GLICÓLISE

BIOSSÍNTESE
CONSTRUÇÃO
CONSUMO DE ATP
DEGRADAÇÃO
PRODUÇÃO DE ATP
METABOLISMO: transformações químicas a nível celular
Metabolismo em geral
RESPIRAÇÃO CELULAR
Processo de conversão das ligações
químicas de moléculas ricas em energia
que poderão ser usadas nos processos
vitais.
Pode ser
respiração anaeróbica
respiração aeróbica
É o processo de obtenção de energia mais
utilizado pelos seres vivos.
ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR
I- GLICÓLISE – Quebra da glicose
II- CICLO DE KREBS - Conjunto de
reações que formam CO2 - H2O - NADH2
- FADH2
III- CADEIA RESPIRATÓRIA – Produção de
moléculas de ATP
Membrana externa
LOCAIS DA RESPIRAÇÃO CELULAR
1a.
GLICÓLISE
HIALOPLASMA
3a. CADEIA
RESPIRATÓRIA
MITOCÔNDRIAS
2a. CICLO DE
KREBS
GLICÓLISE/ VIA GLICOLÍTICA
GLICOSE
GLICÓLISE/ VIA GLICOLÍTICA
Nos organismos aeróbios constitui o segmento inicial da
degradação da glicose, sendo essencialmente
prosseguida pelo processo a que, globalmente se
atribui a designação de respiração celular.
Nos organismos anaeróbios (e mesmo nos aeróbios, em
certas circunstâncias), pelo contrário, a glicólise é
prosseguida por um outro processo designado por
fermentação.
Quando esse processo não envolve consumo de oxigênio
molecular e por isso é chamado de fermentação
anaeróbica.
A fermentação é um processo de transformação de uma
substância em outra, produzida a partir de
microorganismos, tais como fungos, bactérias, ou até o
próprio corpo, chamados nestes casos de fermentos.
Exemplo de fermentação:
- açúcares das plantas em álcool,
- processo de fabricação da cerveja (álcool etílico e CO2)
produzidos a partir do consumo de açúcares presentes
no malte - obtido através da cevada germinada.
Processo usado no preparo da massa do pão/ bolo:
fermentos das leveduras/ fungos - consomem o açúcar
(amido) da massa do pão, liberando CO2 , que aumenta o
volume da massa.
Exemplos:
1. Iogurte (fermentação láctica): lactobacilos, produzem ácido
lático;
2. Pão e cerveja (fermentação alcoólica): fungos (anaeróbicos
facultativos), que produzem no final álcool;
3. Vinagre (fermentação acética): consiste numa reação química,
onde ocorre a oxidação parcial do álcool etílico, obtendo o
ácido acético.
Outro exemplo: nos músculos, a quando da atividade fisica
intensa e na ausência de oxigênio, com a formação de
lactato (ácido láctico).
Visão Geral
• Nas células as reações metabólicas raramente ocorrem
de forma isolada; em geral, são organizadas em
sequências de múltiplos passos, denominadas vias,
tais com o glicólise;
• As vias, em sua maior parte, podem ser classificadas
como:
Ω Catabólicas: de degradação
Ω Anabólicas: de síntese
Moléculas
complexas:
Proteínas
Polissacarídeos
Lipídeos
Ácidos nucléicos
Nutrientes
contendo
energia:
Carboidratos
Gorduras
Proteínas
C
A
T
A
B
O
L
I
S
M
O
Produtos finais
pobres em
energia:
CO2
H2O
NH3
Energia
química
ATP
NADH
EXERGÔNICAS
ENDERGÔNICAS
A
N
A
B
O
L
I
S
M
O
Moléculas
precursoras:
Aminoácidos
Oses
Ácidos graxos
Bases
nitrogenadas
Glicose - proveniente da dieta ou produção endógena é
degradada pelo organismo com o principal propósito de
liberar energia.
Glicólise anaeróbica: degradação da glicose sem
necessidade de O2, produto final ácido lático.
Utilizada quando exercícios rigorosos são realizados.
a
Glicólise aeróbica: é a degradação da glicose na presença de O2,
produto final o piruvato que é transportado para dentro da
mitocôndria para completar sua oxidação até CO2 e H2,
ativando o ciclo de krebs e a cadeia respiratória.
GLICÓLISE
É a seqüência metabólica de várias reações
enzimáticas,
na qual a glicose é oxidada produzindo:
2 moléculas de Ácido Pirúvico
2 moléculas de ATP
2 equivalentes reduzidos de NAD+,
que serão introduzidos na cadeia respiratória ou
na fermentação.
glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi
2 NADH + 2 ácido pirúvico + 2 ATP + 2 H2O
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.
• É a sequência metabólica contendo 10 dez
reações catalisadas por enzimas livres no
citosol.
• Principal rota para geração de ATP nas células
e está presente em todos os tipos de tecidos.
• A glicose é o principal carboidrato em nossa
dieta e é o açúcar que circula no sangue para
assegurar que todas as células tenham suporte
energético contínuo.
• A sua finalização é a oxidação de glicose
a piruvato.
VIA DE SINALIZAÇÃO DA
GLICOSE
IRS1 – PI3K – AKT - GLUT 4
• FASES DE PREPARAÇÃO GLICOLÍTICA
• 1. FASE PREPARATÓRIA
Preparação, regulação e gasto de
energia
• 2. FASE DE PAGAMENTO
Produção de ATP e oxidação
Sequência da Glicólise
Fase 1: preparação, regulação e gasto de energia:
A célula gasta 2 moléculas de ATP e Mg2+
Processa-se em cinco reações bioquímicas.
Nenhuma energia é armazenada, pelo contrário, duas moléculas
de ATP são investidas nas reações de fosforilação.
Fosforilação é a adição de um grupo fosfato (PO4) a uma proteína/ molécula.
A fosforilação é um dos principais participantes nos mecanismos de regulação
das proteínas.
É importante nos mecanismos de reações da qual participa o ATP.
A energia obtida na respiração ou na fotossíntese é utilizada para adicionar o
grupo fosfato ao ADP
ATP.
Esta molécula armazena essa energia, que fica a disposição da célula.
Sequência da Glicólise
Glicose
Reação 1: a glicose que entra nos tecidos é fosforilada com o
gasto energético de uma molécula de ATP, dando origem a
glicose-6-fosfato e ADP.
Enzima: Hexoquinase. Reação irreversível e um dos três passos
que regulam a glicólise.
A fosforilação da glicose na primeira reação impede que esta saia
da célula novamente.
Ao adicionar um grupo fosfato à glicose, ela torna-se um
molécula carregada negativamente e é impossível atravessar
passivamente a membrana celular.
Ao manter a glicose aprisionada dentro da célula a glicólise é
garantida.
Hexoquinase é a enzima que catalisa a conversão de
ATP e uma D-hexose a ADP e uma D-hexose-6-fosfato.
A hexoquinase é uma enzima reguladora.
A hexoquinase muscular é inibida alostericamente pelo seu
produto, a glicose-6-fosfato.
Sempre que a concentração de glicose-6-fosfato no interior da
célula aumenta acima do seu nível normal, a hexoquinase
é inibida de forma temporária e reversível, colocando a
velocidade de formação da glicose-6-fosfato em equilíbrio
com a sua velocidade de utilização e restabelecendo o
estado de equilíbrio estacionário.
Hexoquinase
Glicose 6P
Reação 2: - catálise: enzima fosfoglucose isomerase/
fosfohexose isomerase.
Glicose-6-fosfato é convertida num processo de isomerização
em frutose-6-fosfato, para que, assim, se possua um sítio
de entrada para a frutose da dieta na glicólise.
Esta reação irá também preparar o Carbono 3 (C3) para a
clivagem catalizada pela enzima Aldolase na reação 4.
Isomerase
Reação 3: a célula investe outra molécula de ATP para
fosforilar a frutose-6-fosfato e convertê-la em frutose-1,6bisfosfato.
É também uma reação irreversível e de controle
desta
via
metabólica, catalisada pela enzima fosfofrutoquinase.
Esta etapa ocorre para deixar a molécula simétrica para a reação
de clivagem na etapa seguinte.
fosfofrutoquinase
Frutose 1,6 bisfosfato
Reação 4: a frutose -1,6 - bisfosfato é clivada em duas trioses:
gliceraldeído-3-fosfato e dihidroxiacetona fosfato.
Enzima: aldolase.
Linha de fratura
Gliceraldeído-3-fosfato
Linha de fratura
4%
Isomerase
Aldolase
96%
Frutose 1-6-difosfato
Dihidroxiacetona-fosfato
89%
11%
Dihidroxicetona fosfato
Reação 5: O gliceraldeído-3-fosfato e a dihidroxiacetona fosfato
são isômeros (enzima triosefosfato isomerase).
Ocorre então a conversão da dihidroxicetona P em gliceraldeído
3P, a única triose que pode continuar sendo oxidada.
Única oxidação durante a glicólise.
Ácido 1,3 difosfoglicérico
Gliceraldeido-3-fosfato
Desidrogenase
Portanto,
por cada uma das molécula de glicose que “entra” no
processo de glicólise, ocorrerá a oxidação de
duas moléculas de fosfogliceraldeído em ácido
difosfoglicérido.
Nesta etapa, a energia libertada pela hidrólise é transferida
para a síntese de ATP a partir de ADP e de fosfato
inorgânico.
Ácido 1,3 difosfoglicérico
Ácido 3 fosfoglicérico
1. FASE PREPARATÓRIA
Preparação, regulação e gasto de energia
hexoquinase
fosfoexose-isomerase
fosfofrutoquinase
aldolase
triosefosfato isomerase
Fase 2: Produção de ATP e oxidação
Nessa etapa, ocorre adição de NAD e Pi (fosfato inorgânico).
A partir dessa etapa teremos 2 gliceraldeídos 3P.
Gliceraldeído 3P
Reação 6: cada gliceraldeído-3-fosfato é oxidado pelo NAD+
(NAD+
NADH) e fosforilado por um fosfato
inorgânico, dando origem a 1,3-Bifosfoglicerato (1,3
BPG).
Esta reação é catalisada pela enzima gliceraldeido-3fosfato desidrogenase.
1,3 bifosfoglicerato
Reação 7: catalisada pela enzima 1,3 BiP glicerato cinase.
A 1,3 BPG transfere um grupo fosfato para uma molécula
de ADP dando origem a uma molécula de ATP e a 3fosfoglicerato.
Primeira etapa que sintetiza ATP diretamente na via.
3 fosfoglicerato
Reação 8: a enzima fosfoglicerato mutase muda a posição do
grupo fostato, dando origem a 2-fosfoglicerato (grupo
fosfato ligado ao carbono 2).
Mutase
2-Fosfoglicerato
Reação 9: é uma reação de desidratação catalizada pela enzima
enolase.
O
2-fosfoglicerato
é
desidratado
formando
fosfoenolpiruvato (PEP), um composto altamente
energético.
Enolae
Mutase
Ác. 3-fosfoglicérico
Enolase
Ác. 2-fosfoglicérico
Ác. fosfoenolpirúvico
Fosfoenolpiruvato
Reação 10: enzima piruvato cinase transfere do grupo fosfato do
fosfoenolpiruvato para uma molécula de ADP, formandose então uma molécula de ATP e piruvato.
Por cada molécula de gliceraldeído-3-fosfato produz-se duas
moléculas de ATP, na glicólise são produzidos ao todo:
4 ATPs e gastos 2.
O saldo energético é de 2 moléculas de ATP e 2 NADH por
molécula de glicose.
Mutase
Enolase
Quinase
Ác. 3-fosfoglicérico
Ác. 2-fosfoglicérico
Ác. fosfoenolpirúvico
Ác. pirúvico
2. FASE DE PAGAMENTO
Produção de ATP e oxidação
Gliceraldeído 3-fosfato desidrogen
Fosfoglicerocinase
Fosfogliceromutase
enolase
piruvato
quinase
GLICÓLISE
C6H12 O6
LEMBRETE
Na glicólise entra uma
molécula de GLICOSE
com 6 carbonos e sai 2
moléculas de piruvato
de 3 carbonos
PRIMEIRA ETAPA - GLICÓLISE
Quebra da molécula glicose
GLICOSE
IMPORTANTE
AC.PIRUVICO
NAD/FAD - Moléculas Carregadora de H+
- Cada molécula carrega 2 átomos
de H+
MITOCÔNDRIAS
CICLO KREBS – CADEIA
RESPIRATÓRIA
HIALOPLASMA
GLICÓLISE
PRODUTOS DA
GLICÓLISE
C 6H12O6
4H
+
(2) C3H4O3
ÁCIDO
PIRÚVICO
- 2NAD + 2H2 = 2NADH2
- SALDO DE
REAÇÃO
2 ATP
NA
-FORAM PRODUZIDOS
PIRÚVICOS
2 AC.
Glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi -----------> 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP +
2 H2O
GLICÓLISE
I – ESTÁGIO
Preparação da glicose
Investimento de energia
para ser recuperada mais
tarde
I I– ESTÁGIO
Quebra e rearranjo da
molécula de glicose em
duas moléculas de 3
carbonos
III– ESTÁGIO
Oxidação: Geração
de energia
• Fosfofrutoquinase - Principal enzima no controle da
via glicolítica, altos níveis de ATP e citrato exercem
inibição. Outro agente a inibi-la é o pH (fermentação
láctica). É estimulada por frutose-6-fosfato, AMP e
ADP
(Adenilotocinase – mecanismo rápido de reparação
de ATP – ADP+ADP=ATP+AMP).
• Hexoquinase - Inibida pelo próprio produto Glicose6-fosfato (glicocinase-fígado).
• Piruvatoquinase - Controla o final da via que gera
ATP e piruvato. O ATP e o acetil-CoA a inibe
(acúmulo de alanina).
PIRUVATO ( 2 MOLÉCULAS)
Metabolismo Anaeróbico:
cristalino, córnea do olho,
medula renal, testículos,
leucócitos, hemácias.
Carboxilação do
piruvato a
oxalacetato
(gliconeogênese)
Metabolismo Aeróbico
Ocorre na mitocôndria
Piruvato
↓↑
Lactato
Piruvato
↓
Etanol, CO2
Acetil-CoA
*Hemácias
ATP
CO2
CICLO DO ÁCIDO
CÍTRICO
matriz
mitocondrial
*Músculos em exercício
↓pH, cãibras
Excedente de lactato→ fígado para
produzir glicose.
*Tecidos anóxicos
IAM/embolia pulmonar/hemorragia
*Fungos
*Algumas
bactérias
(flora
intestinal)
QUESTÕES
• Como a glicose se fixa no meio
intracelular?
• Porque diz-se que aglicose entra na célula
por difusão facilitada?
• Qual a meta da via glicolítica? Porque?
• Qual a importância da organela
mitocôndria no processo de respiração
celular?
• Qual o resultado da via glicolítica?