GLICÓLISE

MAPA II – Vias metabólicas degradativas POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS Acetil-CoA (2) Oxaloacetato (4) Citrato (6) Isocitrato (6) Cetoglutarato (5) Succinato (4) Fumarato (4) Malato (4) Gly Ala Ser Cys Leu Ile Lys Phe Glu Asp Piruvato (3) CO 2 a Fosfoenolpiruvato (3) Ciclo de Krebs Glicólise

GLICÓLISE É o catabolismo anaeróbico da glicose. Ou seja, degradação da glicose sem necessidade de Oxigênio. A glicose pode vir da alimentação ou da degradação do glicogênio de reserva. A Glicólise ocorre no Citoplasma de todas as células (Citossol)

GLICÓLISE Definição: É a via metabólica na qual UMA molécula de GLICOSE (C6) é degradada em DUAS moléculas de PIRUVATO (C3). Neste processo são sintetizadas DUAS moléculas de ATP e produzidas DUAS moléculas de NADH (forma reduzida).

GLICOSE (C6) 2 ATP 2 ADP + Pi 2 NAD+ 2 NADH 2 PIRUVATO (C3)

Glicólise 2x = (C ) 2 x C O Glicose Lactato H ADP 6-fosfato Piruvato 3 = PO 2- NAD+ NADH Glicose 6-fosfato Gliceraldeído 3-fosfato 1,3 Bisfosfoglicerato 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato Piruvato Lactato Frutose 6-fosfato Frutose 1,6 bisfosfato ADP ATP (C 6 ) 2 x Glicólise 2x

Ativação Em algumas vias do Catabolismo, antes da macromolécula ser degradada, ela precisa ser ATIVADA. No processo de ativação há gasto de ATP. Para ativar UMA molécula de glicose para ser degradada na glicólise há gasto de DUAS moléculas de ATP No fim da glicólise, há síntese de ATP

Fosfofrutoquinase (PFK) Glicose (G) ATP Hexoquinase (HK) ADP Glicose-6-fosfato (G6P) Isomerase Frutose-6-fosfato (F6P) ATP Fosfofrutoquinase (PFK) ADP Frutose-1, 6-bisfosfato (F1,6P) Gasto de DUAS moléculas de ATP

Saldo: DUAS moléculas de ATP GLICOSE (C6) 2 ATP 2 ADP FRUTOSE 1,6 difosfato (C6) 4 ATP 4 ADP 2 PIRUVATO (C3) Saldo: DUAS moléculas de ATP

Frutose-1, 6-bisfosfato (F1,6P) Aldolase Frutose-1, 6-bisfosfato (F1,6P) Dihidroxiacetona Fosfato Gliceraldeído-3-Fosfato Isomerase Resultado: 2 moles de Gliceraldeído-3-Fosfato por mol de Glicose

http://www. science. smith. edu/departments/Biology/Bio231/glycolysis http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/glycolysis.html

TUDO EM DOBRO DAQUI PARA FRENTE!!! Gliceraldeído-3-Fosfato Piruvato Fosfoenolpiruvato 2-Fosfoglicerato 3-Fosfoglicerato 1,3-Bisfosfoglicerato Piruvatoquinase (PK)

Reação final da Glicólise Piruvatoquinase C

Glicólise 1 2 1Glicose 2 Piruvato, 2ATP, 2NADH = (C ) 2 x C O Glicose 3 = PO 2- NAD+ NADH Glicose 6-fosfato Gliceraldeído 3-fosfato 1,3 Bisfosfoglicerato 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato Piruvato Lactato Frutose 6-fosfato Frutose 1,6 bisfosfato ADP ATP (C 6 ) 2 x Glicólise 2 1 1Glicose 2 Piruvato, 2ATP, 2NADH

Participação de ATP/ADP Redução de NAD+ Hexoquinase (HK) Fosfofrutoquinase (PFK) Aldolase Piruvatoquinase (PK) Passos irreversíveis Participação de ATP/ADP Redução de NAD+

Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo ESTRUTURA DO NAD+ N H + C O NH 2 Nicotinamida (Vitamina B3) CH O - P - O - _ Ribose Adenina OH NAD+ NAD+ (forma oxidada) Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Uma dieta deficiente em vitamina B3 provoca glossite, dermatite, perda de peso, diarréia, depressão e demência (pelagra)

NAD+ / NADH + H+ Substrato reduzido Substrato oxidado + 2H+ + 2e- Nas reações de óxido-redução nas quais participa NAD ocorre a remoção de DOIS átomos de hidrogênio (H.) (2 H+ e 2e-) do substrato . Dois elétrons e um próton vão para a coenzima (anel da nicotinamida) e um próton vai para o meio Substrato reduzido Substrato oxidado + 2H+ + 2e- NAD+ (oxidado) + 2H+ + 2e-  NADH (reduzido) + H+ + N H C O NH 2 NAD (oxidado) H+ NADH (reduzido) 2H + 2 e - NAD+ / NADH + H+

Nota: Outros monossacarídios (frutose, galactose, etc Nota: Outros monossacarídios (frutose, galactose, etc.) também são degradados por este conjunto de reações, dando duas moléculas de PIRUVATO

REGULAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA Enzima chave: FOSFOFRUTOQUINASE (PFK) Moduladores alostéricos

REGULAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA Na glicólise há produção de 2 moles de ATP por mol de Glicose. Na célula, a concentração dos nucleotídios ATP, ADP e AMP está em equilíbrio. Quando a concentração de ATP é elevada, a concentração de ADP e AMP é baixa, e vice-versa ATP ↔ ADP ↔ AMP Quando na célula há bastante ATP, a via glicolítica é INIBIDA. Acumula-se glicose-6P, que será armazenado sob forma de glicogênio (polímero de glicose - próximas aulas).

A via glicolítica é controlada principalmente pela atividade da enzima alostérica FOSFOFRUTOQUINASE GLICOGÊNIO ATP

Fosfofrutoquinase (PFK) Frutose-6-fosfato + ATP Frutose-1,6-bisfosfato + ADP PFK é uma enzima alostérica (Tetrâmero) Sítio ativo – F6P e ATP Sítio alostérico – Modulador negativo - ATP Sítio alostérico – Modulador positivo - AMP Quando há muito ATP na célula, o ATP liga-se ao sítio alostérico (negativo) e inibe a atividade da PFK. A velocidade da glicólise diminui muito.

- A via glicolítica volta a funcionar Quando o ATP é utilizado pela célula para realizar “trabalho”, o ATP é hidrolisado a ADP e este em AMP ATP ADP + Pi ADP AMP + Pi Como resultado: - a concentração de ATP diminui e ele se desliga do sítio alostérico negativo - a concentração de AMP aumenta e ele liga-se ao sítio alostérico positivo. - A via glicolítica volta a funcionar AMP AMP se liga ATP ATP se desliga

Destinos do Piruvato Ciclo de Krebs Lactato Etanol POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS Asp Gly Leu Glu Ala Ile Fosfoenolpiruvato (3) Ser Lys Cys Phe Piruvato (3) CO 2 Acetil-CoA (2) CO 2 Oxaloacetato (4) Citrato (6) Ciclo de Krebs CO 2 Malato (4) Isocitrato (6) CO 2 Fumarato (4) a Cetoglutarato (5) Lactato Succinato (4) CO 2 Etanol

Destinos do Piruvato Oxaloacetato Piruvato Acetil-CoA Lactato Aerobiose Piruvato Acetil-CoA Anaerobiose Lactato Catabolismo Anaerobiose Síntese de alguns AA Etanol A formação de Acetil-CoA e a síntese de AA serão vistas em aulas futuras

Aerobiose Piruvato Acetil-CoA Quando há suprimento de O2 suficiente, o piruvato formado na glicólise é transformado em Acetil-CoA (próxima aula), sendo totalmente oxidado a CO2 e H2O. O NADH formado na glicólise é oxidado a NAD+ pelo Oxigênio, com formação de H2O

Nesta reação o NADH formado na glicólise é convertido a NAD+. Anaerobiose Piruvato Lactato Quando não há suprimento de O2 suficiente, o piruvato formado na glicólise é transformado em Lactato, que se acumula na célula Nesta reação o NADH formado na glicólise é convertido a NAD+.

Formação de Lactato (músculo) Piruvato + NADH + H+  Lactato + NAD+ Enzima: Desidrogenase lática ou Lactato desidrogenase CH3-C-COO- O OH H Notar a oxidação do NADH formado na glicólise

Lactato NAD+

No esforço físico intenso - Acúmulo de lactato nos músculos Conclusão No esforço físico intenso - Acúmulo de lactato nos músculos Em qual atividade haveria maior produção de lactato no músculo: prova de 400m (1,5 minutos) ou maratona (2 horas)?

O lactato produzido no músculo vai sendo liberado para a circulação. O lactato é captado pelo fígado e lá sofre a reação inversa. Lactato + NAD+ Piruvato + NADH + H+ Enzima: Desidrogenase lática ou lactato desidrogenase Problema do Módulo 2 pag. 5 - Produção de lactato no esforço físico. Para ser entregue dia 29/04

Notar que aqui também há oxidação de NADH Algumas leveduras transformam piruvato em ETANOL a partir de Piruvato (Fermentação alcoólica) Piruvato (C3) Anaerobiose CO2 Acetaldeído (C2) Etanol (C2) NADH NAD+ Enzima: Álcool desidrogenase Notar que aqui também há oxidação de NADH

Por isto, etanol em baixas quantidades, engorda !!! O Homem não sintetiza etanol, mas degrada o etanol ingerido nas bebidas alcoólicas (vinho, cerveja, whisky, etc) O etanol ingerido vai para a circulação e é prontamente absorvido pelas células. No FÍGADO, o etanol é convertido em Acetil-CoA (precursor de gordura – ver nas próximas aulas) Por isto, etanol em baixas quantidades, engorda !!! Em quantidades elevadas pode dar cirrose hepática, câncer do fígado, etc !!!

GLICONEOGÊNESE ou NEOGLICOGÊNESE

Esta via faz parte do ANABOLISMO GLICONEOGÊNESE OU NEOGLICOGÊNESE Definição: é a via de biossíntese de Glicose a partir de Piruvato Esta via faz parte do ANABOLISMO A Gliconeogênese ocorre no CITOSSOL e principalmente no FÍGADO

NÓS SINTETIZAMOS GLICOSE ! A síntese de glicose é importante pois esta é a única fonte de energia utilizada pelo cérebro, eritrócitos e medula renal. NÓS SINTETIZAMOS GLICOSE !

A Gliconeogênese inicia com o Piruvato Lactato POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS Acetil - CoA (2) Oxaloacetato (4) Citrato (6) Isocitrato Cetoglutarato (5) Succinato Fumarato Malato Gly Ala Ser Cys Leu Ile Lys Phe Glu Asp Piruvato (3) CO 2 a Fosfoenolpiruvato Ciclo de Krebs A Gliconeogênese inicia com o Piruvato Que pode ser originado a partir de: Lactato Certos aminoácidos (Ex: Ala, Cys, Gly, Ser)

A neoglicogênese é o REVERSO da glicólise, EXCETO no que se refere a três reações IRREVERSÍVEIS Glicose Hexoquinase Fosfofrutoquinase Frutose 1,6 bisfosfato Piruvatoquinase

Piruvato é o ponto de partida 1. Obtenção de Piruvato a partir de Lactato Lactato + NAD+ Piruvato + NADH + H+ Enzima: Desidrogenase lática   2. A obtenção de Piruvato a partir de aminoácidos será vista mais adiante

Reações diferentes Glicólise x Gliconeogênese 3 2 1

Reação 1: Transformação de Piruvato a Fosfoenolpiruvato (PEP) 2 Piruvato 2 Oxaloacetato 2 Foesfoenolpiruvato Atuam duas enzimas: Piruvato Carboxilase e PEP Carboxiquinase Na síntese de 2 moléculas de Fosfoenolpiruvato (PEP) a partir de 2 moléculas de piruvato há gasto de 2 moléculas de ATP e 2 moléculas de GTP

Reações diferentes Glicólise x Gliconeogênese 2 1

Reação 2: Hidrólise da F1,6 P Frutose-1,6-bisfosfato + H2O Frutose-6-fosfato + Pi

Reações diferentes Glicólise x Gliconeogênese 3 2 1

glicose-6-fosfato + H2O glicose + Pi Reação 3: Hidrólise da G6 P glicose-6-fosfato + H2O glicose + Pi

1- A glicose-6-fosfatase só está presente no fígado e rins. NOTAS: 1- A glicose-6-fosfatase só está presente no fígado e rins. 2- Nestes órgãos, a glicose atravessa a membrana plasmática e é liberada na circulação. 3- A glicose exportada corrige a glicemia. 4- Nas demais células, a Glicose-6-fosfato permanece no citossol 5- Deficiência na G-6-Pase causa uma doença chamada de von Gierke (grave hipoglicemia). Glicemia = Concentração de Glicose no sangue; valores normais 70-100 mg/dl.

Enzimas que diferem entre a Glicólise e Gliconeogênese Resumo Enzimas que diferem entre a Glicólise e Gliconeogênese Hexoquinase     Glicose + ATP Glicose-6-fosfato + ADP Glicose-6-fosfatase     Glicose-6-fosfato + H2O Glicose + Pi Fosfofrutoquinase (PFK)    Frutose-6-fosfato + ATP Frutose-1,6-bisfosfato + ADP Frutose-1,6-bisfosfatase Frutose-1,6-bisfosfato + H2O Frutose-6P + Pi

Piruvato quinase Posfoenolpiruvato +ADP Piruvato + ATP Piruvato Carboxilase Piruvato + HCO3- + ATP Oxaloacetato + ADP + Pi PEP Carboxiquinase Oxaloacetato + GTP Fosfoenolpiruvato + GDP + CO2

Glicólise Glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 piruvato + 2 NADH + 2 ATP Gliconeogênese 2 piruvato + 2 NADH + 4 ATP + 2 GTP glicose + 2 NAD+ + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi Glicólise GERA 2 ligações P do ATP. Gliconeogênese GASTA 6 ligações P do ATP e GTP. Gasta-se muito mais para sintetizar um mol de glicose Vejam uso de NAD+ e NADH