi Mg++ gliceraldeído P desidrogenase fosfoglicerato quinase Oxidação e fosforilação por fosfato inorgânico

gliceraldeído fosfato desidrogenase gliceraldeído 3-fosfato fosfato inorgânico 1,3-bifosfoglicerato

fosfoglicerato quinase 1,3-bifosfoglicerato ADP 3-fosfoglicerato ATP

3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato fosfoglicero mutase 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato

2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato fosfoenolpiruvato piruvato Composto de fosfato de alta energia ADP ATP H2O Mg++ Mg++ PIRUVATO QUINASE ENOLASE Enolase é inibida pelo flúor

2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato enolase 2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato

 [ ]s ATP, acetil-CoA, ácidos graxos piruvato quinase fosfoenolpiruvato ADP piruvato ATP  [ ]s ATP, acetil-CoA, ácidos graxos

gliceraldeído 3-fosfato (2) Fase de Pagamento Conversão oxidativa do gliceraldeído 3-fosfato a piruvato e a formação acoplada de ATP e NADH gliceraldeído 3-fosfato (2) oxidação e fosforilação 1,3-bifosfoglicerato (2) primeira reação de formação de ATP (fosforilação a nível do substrato) 3-fosfoglicerato (2) 2-fosfoglicerato (2) fosfoenolpiruvato (2) segunda reação de formação de ATP (fosforilação a nível do substrato) piruvato (2)

1,3-bifosfoglicerato 3-fosfoglicerato Composto de fosfato de alta energia ADP ATP Mg++ fosfoglicerato quinase

2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato fosfoenolpiruvato piruvato Composto de fosfato de alta energia ADP ATP H2O Mg++ Mg++ PIRUVATO QUINASE ENOLASE Enolase é inibida pelo flúor

Balanço Final Glicose + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2Pi 2 piruvato + 2ADP + 2NADH + 2H+ + 4ATP + 2H2O Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2piruvato + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O http://www.johnkyrk.com/glycolysis.swf

Três tipos de transformações químicas são notáveis na glicólise: Degradação do esqueleto carbônico da glicose para produzir piruvato; Fosforilação de ADP a ATP pelos compostos de fosfato de alta energia formados durante a glicólise; Transferência de átomos de H ou elétrons para o NAD+ formando NADH.

Glicose Piruvato acetil-CoA 4 CO2 + 4H2O Etanol + 2CO2 Lactato acetil-CoA 4 CO2 + 4H2O Condições anaeróbicas Condições anaeróbicas O2 Condições aeróbicas 2CO2 O2 Ciclo do ácido cítrico

lactato desidrogenase piruvato lactato desidrogenase lactato

piruvato descarboxilase acetaldeído álcool desidrogenase etanol

diidroxiacetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato Vias Afluentes trealose lactose glicogênio; amido galactose fosforilase sacarose glicose 1-fosfato UDP-glicose glicose hexoquinase glicose 6-fosfato manose frutose hexoquinase hexoquinase frutose 6-fosfato manose 6-fosfato frutose 1-fosfato frutose 1,6-bifosfato gliceraldeído diidroxiacetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato

Cadeia de glicogênio (glicose)n Ponta não-redutora Cadeia de glicogênio (glicose)n

Cadeia de glicogênio (glicose)n Ponta não-redutora Cadeia de glicogênio (glicose)n glicogênio fosforilase Ponta não-redutora glicose 1-fosfato glicogênio encurtado em um resíduo (glicose)n-1

moléculas de glicose 1-fosfato Pontas não-redutoras ligação (16) glicogênio Fosforilase do glicogênio fosfoglicomutase Glicose 6-fosfato moléculas de glicose 1-fosfato

moléculas de glicose 1-fosfato Pontas não-redutoras ligação (16) glicogênio Fosforilase do glicogênio moléculas de glicose 1-fosfato Atividade de transferase da enzima de desramificação

Fosforilase do glicogênio Pontas não-redutoras ligação (16) glicogênio Fosforilase do glicogênio moléculas de glicose 1-fosfato Atividade de transferase da enzima de desramificação Atividade (16) glicosidase da enzima de desramificação glicose Polímero não ramificado (14); substrato para ação da fosforilase

Sítios alostéricos vazios Músculo serina fosforilada Sítios alostéricos vazios Ca++ fosforilase a (ativa) fosforilase b quinase inibe fosforilase a fosfatase ativa adrenalina adrenalina H H Regulação hormonal fosforilase b (forma menos ativa) 2 AMP 2 AMP Regulação alostérica fosforilase b (forma ativa) AMP AMP

fosforilase b (menos ativa) Fígado Sítios alostéricos vazios fosforilase a (ativa) ativa 2 glicose fosforilase b quinase Glucagon: regulador hormonal Fosforilase a fosfatase fosforilase b (menos ativa)

fosforilase do glicogênio músculo: controle hormonal – adrenalina controle alostérico – AMP e cálcio fígado: controle hormonal – glucagon controle alostérico - glicose aumenta atividade da enzima diminui atividade da enzima

Referências Bibliográficas NELSON, D.L., COX, M.M. Lehninger Principles of Biochemistry. 3a edição, New York: Worth Publishers, 2000, 1152p. LEHNINGER, A.L., NELSON, D.L., COX, M.M. Princípios de Bioquímica. 2a edição, São Paulo: Sarvier, 1995, 839p. STRYER, L. Biochemistry. 3a edição, New York: Freeman, 1988, 1089p. http://www.johnkyrk.com/glycolysis.swf

NADPH Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato Diferença fundamental entre NADPH e NADH NADH é um doador de elétrons na cadeia respiratória NADPH é um doador de elétrons na biossíntese redutora, como por exemplo, biossíntese de ácidos graxos. A produção de NADPH é bastante ativa na glândula mamária, tecido adiposo, córtex adrenal, fígado.

Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+)

lactato desidrogenase piruvato lactato desidrogenase lactato