Glicólise Profa. Alana Cecília

Metabolismo da Glicose 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 Metabolismo: se refere a todas as reações químicas que ocorrem dentro de um organismo. As reações anabólicas e catabólicas ocorrem simultaneamente nas células.

Objetivos: Compreender a Glicólise e a Oxidação do Piruvato, como etapas da respiração celular Relacionar estas vias Metabólicas com a Produção de Energia Do Organismo

Introdução A Níveis Macroscópicos o atleta parte, corre e corta a meta. E a Nível Microscópico o que é que acontece?

Introdução do cérebro (Cons. Energético moderado), - Células do cérebro (Cons. Energético moderado), - Glóbulos vermelhos (não possuem mitocôndrias, apresentam necessidades energéticas elevadas)

Introdução Energia - alimentos. (Heterotróficos) A Glicólise, funciona assim Como o primeiro e principal Processo de degradação da glicose, uma molécula potencialmente energética.

Glicólise

Algumas Considerações Históricas: No decurso da primeira metade do séc. XX, a Glicólise foi estudada por alguns dos mais renomeados Bioquímicos: 1860: Pasteur postula que a Fermentação é catalisada por enzimas indissociáveis das estruturas celulares 1897: Buchner descobre que as enzimas da fermentação podem atuar independemente das estruturas celulares 1905: Harden e Young identificam uma Hexose bisfofato como intermediaria da Glicólise e verificaram a necessidade de certas coenzimas (NAD, ADP e ATP) Anos 30: Embden postulou a separação da frutose 1,6 - Bisfosfato 1938 – Warburg et al. Demonstraram a capacidade de conservar energia sob a forma de ATP

Definição:  Glycolysis tem a sua origem no Grego em que glyk = Doce + Lysis = Dissolução Atualmente podemos definir a Glicólise como a sequência de reações que converte a Glicose em Piruvato, havendo a produção de Energia sob a forma de ATP

 Onde Ocorre A Glicólise? Resposta: No Citoplasma das Células Anaerobiose  O produto final é Piruvato que posteriormente é fermentado em Acido Láctico ou Etanol Pode Ocorrer Em Dois meios diferentes  O produto final é o piruvato que depois, por processos posteriores à glicólise, é oxidado em CO2 e H2O Aerobiose

Esquema Geral da Glicólise Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2O 1 açúcar de 6 C 2 açúcares de 3 C A partir deste ponto as reações são duplicadas Saldo 2 moléculas de ATP 2 moléculas de NADH 2 moléculas de Piruvato (3C)

Importância da Glicólise Principais Razões: 1 – Principal meio de degradação da Glicose 2 – Obtenção de Energia mesmo em condições Anaeróbias 3 – Permite a degradação da Frutose e da Galactose Outras Razões: Os tecidos têm necessidade de transformar a energia contida na glicose em ATP A Glicólise é fundamental para a produção de Acetil-CoA A Glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, contribuindo o seu estudo para a melhor compreensão dos processos enzimáticos e de metabolismo intermediário

Etapas Da Glicólise - A Glicólise divide-se em duas partes principais: 1- Ativação ou Fosforilação da Glicose 2- Transformação do Gliceraldeído em Piruvato

Fosforilizão da Glicose Nesta Primeira Fase temos: - Utilização de ATP (2 Moléculas) - Formação de duas Moléculas de Triose-Fosfato: Dihidroxicetona Fosfato e Gliceraldeído 3-Fosfato

Glicose + ATP Glicose -6-Fosfato + ADP Gasto de Energia  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 Hexoquinase produzindo Glicose-6-P pela transferência do Fosfato Terminal do ATP para o grupo Hidroxila da Glicose  Reacção irreversível  Permite a entrada da Glicose no Metabolismo Intracelular dado que Glicose-6-P não é transportado através da membrana Plasmática

Glicose -6- Fosfato Frutose -6- Fosfato Gasto de Energia Conversão da Glicose -6- Fosfato em Frutose -6- Fosfato pela Glicose 6P Isomerase

Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + ADP Gasto de Energia A Frutose -6-P é Fosforilada a Frutose -1,6-Bifosfato pela Fosfofrutoquinase

Frutose 1,6-BiFosfato Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Fosfato Gasto de Energia A Frutose 1,6- Bifosfato é dividida pela aldolase em duas trioses fosfatadas ficando cada uma com um fosfato As duas trioses são: Gliceraldeído 3-Fosfato e a Dihidroxicetona Fosfato

Gliceraldeído 3-P Dihidrocetona Fosfato As Duas trioses são interconvertíveis por uma reação reversível catalizada pela Triose Fosfato Isomerase A Aldolase e a Isomerase estabelecem equilíbrio assinalado no Esquema da Esquerda: Só o Gliceraldeído é Substrato das reações seguintes, por isso o isômero assegura que todos os 6 Carbonos Derivados da Glicose podem Prosseguir na Via Glicolítica

Transformação do Gliceraldeído em Piruvato Nesta Segunda Fase temos: - Formação de ATP - Oxidação da Molécula do Gliceraldeído 3-P - Redução do NAD+ - Formação do Ácido Pirúvico

Enzima: Gliceraldeído 3-P Desidrogenase Gliceraldeído 3-P + NAD + Pi 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH + H Produção de Energia O Gliceraldeído 3-P é Convertido num Composto intermédiário potencialmente energético Enzima: Gliceraldeído 3-P Desidrogenase Grupo Aldeído (-CHO) oxidado em Grupo Carboxílico (-COOH) Grupo Carboxílico formado, forma uma ligação Anídrica com o fosfato O Grupo Fosfato deriva de um Fosfato Inorgânico O NADH intervirá na Formação de ATP

Nicotinamida adenina dinucleotídio ESTRUTURA DO NAD Nicotinamida adenina dinucleotídio NAD+ (oxidada) NADH (reduzida)

Enzima: Fosfoglicerato Quinase 1-3 Bisfosfoglicerato + ADP 3-Fosfoglicerato + ATP Produção de Energia Formação de ATP Enzima: Fosfoglicerato Quinase Fosforilação ao Nível do Substrato

3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato Produção de Energia O 3-Fosfoglicerato é Isomerado a 2-Fosfoglicerato pela Fosfoglicerato Mutase

Há Desidratação e redistribuição da Energia 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H O 2 Produção de Energia Há Desidratação e redistribuição da Energia A Enzima Responsável é a Enolase

É Catalizada pela Piruvato Quinase Fosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + ATP Produção de Energia Ultima Reação É Catalizada pela Piruvato Quinase Reação Exorgónica Irreversível Transferencia do Grupo Fosfato do Fosfoenolpiruvato para o ADP Produto intermédio Enol-Piruvato que é Convertido à forma Ceto Piruvato

Controle Da Glicólise A necessidade glicolítica varia de acordo com os diferentes estados fisiológicos O grau de conversão de Glicose para o Piruvato é regulado, de acordo com as necessidades celulares

Controle Da Glicólise  O Controle a Longo Prazo da Glicólise, particularmente no fígado, é efetuado a partir de alterações na quantidade de Enzimas glicolíticas. Isto terá reflexos nas taxas de síntese e degradação  O Controle a Curto Prazo é feito por alteração alostérica (concentração de Produtos) reversível das enzimas e também pela sua fosforilação. As enzimas de controle são as que catalisam as reações irreversíveis: Hexoquinase Fosfofrutoquinase Piruvato quinase

O Piruvato pode seguir dois caminhos diferentes após a sua Formação, dependendo das conduções do meio: Em condições Anaeróbicas: - Formam-se produtos de Fermentação (Etanol e CO2 no caso da fermentação Alcoólica; Ácido Láctico na Fermentação Láctica). Em condições Aeróbicas: - Forma-se o Acetil-CoA que vai entrar no Ciclo de Krebs

Fermentação Feita por organismos anaeróbicos (o O2 é tóxico e mortal para eles). Os anaeróbios não possuem as enzimas responsáveis pelas reações químicas do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória. Outros organismos, como o levedo da cerveja ou a célula muscular possuem esse aparato enzimático, mas na falta de O2 podem realizar a fermentação. São os anaeróbicos facultativos.

Fermentação Aqui, a quebra da glicose termina na glicólise. Não havendo O2 ou não sendo possível utilizá-lo, outra molécula terá de receber os átomos de hidrogênio. O produto final depende do aparato enzimático da célula e pode ser: álcool etílico, ácido acético, ácido lático ou ácido butírico.

Fermentação Aqui, a glicose não é totalmente oxidada a gás carbônico e água e a fermentação só libera 5% da molécula de glicose, produzindo apenas 2ATPs.

2C3H4O3 + NADH ---------> 2C3H6O3 + NAD+ Fermentação láctica Os lactobacilos fermentam a glicose a ácido láctico, que coagula o leite, formando uma coalhada ou iogurte. Esse ácido é formado quando os hidrogênios retirados da glicose são recebidos pelo ácido pirúvico. Fermentação láctica Após a Glicólise o ácido pirúvico é reduzido ao combinar-se com os hidrogenios transportados pelo NADH originando-se ácido láctico C3H6O3. 2C3H4O3 + NADH ---------> 2C3H6O3 + NAD+

Fermentação láctica no músculo Se a célula muscular estiver em exercício rigoroso, mais fermentação láctica será realizada; O produto final é o ácido láctico, que causa dor e fadiga muscular; Este ácido láctico é depois conduzido pela corrente sanguínea até o fígado, onde será transformada em ácido pirúvico e este é transformado em glicose (gliconeogênese).

Fermentação alcóolica Realizado pelo Saccharomyces cerevisae; Aqui, o ácido pirúvico é descarboxilado antes de receber os hidrogênios do NADH + H+; Assim, são produzidos gas carbônico e álcool etílico; Se houver muito oxigênio, no entanto, a bactéria não realizará fermentação e não haverá formação de álcool para a cerveja e o champagne.