Glicolise1 - Bioquímica

Glicólise
Profa. Alana Cecília
Metabolismo da Glicose
Metabolismo:
se refere a
todas as reações químicas que
ocorrem dentro de um organismo.
As
reações
anabólicas
e
catabólicas
ocorrem
simultaneamente nas células.
Nutrientes
estocados
Alimentos
ingeridos
Fótons
solares
Vias de
reações
catabólicas
(exergônicas)
outro
trabalho
celular
Biomolécula
s complexas
Trabalho
mecânico
Trabalho
osmótico
Vias de
reações
anabólicas
(endergônicas)
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
- 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.
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
Pode Ocorrer
Anaerobiose  O produto final é
Em Dois meios
diferentes
Aerobiose
Piruvato que
posteriormente é
fermentado em Acido
Láctico ou Etanol
 O produto final é o
piruvato que depois,
por processos
posteriores à glicólise,
é oxidado em CO2 e
H2O
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
Piruvato (3C)
2 moléculas de
NADH
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 TrioseFosfato:
Dihidroxicetona
Fosfato e
Gliceraldeído
3-Fosfato
•
Glicose
+
ATP
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
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
ADP
G
a
s
t
o
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e
E
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r
g
i
a
• Glicose -6- Fosfato
Frutose -6- Fosfato
 Conversão da Glicose -6- Fosfato
em Frutose -6- Fosfato pela
Glicose 6P Isomerase
G
a
s
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o
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r
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a
•
Frutose -6-P
+
ATP
Frutose 1,6-BiFosfato +
∞ A Frutose -6-P é Fosforilada a
Frutose -1,6-Bifosfato pela
Fosfofrutoquinase
ADP
G
a
s
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g
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a
• Frutose 1,6-BiFosfato
Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Fosfato
× 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
G
a
s
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e
E
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e
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g
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a
• Gliceraldeído 3-P
Dihidrocetona Fosfato
Ø As Duas trioses são interconvertíveis por uma
reação reversível catalizada pela Triose Fosfato
Isomerase
Ø A Aldolase e a Isomerase
estabelecem equilíbrio assinalado no
Esquema da Esquerda:
Ø 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
• Gliceraldeído 3-P + NAD + Pi
1-3 Bisfosfoglicerato + NADH + H
φ Enzima: Gliceraldeído 3-P Desidrogenase
P
r
o
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u
ç
ã
o
φ Grupo Aldeído (-CHO) oxidado em Grupo
Carboxílico (-COOH)
d
e
φ Grupo Carboxílico formado, forma uma ligação
Anídrica com o fosfato
E
n
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g
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a
φ O Gliceraldeído 3-P é Convertido num Composto
intermédiário potencialmente energético
φ O Grupo Fosfato deriva de um Fosfato
Inorgânico
φ O NADH intervirá na Formação de ATP
ESTRUTURA DO NAD
Nicotinamida adenina dinucleotídio
NAD+ (oxidada)
NADH (reduzida)
• 1-3 Bisfosfoglicerato
Ω
Ω
+
ADP
3-Fosfoglicerato
Formação de ATP
Enzima: Fosfoglicerato Quinase
Ω Fosforilação ao Nível do
Substrato
+
ATP
P
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a
• 3-Fosfoglicerato
2-Fosfoglicerato
Ж O 3-Fosfoglicerato é Isomerado
a 2-Fosfoglicerato pela
Fosfoglicerato Mutase
P
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g
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a
• 2-Fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato + H O
2
© Há Desidratação e redistribuição
da Energia
© A Enzima Responsável é a
Enolase
P
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a
• Fosfoenolpiruvato + ADP
Piruvato
+ ATP
 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
P
r
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d
u
ç
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o
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E
n
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g
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a
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



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.


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.

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.


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+



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).




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.