Aula - Glicólise - IQ-USP

Metabolismo de Carboidratos.
Profa.Dra. Leticia
Labriola
Abril 2011
Funções da Via Glicolítica
Gerar ATP (rápido);
Gerar intermediários para síntese;
Regenerar NADH;
Rendimento da Oxidação da Glicose
2 ATP em anaerobiose
GLICÓLISE
36 ATP em aerobiose
1 NADH = 3 ATP
Respiração Celular
1 FADH2 = 2 ATP
glicose
2 Piruvatos
Citossol
ciclo
de
Krebs
cadeia de transporte
de elétrons e
fosforilação oxidativa
Mitocôndria
Rendimento Energético Total 38
Primeira reação da via glicolítica
Reação irreversível
13
Segunda reação da via glicolítica
Terceira reação da via glicolítica
Reação irreversível
ATP e citrato (-)
F-2,6, bisfosfato e AMP (+)
Quarta reação da via glicolítica
Quinta reação da via glicolítica
Reações termodinamicamente desfavoráveis.
O conjunto leva à formação de gliceraldeido 3P por retirada
continua do produto. A diidroxiacetona fosfato não é
substrato da Gliceraldeido 3P desidrogenase
Sétima reação via glicolítica
A oxidação do carbono torna a
entrada do Pi favorável ...
Substrato se liga a SH da enzima e, por reação
com Pi, forma-se uma ligação anidrido fosfórico,
ricaem energia, e reduz-se um NAD+ fortemente
ligado à enzima. (inhibidores específicos para SHEX: iodoacetato)
Oitava reação da via glicolítica
Transferência intramolecular do fosfato.
Envolve a foramação intermediária de 1 composto
bifosforilado (2-3 bifosfoglicerato) originado por doação de
um grupo P da própria enzima ao substrato.
Nona reação da via glicolítica
Grupo P do fosfoenol piruvato é rico em
energia. Pode ser transferido, em forma
irreversível ao ADP produzindo ATP.
Hexoquinase / Glicoquinase
- G6P
Glicose
hexoquinase
ATP
G6P
ADP
- Hexoquinase: Km = 0,1 mM
- Hexoquinase IV ou Glicoquinase (fígado): Km = 10 mM
- [Glicoquinase] aumenta com insulina
- Glicoquinase não é inibida por G6P
Piruvato Quinase
(+ insulina no fígado)
(- glucagon no fígado)
- alanina (no fígado) - ATP
+ Frutose 1,6P
PEP
Piruvato quinase
ADP
PYR
ATP
- A insulina aumenta a conc. e atividade da pyr. quinase
Fosfofrutoquinase
+ AMP
- ATP
Frutose 6P
+ Frutose 2,6P
- citrato
Fosfofrutoquinase 1
ATP
ADP
Frutose 1,6 P
Fosfofrutoquinase
+ AMP
- ATP
Frutose 6P
+ Frutose 2,6P
- citrato
Fosfofrutoquinase 1
ATP
+ AMP - citrato
ADP
(+ insulina no fígado)
Fosfofrutoquinase 2
Frutose 6P
ATP
Frutose 1,6 P
Frutose 2,6 P
ADP
Pi
Frutose 2,6 P
Frutose 2,6 bisfosfatase
+ PEP
(+ glucagon no fígado)
Frutose 6P
Resumo
4 Etapas principais:
I. Dupla fosforilação de hexose, à custa de 2ATP, originando uma hexose com 2 grupos
fosfato. (reações 1-3)
II. Clivagem da hexose, produzindo 2 trioses fosforiladas (reação 4-5).
III. Oxidação e nova fosforilação, desta vez por fosfato inorgânico(Pi) das trioses fosfato,
formando moléculas de um intermediário com 2 grupos fosfato (reação 6).
IV. Transferência dos grupos fosfato deste intermediário para ADP, formando 4 ATP e 2
piruvato (reações 7-10).
Processos auto-suficientes
por serem independentes
de outras vias para
regenerar as coenzimas que
utilizam.
Glicose: principal substrato oxidável para a maioria dos organismos.
Hemácias
- Não possuem mitocôndrias
- Não metabolizam aminoácidos ou lipídeos
- Produzem lactato constantemente
- Não respondem a insulina
Cérebro
- Oxida glicose com grande preferência
- Não tem glicogênio (gliconeogênese hepática)
- Alta atividade mitocondrial - não gera lactato
Fígado
- Glicoquinase (baixa afinidade por glicose)
- Insulina ativa FFQ2 e piruvato quinase
- Glucagon ativa frutose 2,6 bisfosfatase (inibe glicólise)
- Piruvato quinase é inibida por alanina
Músculo
- Entrada de glicose é estimulada por insulina
- Glucagon não inibe a glicólise
- Piruvato quinase não é inibida por alanina
- Em atividade intensa faz glicólise anaeróbica
Falhas da Via Glicolítica
- Deficiências enzimáticas - não descritas
- Diabetes Mellitus
- falta de insulina ou resposta à insulina
- diminuição de glicose no músculo
- diminuição da atividade de glicoquinase
- estímulo à gliconeogênese
- acidose (corpos cetônicos)
- Acidose lática - diminuição da glicólise aeróbica
- aumento lactato sangüíneo, acidose
- exercício físico intenso, sepsis, def. vent.
- Cárie dentária - placa = colônia bactérias
- metabolismo anaeróbico gera lactato
- destrói esmalte, permite acesso à dentina
Falhas da Via Glicolítica
- Infarto cardíaco
- Tumores
- falta de O2, glicólise anaeróbica
- falta de glicose
- acidificação, dor
- crescimento maior que vascularização
- indução do fator de transcrição HIF-1
- aumento de enzimas da via glicolítica
- localização com glicose marcada
1. Indicar a localização celular das enzimas da via glicolítica e os passos irreversíveis da glicólise.
2. Em um tubo de ensaio contendo todas as enzimas da via glicolítica, citar os compostos que devem ser
fornecidos para iniciar sua atividade e para mantê-la funcionando.
3.
Cite os compostos que apresentam ligações do tipo fosfoenol, anidrido fosfórico e éster fosfórico. Citar as
vitaminas necessárias para a conversão de glicose em piruvato.
4. a) Escrever as reações globais da via glicolítica com a conversão de glicose a lactato e a piruvato.
b) Qual a quantidade de energia que a célula armazena a partir de um mol de glicose, após a sua degradação a
lactato (∆G0 ATP = 8000 cal/mol)? Calcule a porcentagem de energia armazenada após a glicólise, sabendo
que a degradação de glicose a lactato libera 47000 cal/mol.
5. Qual a enzima que catalisa a fosforilação de glicose no tecido extra-hepático e seu regulador alostérico? Quais
as diferenças entre essa enzima e a enzima presente no fígado?
6. Descrever a regulação da piruvato quinase, citando condições em que há acúmulo de fosfoenolpiruvato.
7. Esquematizar as reações catalisadas pela fosfofrutoquinase 2 e frutose 2,6 bisfosfatase. Descrever a
importância deste sistema na regulação da via glicolítica.
8. Descrever a atividade da via glicolítica no músculo em função da relação ATP/ADP.
9. Explicar, detalhando os mecanismos de regulação de metabolismo envolvidos, porque o consumo de glicose
muscular aumenta em situações em que há falta de O2.
10. O arseniato age sobre a gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase, modificando seu funcionamento e
catalisando a seguinte reação:
gliceraldeído 3 P
3 fosfoglicerato
NAD+
NADH
A intoxicação por arseniato pode resultar em extensa hemólise (destruição de hemáceas), sem grande
acometimento de outros tecidos. Explique porque.