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Metabolismo e oxidação de carboidratos:

Glicólise

Nutrientes:

Carboidratos

Lipídeos Proteínas Catabolismo CO2 H2O

ATP NADH NADPH FADH2 ADP NAD+ NADP+ FAD

Aminoácidos Açucares

Ác. Graxos Bases

nitrogenadas Anabolismo

Componentes

celulares

Proteínas

Polissacarídeos

Lipídeos Ác.

nuclêicos

Glicólise:

(do grego glykys, que significa “doce”, e lysis, que significa “quebra”)

- Uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações

catalizadas enzimaticamente liberando duas moléculas de piruvato e a

energia gerada é conservada na forma de ATP.

- Via central do metabolismo da glicose (Animais, vegetais e

microrganismos)

Vias da Respiração Celular

Citosol

Glicólise

Glicose Piruvato

ATP ATP ATP

NADH

Ciclo de

Krebs

Cadeia

transp.

elétrons

Mitocôndria

NADH2

1 Sacarose gera cerca de 60 ATPs

Nos animais e vegetais superiores a glicose pode ter 3 destinos principais

O piruvato formado na glicólise pode tomar 3 vias:

Glicólise converte hexoses a piruvato

Amido Sacarose

Glicose Frutose

Glicose- 6-P

Frutose-6-P

Frutose-1, 6-BP

DHAP G3P

1, 3 BPG

3-PGA 2-PGA PEP

PIRUVATO

ATP

ATP

1 HEXOSE = 2 ATP + 2 NADH

ADP +Pi

ADP +Pi

NADH

ATP

ATP ATP

NAD+

Glicose Piruvato

Fermentação

(anaerobiose)

Ciclo de Krebs

(aerobiose)

Fase preparatória

Fosforilação da glicose e sua

conversão para gliceraldeido-

3-fosfato

Fase de pagamento

Conversão do gliceraldeido-3-

fosfato para piruvato e formação

acoplada de ATP

As duas fases da glicólise

2.1 Fase Preparatória

1 fosforilação da glicose

doador de P = ATP

enzima hexoquinase (Mg2+)

2 conversão de glicose-6-

fosfato em frutose-6-fosfato

fosfoglicose-6-isomerase (Mg2+)

3 fosforilação de frutose-6-

fosfato a frutose-1,6-bisfosfato

doador de P = ATP

enzima fosfofrutoquinase-1 (PFK-1)

protistas, bactérias, plantas – PFK1

usa PPi

regulação glicólise PFK-1

Fosforilação da glicose (hexoquinases)

No fígado ocorre a glicoquinase:

- Glicoquinase é específica para a glicose

- não é inibida pela glicose-6-fosfato

- tem maior valor de km para glicose do que outra hexoquinase

- atua quando o nível de glicose no sangue está muito elevado

(glicose glicose-6-fosfato glicogênio)

2.1 Fase Preparatória

4 clivagem de frutose-1,6-

bisfosfato

gliceraldeído-3-fosfato

di-hidróxiacetona fosfato

rapidamente removidos passo 5

frutose-1,6-bisfosfato aldolase

microrganismos – Zn 2+

5 interconversão das triose-

fosfato

apenas gliceraldeído-3-fosfato

pode ser processado no passo 6

triose fosfato isomerase

2.2 Fase de Produção de Energia

6 oxidação de gliceraldeído-3-

fosfato a 1,3- bisfosfoglicerato

aceptor de H+ = NAD+

gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase

transferência do fosfato de 1,3-

bisfosfoglicerato para ADP,

formando 3-fosfoglicerato

formação de ATP fosfoglicerato quinase

conversão de 3-fosfoglicerato

a 2-fosfoglicerato

fosfoglicerato mutase (Mg 2+)

mudança do grupo fosfato entre C-2

e C-3

7

8

2.2 Resumo da Fase Produção de Energia

2 gliceraldeído-3-fosfato (G3P) 2piruvato + 4 ATP + 2 NADH

produz 4 moléculas de ATP

oxidação Gliceraldeído-3P por NAD+

conversão de 2 moléculas de 1,3-bisfosfoglicerato em 2

moléculas de Piruvato – liberação de energia

Energia conservada em 4 moléculas ATP

Energia conservada em 2 moléculas NADH

G3P desidrogenase

(www.sgc.utoronto.ca )

fosfoglicerato mutase

(www.sgpp.org)

Regulação hormonal da

fosforilase do glicogênio para

formação de glicose-1-fosfato

Glicose

Glicólise

Piruvato

NAD+

NADH

Ciclo de Krebs e

Fosforilação Oxidativa

O2 H2O

Fermentação

NAD+

NADH

ADP + Pi

ATP

NADH NAD+

Na ausência de O2, a fermentação

regenera o NAD+ para a glicólise

Anaerobiose - Fermentação

Gliceraldeído 3-fosfato

Gliceraldeído 3-P desidrogenase

NAD+

NADH

1, 3-Bisfosfoglicerato

Piruvato CO2

Piruvato descarboxilase

Acetaldeído

Etanol

NADH

NAD+

Lactato desidrogenase NADH

NAD+ Lactato

Álcool desidrogenase

Fermentação

Polissacarídeos:

Oligossacarídeos

Monossacarídeos

glicose

frutose

galacotose

manose

rafinose

maltotriose

maltose

sacarose

lactose

amido

glicogênio

Substratos iniciais

ATP

1. Acido láctico (C3H6O3)

- Tecidos musculares

- Lactobacillus sp. (leite

azedo, yogurte, chucrute)

2. Etanol (C2H5OH) e CO2

- Fermentação alcoólica

(Saccharomyces sp.)

Produtos finais

Fermentação

4. Fermentação Lática

lactato desidrogenase

(www.csrri.iit.edu)

Fermentação Lática

piruvato lactato

O2 para oxidar NADH NAD+

alternativa reduzir piruvato a lactato

sem ganho / perda de energia

relação H:C é constante

1 molécula de glicose consumida

produz 2 moléculas de ATP (glicólise)

celacanta

crocodilo

Músculo

4. Fermentação Lática

Ocorrência

vertebrados (eritrócitos,

medula renal, músculos em

contração rápida, retina,

cérebro)

plantas (agrião, tubérculos

de batata)

microrganismos

(Lactobacilos, Streptococos)

6. Outras Fermentações

C. Weizmann (1910)

Fermentação de Amido

Clostridium acetobutyricum

butanol

acetona

ácidos fórmico, acético, propiônico,

butírico, succínico

glicerol

isopropanol

butanediol

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Fermentações Microbianas Alto valor econômico

Formação do ATP

glicose + 2 Pi +2 ADP 2 lactato + 2 H+ +2 ATP + 2 H2O

glicose 2 lactato + 2H+ G´ = -47 Kcal/mol

2Pi + 2ADP 2ATP + 2H2O G´ = 14,6 Kcal/mol

Dois processos simultâneos; G´ Total

G´T = G´1 + G´2 = -47 + 14,6 = -32,4 Kcal/mol

Calculo de rendimento (R):

47.000 ----------------- 100% 2 x 8.000 --------------- R

R = 100 x 2 x 8.000 = 34%

47. 000

O rendimento energético vem a ser o percentual da energia colocada em

disponibilidade, que é utilizada para a síntese de ATP. A energia restante é

dissipada na forma de calor, aquecendo o meio onde se processa a reação.

100% 47.000 calorias (energia colocada em disponibilidade)

34% 16.000 calorias (energia utilizada para a síntese de ATP)

66% 31.000 calorias (energia dissipada como calor)

Rendimento energético em anaerobiose

n° de ATP gastos: 1ATP/glicose (pela hexoquinase)

1ATP/glicose (pela fosfofrutoquinase)

2 ATP/glicose

n° de ATP formados: 2 ATP/glicose (pela fosfogliceroquinase)

2 ATP/glicose (pela quinase pirúvica)

4 ATP/glicose

n° de ATP líquido formado: 4 - 2 = 2 ATP/glicose

Degradação anaeróbica processada pelas células do tecido muscular durante a

transformação da glicose em ácido lático:

C6H12O6 2C3H6O3; G = -47.000 cal/mol

ATP + H2O ADP + Pi; G = -8.000 cal/mol

n° de ATP gastos: 1 ATP/resíduo de glicose (pela fosfofrutoquinase)

n° de ATP formados: 2 ATP/resíduo de glicose (pela fosfogliceroquinase)

2 ATP/resíduo de glicose (pela quinase pirúvica)

4 ATP/resíduo de glicose

n° de ATP líquido formado = 4 - 1 = 3 ATP/resíduo de glicose do glicogênio

PROBLEMA: Calcular o rendimento energético quando da degradação

anaeróbica do glicogênio pela célula muscular.

Dados: (C6H1206)n (C6H1206)n-1 + 2C3H603 ; G = - 52.000 cal/mol

ATP ADP + Pi; G = -8.000 cal/mol

Cálculo de rendimento (R)

100% ------------- 52.000 cal R ---------------- 3 x 8.000 cal

R = 100 x 3 x 8.000 = 46%

52.000

O rendimento obtido pela célula quando degrada o glicogênio é maior que

aquele obtido pela degradação de glicose. Isto porque a fosforilase adiciona um

radical fosfato à extremidade não redutora do glicogênio sem gasto de ATP.

Quando se adiciona bisulfito (HSO3-) aumenta

a [glicerol]

Piruvato HSO3-

acetaldeído

1a. Grande Guerra:

Glicerol + Ac. Nítrico (HNO3-) Nitroglicerina

Aplicações práticas da glicólise, fermentação láctica e

fermentação alcoólica

- Abate de animais cansados ou descansados

- Produção de ácido lático

- Produção de bebidas alcoólicas e álcool carburante