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PARTE III- METABOLISMO

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XI. A ENERGIA NAS REACES BIOLGICAS

XI. 1.BREVES NOES TERMODINMICAS

Como se sabe, pela combinao da 1 e da 2 leis da termodinmica, pode-se

definir a seguinte equao bsica

G H T S= [1]

onde G a variao da energia livre de um sistema que sofre transformaes a

presso e temperatura constantes, H a variao da entalpia (que se pode definir como

calor) do sistema, T a temperatura e S a variao da entropia do mesmo.

Como

H E P V= + [2]

em que E a variao da energia interna do sistema, P a presso e V a variao de

volume, tem-se que :

G E T S= [3]

visto V 0 (praticamente no h variao de volume nas reaces bioqumicas).

Da equao[3]conclui-se que G depende de dois factores:

Da variao da energia interna do sistema (E);

Da variao da entropia do sistema (S).

G permite-nos obter informaes sobre uma reaco qumica do seguinte

modo:

Uma reaco pode ocorrer espontaneamente se G

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Uma reaco no pode ocorrer espontaneamente se G>0; h que fornecer

energia ao sistema para que ela ocorra.

Neste ltimo caso, muitas vezes, a reaco desfavorvel ocorre se estiver

acoplada a uma reaco espontnea, como se pode ver no exemplo seguinte. Neste caso

a reaco considerada a fosforilao da glucose no seu tomo de carbono 6. Esta

reaco desfavorvel, com um G de 3 kcal mole-1. Se a esta reaco estiver acoplada

a reaco de hidrlise do ATP, que uma reaco expontnea, com um G de -7 kcal

mole-1, a fosforilao da glucose ocorre custa da energia libertada pela reaco de

hidrlise do ATP cedendo este tambm o seu grupo fosfato glucose.

glucose + Pi glucose-6-fosfato G = 3.0 kcal mole-1

ATP + H2O ADP + P i + H+ G = - 7.0 kcal mole-1

Conjugando estas duas reaces, tem-se:

glucose glucose-6-fosfato

ATP + H2O ADP + H+

G = - 4.0 kcal mole-1

Um outro factor importante a realar em relao ao G a sua independncia

em relao aos passos da transformao, isto , o mecanismo de uma reaco no tem

efeito no G, apenas o estado inicial e o final. Por isso se diz que G uma funo de

estado. Por exemplo o G da oxidao da glucose a H2O e CO2 o mesmo quer a

oxidao ocorra por combusto in vitroou numa clula (in vivo) atravs de uma srie de

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passos catalisados enzimaticamente. Por consequncia poder-se- tambm inferir que

G tambm no fornece alguma informao sobre a velocidade de uma reaco.

Em termos bioqumicos podemos considerar G como um dos valores mais

importantes de uma reaco, pois permite-nos obter uma indicao preciosa do

comportamento da reaco, ou seja, se a reaco termodinamicamente favorvel

(G0). , pois, considerando fundamentalmente o valor de

G que iremos analisar os processos metablicos.

XI. 2.METABOLISMO

Introduo

Entende-se por metabolismo o conjunto de transformaes qumicas que os

compostos sofrem no interior das clulas. Estas transformaes podem envolver

reaces de sntese - e neste caso estamos a considerar o anabolismo - ou reaces de

degradao - que ser o catabolismo.

METABOLISMO

ANABOLISMO

CATABOLISMO

Um processo anablico ser, ento, o conjunto de reaces qumicas que

permitir, a partir de biomolculas mais simples, obter biomolculas maiores, mais

complicadas. , por exemplo, o caso da sntese do glicognio que obtido a partir de

molculas de glucose ( este processo designado por glicognese).

Por outro , um processo catablico uma via que permite obter molculas mais

pequenas, mais simples, a partir de molculas maiores. Por exemplo, a obteno de

dixido de carbono e gua a partir da oxidao de uma molcula de glucose (gliclise).

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Mas, para que os processos anablicos ocorram necessitam de energia e esta

energia , normalmente, fornecida pelos processos catablicos. A fonte universal de

energia, ao nvel dos organismos vivos o ATP (adenosina trifosfato).

XI. 2.1. O ATP

O ATP - Adenosina Trifosfato - um composto que, pela sua estrutura,

funciona como fonte universal de energia. um nucletido composto por adenina

ligada a uma riboseque por sua vez se encontra ligada a trs grupos fosfato.

adenosina

AMP

ADP

ATP

ligaes pirofosfato

ligao

ester

adenina

ribose

O O

HO

O P O CH2OP

HO HO

HO

O

PO

N

N N

N

NH2

OH OH

.

Como se v na figura, se apenas existir um grupo fosfato ligado adenosina

(adenina ligada ribose), est-se na presena do AMP - Adenosina Monofosfato; se

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houver dois grupos fosfato ter-se- o ADP - Adenosina Difosfato; finalmente se

estiverem ligados trs grupos fosfato obtm-se o ATP.

A primeira ligao da ribose com o grupo fosfato - ligao ster- uma ligao

cuja hidrlise acompanhada de uma variao de energia livre padro Go= - 2.5 kcal

mole-1, correspondendo seguinte reaco:

AMP + H2O Adenosina + Pi Go = -2.5 kcal mole-1

A hidrlise das outras duas ligaes fosfato, designadas por ligaes pirofosfato

ou fosfoanidro, apresenta um Go= -7 kcal mole-1,

ADP + H2O AMP + Pi Go = -7 kcal mole-1

Go

= -7 kcal mole-1

ADP + Pi H2OATP +

ou seja, cada ligao destas quando se quebra liberta cerca de 3 vezes mais energia do

que a ligao ster. esta energia que normalmente utilizada como combustvel nos

processos endotrmicos.Podemos, ento, dizer que o ATP tem um elevado potencial de transferncia do

grupo fosfato, o que evidencia o facto de o seu grupo fosfato terminal poder ser

facilmente transferido para um outro composto (por exemplo glucose) graas energia

disponvel resultante da reaco de hidrlise, o que imediatamente utilizvel por outra

reaco (neste caso a fosforilao da glucose.

Seja por exemplo a seguinte reaco:

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glucose + frutose sacarose + H2O G = 5.5 kcal mol-1

A energia necessria para esta reaco ocorrer fornecida pela hidrlise do ATP

ATP + H2O ADP + PI G = - 7 kcal mol-1

N realidade estas duas reaces no so independentes, mas acopladas do seguinte modo:

glucose-1-fosfato + ADP

glucose -1-fosfato + frutose sacarose + Pi

ATP + glucose

ATP + glucose + frutose sacarose + ADP + Pi

a

Como se v, nesta reaco o ATP cede o seu grupo fosfato glucose, que se

transforma em glucose-1-fosfato e, de seguida, este composto reage com a frutose

originando sacarose.

Nem toda a energia transferida. Neste caso s se necessita de 5.5 kcal mole-1,

sendo a restante energia (1.5 kcal mole-1) libertada sob a forma de energia trmica

(calor).

XI. 2.2. OUTROS COMPOSTOS COM POTENCIAL ENERGTICO ELEVADO

Existem outros compostos para alm do ATP que possuem ligaes que, ao

quebrarem-se, libertam bastante energia. No quadro seguinte referem-se alguns deles

bem como o tipo de ligao que, ao quebrar-se liberta energia.

COMPOSTO TIPO DE LIGAO G kcalmole-1

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Nuclesidos trifosfatados

(GTP; UTP, etc.)

Pirofosfato

P

O-P

-7

Nuclesidos difosfatados

(GDP, UDP, etc.)

Pirofosfato

P

O-P

-7

1,3-difosfoglicerato Acetilfosfato -10

Aminoacil-AMP

R-C-O~PO

-7

Fosfoenolpiruvato R-C-O~P

CH

-13.8

XI. 2. 3. FORMAO DO ATP

O ATP formado nos organismos vivos por fosforilao do ADP, conjugado

com reaces de oxidao que fornecem a energia necessria sua fosforilao.

Estas fosforilaes ocorrem nas mitocndrias das clulas aerbias nas

transferncias de electres pela cadeia respiratria, ou na fotossntese(cloroplastos)

durante a fase luminosa. Podem tambm ocorrer pontualmente em reaces exotrmicas

de processos catablicos que libertem energia suficiente para poderem fosforilar o ADP

a ATP.

Nas clulas anaerbias tambm ocorre fosforilao, designando-se este processo

por fermentao.

XI. 2. 4. OXIDAO EM ETAPAS SUCESSIVAS.

Durante a degradao total da glucose a CO2e H2O, h a formao de 38 ou 36

ATP a partir do ADP.

O esquema geral o seguinte:

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38 ADP + 38 Pi38 ATP

CO2 + H2O6glicose + 6 O2 6

Esta reaco liberta 686 kcal mole-1 e seria de esperar a formao de cerca de 76

ATP caso toda a energia fosse utilizada na sntese de ATP1. No entanto apenas se

formam 38 ATP (ou 362), ou seja, cerca de metade. Mas porque que toda a energia

no utilizada para a fosforilao do ADP?

Quando ocorre um processo com libertao de energia, esta energia formada

pode ser utilizada para a fosforilao do ADP, caso seja suficiente, ou seja, caso sejaigual ou superior a 9 kcalmole-1. A restante energia dissipada sob a forma de calor,

no podendo ser acumulada3. Do mesmo modo, se ocorrer um processo exotrmico com

libertao de energia inferior a 9 kcalmole-1, ela ser tambm dissipada sob a forma de

calor e, portanto, no utilizada. Assim se explica que a oxidao completa da glucose a

CO2apresente apenas um rendimento de 50%. Mais, por cada processo exotrmico que

ocorre, apenas 1 ATP se pode formar, mesmo que a energia libertada permita

teoricamente a formao de 2 ou 3 moles de ATP. Por exemplo, se um processo libertar24 kcalmole-1, apenas se formar 1 mole de ATP embora a energia seja suficiente para

se formar 2 moles de ATP. Assim, se o processo de oxidao da glucose a CO2

ocorresse num nico passo, apenas se formaria 1 mole de ATP embora se libertassem

686 kcalmole-1. Sendo assim, e como se formam 38 moles de ATP, a oxidao no se d

num nico passo mas em etapas sucessivas.

Estas etapas ocorrem em trs vias que so as seguintes:

Gliclise ou via glicoltica;

Descarboxilao do cido pirvico;

Ciclo de Krebs

1Embora a formao de um mole de ATP requeira 7 kcal, como j se viu anteriormente, considera-se queem condies intracelulares este valor aumente para 9, logo 686/976.2Mais frente iremos explicar detalhadamente esta diferena de valores.3A energia pode tambm ser utilizada para promover reaces acopladas que apresentem G0.

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XII. CATABOLISMO DOS GLCIDOS

Introduo

As molculas alimentares, tais como os acares (glcidos), as gorduras (lpidos)

ou as protenas, so fontes de energia visto o seu catabolismo produzir energia, pois so

molculas facilmente oxidveis sendo essa oxidao um processo altamente exotrmico

(G

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XII. 1. GLICLISE OU VIA GLICOLTICA

Introduo

Uma das maiores fontes de energia dos seres vivos a glucose. o acar mais

importante nos vertebrados e nas plantas (no esquecer que a sacarose constituda por

50% de glucose e 50% de frutose) e, por isso, considera-se o catabolismo da glucose

como o mais importante. Alm disso, conhecido este catabolismo torna-se mais fcil

compreender o catabolismo de outros substratos, tais como outros acares, gorduras,

aminocidos, etc.O factor mais importante para determinar a quantidade de energia que se pode

obter a partir da oxidao da glucose anatureza do aceitador final de electres.

Se o aceitador final for o oxignio, as condies so aerbias, e estamos na

presena de um mecanismo global designado porrespirao.

Se as condies forem anaerbias, o oxignio no est disponvel e o processo

designado porfermentao.

No ponto seguinte iremos considerar a formao anaerbia de ATP,considerando posteriormente os processos anaerbios de maior interesse: a

fermentao lcticae a fermentao alcolica.

de notar que, compreender o metabolismo energtico anaerbio tambm

compreender a primeira fase darespirao.

XII. 1. 1. DESCRIO

Designa-se por gliclise ou via glicoltica a via metablica de degradao da

glucose.

Sendo uma via que nonecessita da presena de oxignio para ocorrer pode ser

considerada como um processo universal pois ocorre em quase todas as clulas dos

organismos vivos.

Quer em condies aerbias, quer em condies anaerbias(ausncia de O2, a

via glicoltica sempre a mesma e envolve 10 reaces em sequncia.

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O trabalho decisivo para a elucidao da sequncia destas 10 reaces foi

realizado nos anos 30 por Embden, Meyerhof e Warburg, sendo, por isso, muitas vezes

designado o catabolismo da glucose por via de Embden-Meyerhof.

Nesta via uma molcula de glucose, que contm 6 tomos de carbono 4., vai ser

transformada em 2 molculas de piruvato (molcula em 3 tomos de carbono), ou seja,

parte-se de uma molcula maior e obtm-se molculas mais pequenas, mantendo-se a

massa total constante, de acordo com o princpio de Lavoisier.

uma via que ocorre totalmente no citoplasma

Nesta via podemos considerar3 fases:

- Na primeira fase, que compreende os 5 passos iniciais (Gli 1 a Gli 5), a

glucose "preparada" de tal modo que possa dar origem a dois compostos em 3

tomos de carbono, interconvertveis. O rendimento energtico de -2, visto

consumirem-se 2 ATP por molcula de glucose at ao fim desta fase.

- Na segunda fase, que engloba os passos Gli 6 e Gli 7, so recuperados os

ATP gastos na primeira fase, sendo o rendimento energtico igual a zero.

- Na terceira fase (passos Gli 8 a Gli 10) ocorre a formao de 2 ATP por

molcula de glucose, sendo, portanto, a fase da via glicoltica verdadeiramente

geradora de energia.

Todas as reaces so enzimticas e iremos de seguida analisar cada uma delas.

Gli1- Nesta reaco ocorre a fosforilao da glucose no tomo de carbono 6, por aco

da hexocinase. uma reaco irreversvel, libertando-se cerca de 4 kcal mole-1. Este

passo muito importante pois todo o acar que entra na clula transforma-se no

derivado fosfatado e a glucose sob esta forma incapaz de atravessar a membrana

citoplsmica, ou seja de sair da clula, visto o grupo fosfato ser altamente polar. Caso

4NOTA: embora a forma hemiacetlica da glucose (cadeia cclica) e seus derivados seja a maisabundante, por ser mais favorvel, no esquema que a seguir se apresenta as estruturas encontram-se nasua forma acclica para uma melhor compreenso e visualizao da via.

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isso acontecesse, a glucose poderia entrar e sair do citoplasma. Podemos considerar que

esta fosforilao provoca quase que uma armadilha glucose, impedindo-a de sair.

Gli 2 - Este passo consiste numa reaco reversvel catalisada pela

fosfoglucoisomerase. Embora sendo reversvel, ocorre fundamentalmente no sentido da

formao dos produtos, visto a reaco anterior ser bastante exotrmica e empurrar

esta segunda reaco. Esta reaco prepara a molcula para a fosforilao no tomo de

carbono 1 e assegura a presena do grupo carbonilo no tomo de carbono 2.

Gli3- Ocorre a fosforilao do tomo de carbono 1, sendo o ATP a fonte de energia e

do grupo fosfato, semelhana do que se passa em Gli1. A reaco catalisada pela

fosfofrutocinase, que uma enzima alostrea, sendo o seu inibidor o prprio substrato,

ou seja., o ATP a altas concentraes inibe esta reaco. o primeiro ponto da

regulao da via glicoltica. Esta via tem como objectivo degradar a glucose e fornecer

energia s clulas. Se a concentrao de ATP for elevada, no h necessidade de

produzir mais e, nesse caso, o prprio ATP actua como inibidor, havendo, portanto,

uma autoregulao do processo.

Esta reaco irreversvel e libertam-se cerca de 4 kcal mole-1.

Gli 4 - Quebra de uma hexose (molcula em 6 tomos de carbono), em duas trioses

(molculas em 3 tomos de carbono). Esta reaco reversvel, catalisada pela aldolase,

pouco favorvel, mas ocorre na direco da formao das trioses custa da energia

libertada na reaco anterior e do facto da reaco Gli6 ser bastante favorvel.

Gli5- D-se a isomerizao da dihidroxiacetona-fosfato em gliceraldedo 3-fosfato por

aco da triose fosfato isomerase. Note-se que a partir deste passo toda a via a dobrar,

ou seja, por cada molcula inicial de glucose obtm-se duas molculas de gliceraldedo.

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-

H

HO

OH

OH

OH

OH

H

H

H

H

C

C

C

C

C

H

OC

H

H

O

HO

OH

OH

OH

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

H

H

O P

H

O

HOOH

OH

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

H

O P

OH

H

O

HO H

C

C

H C

H

PO

H

PO

H

C

CH

H

OH

H

C

O

O P

-O

H

CH

CH

O

C

H

O-

O

H

C

CH

H OH

CH

PO

O

H C

H

H C

C

H

O

O

H

hexocinase fosfogluco-

isomerase

glucose glucose-6-P frutose-6-P

fosfofruto

cinase*

frutose-1,6-di-P

dihidroxi-

acetona-P

triosefosfato-

isomerase

gliceraldedo-3-P

O

H C

OH

H

H C

C

H

O P

O-

H

POC

CH

H

OHCH

O

O P

glicerato-1,3-di-P

ATP

ADP

fosfoglicero

cinase

H

H

PO

PO

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

OH

OH

HO

O

H

aldolase

NAD+

NADH + H+

Pi

gliceraldedo-3-P

desidrogenase

ADP

ATP

glicerato-3-P

fosfoglicero

mutase

glicerato-2-Pfosfoenol-

piruvatopiruvato

piruvato

cinase*

ATP ADP

H2O

enolase

Gli 1

Gli 2

Gli 3

Gli 4

Gli 5

Gli 6

Gli 7

Gli 8

Gli 9Gli 10

*enzimas alostreas

ADP ATP

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Gli6- A oxidao do gliceraldedo 3-fosfato ao cido correspondente uma reaco

termodinamicamente favorvel e por isso Gli4 e Gli5 ocorrem no sentido da formao

deste cido. Para alm disso, ocorre a reduo de NAD+e a fosforilao do ATP (Gli

7). Este passo catalisado pela gliceraldedo 3-fosfato desidrogenase.

Gli7- A energia de ligao do grupo fosfato ao tomo de carbono (11.8 kcal mole -1)

suficiente para que, por quebra desta ligao anidro, se forme uma molcula de ATP,

reaco catalisada pela fosfoglicerocinase. A elevada exotermicidade desta reaco

assegura que as reaces subsequentes ocorram na direco desejada.

Gli8 - Esta uma reaco de transferncia do grupo fosfato do tomo de carbono 3

para o tomo de carbono 2, catalisada pela fosfogliceromutase.

Gli 9 - Neste passo ocorre a formao de uma ligao dupla por remoo de uma

molcula de gua, por aco da enolase, o que d origem a uma ligao fosfato muito

forte (14.8 kcal mole-1).

Gli 10 - Formao de piruvato por aco da piruvatocinase e de mais uma molcula

ATP por quebra da ligao pirofosfato.. Esta enzima tambm alostrea sendo inibida

por concentraes elevadas de ATP.

A reaco global correspondente a todo este mecanismo pode-se escrever

simplesmente:

H2O+

C6H12O6 NAD+ ADP2 2 Pi2+ + +

2C3H4O32 2 NADH 2 2 ATPH++ ++

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XII. 1. 2. REGULAO DA GLICLISE

Como j foi referido anteriormente, o objectivo da via glicoltica gerar energia

sob a forma de ATP e produzir molculas mais pequenas , sendo conveniente que o

funcionamento desta via seja continuamente ajustado s necessidades energticas da

clula.

Isto realizado de duas maneiras:

Regulao do catabolismo do amido ou do glicognio- a quebra das ligaes

glicosdicas entre as molculas de glucose constituintes do amido e do glicognio

activada por aco hormonal, sendo as hormonas que activam a sntese as mesmas queactivam a degradao. Assim, a quebra e sntese destes compostos so mecanismos

coordenados e no podem ocorrer simultaneamente.

Controle da velocidade qual a glucose convertida a piruvato, sendo

regulada principalmente pelos nveis de ATP. - Assim, a altas concentraes de ATP

a fosfofrutocinase inactivada por ligao do ATP ao centro alostreo. A baixas

concentraes de ATP, a ligao deste efectua-se no centro activo, activando destemodo a enzima. Esta enzima tambm sensvel ao citrato, NADH e cidos gordos.

Quando o nvel de citrato aumenta (primeiro composto do ciclo de Krebs) devido a uma

actividade glicoltica excessiva, o prprio citrato que se liga ao centro alostreo da

fosfofrutocinase, inactivando-a. A concentrao de NAD+ tambm um dos factores de

regulao. Se a concentrao for alta, a gliclise estimulada de modo a originar mais

coenzima na forma reduzida, que serve como fonte de ATP na presena de O2. Se a

concentrao de NAD+ for baixa, a gliclise pra at haver necessidade de serreiniciada.

Finalmente a regulao tambm efectuada pela concentrao de ATP, ao nvel

da piruvatocinase, semelhana da fosfofrutocinase.

Destes vrios processos pode-se concluir que o efeito regulatrio mltiplo

encontrando-se sempre controladas as necessidades em energia.

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XII. 1.3. SUBSTRATOS ALTERNATIVOS GLUCOSE

A glucose pode no ser o produto inicial da gliclise, embora represente uma

quantidade significativa de substrato necessria produo de energia.

Existem outros substratos alternativos como o caso de outras oses (galactose,

frutose, manose) polissacridos ou glicerol. No entanto, todos eles se iro degradar e

converter-se, em um ou mais passos, em metabolitos intermedirios da gliclise.

Como se pode ver no esquema seguinte, os substratos alternativos glucose

sofrem transformaes de tal modo que originam substratos da gliclise. Por exemplo a

manose transforma-se em frutose, o amido ou o glicognio transformam-se em glucose-

6 fosfato e sob esta forma que seguem as vrias reaces posteriores da gliclise,

enquanto que outros substratos se transformam em dihidroxiacetona-fosfato, como o

caso do glicerol. Neste caso o glicerol, lcool constituinte dos glicridos, comea a ser

degradado praticamente na segunda parte da via glicoltica. Ou seja, os substratos

alternativos glucose transformam-se todos no produto final - piruvato, podendo entrar

em qualquer ponto da via glicoltica.

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galactose-1-P

uridina difosfogalactose (UDPgalactose)

uridina difosfoglucose (UDPglucose)

glucose-1-P glucose-6-P

glucose

frutose-6-P

frutose-1,6-di-P

dihidroxiacetona-P gliceraldedo-3-P

glicerol-3-P

frutose

glicerol

manose

amido ouglicognio

galactose

manose-6-P

ATP

ADP

ADP

ATP ADP

ATP

ADP

ATP

ATP

ADP

NAD+

NADH + H+

Pi

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XII. 2. FERMENTAO: A OPO ANAERBIA

O piruvato ocupa uma posio chave no cruzamento de vrias vias metablicas.

O destino dele depende crucialmente das condies em que o metabolismo ocorre, bem

como dos organismos envolvidos.

O factor principal a disponibilidade em O2.

Na presena de O2, que actua como aceitador de electres, o piruvato

canalizado na direco de um metabolismo aerbio e a gliclise apenas o primeiro dos

trs segmentos principais do processo global da respirao.

Em condies anaerbias, como o caso dos organismos anaerbios ou clulas

que podem funcionar nas duas condies, a oxidao do piruvato no possvel e no

se pode gerar mais ATP.

Uma clula anaerbia deve contentar-se com apenas 2 ATP por molcula de

glucose e usar o piruvato como uma molcula aceitadora de tomos de hidrognio, que

devem ser removidos do NADH para originarem NAD+ necessrio oxidao do

gliceraldedo-3-fosfato. Neste caso o processo designa-se por fermentao.

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135

f rutose-1,6-diP

A TP

A D P

A TP

A D P

frutose-6-P

glucose-6-P

glucose

dihidroxiacetona-P gliceraldedo-3-P

gl icerato-1,3-di-P

gl icerato-3-P

gl icerato-2-P

fosfoenolpiruvatopiruvato

A TP

A D P

H 2OA TPA D P

Condies anaerb ias

Fermentao

Etanol

+

C O 2

Lactato

P i

NA D +

N A D H

NA D +

N A D H

C ond ies a e rb ias

Resp i rao

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XII. 2.1. FERMENTAO LCTICA

Um mecanismo comum de reoxidao anaerbia do NADH custa de piruvato,

envolve a reduo do grupo carbonilo deste, originando lactato, por aco da lactato

desidrogenase, sendo este processo designado por fermentao lctica.

O

O

O-H3C

-C-CO

O-

H

OH

H3C-C-C

NADH + H+ NAD+

piruvato lactato

Globalmente, para a fermentao lctica, poderemos escrever a seguinte

reaco, tendo como composto inicial a glucose:

C6H12O6 C3H6O3 H2O2 ADP 2 Pi 2 ATP2 2+ + ++

Este mecanismo extremamente importante em termos econmicos visto as

bactrias capazes de seguir este processo serem as responsveis pela produo de

queijos, iogurtes e outros produtos que se obtm da fermentao da lactose

(galactose+glucose).

XII. 2. 1. 1. O CICLO DE CORI

Um outro exemplo de fermentao lctica ocorre nas clulas musculares:

Quando estas usam o O2a uma velocidade superior que o sistema circulatrio pode

fornecer (situaes de esforo), comeam a funcionar anaerobiamente, reduzindo o

piruvato a lactato em vez de oxidar o piruvato segundo as vias dos mecanismos

respiratrios.

O lactato acumulado nas clulas musculares difunde-se no sangue e vai para o

fgado onde reoxidado a piruvato e convertido a glucose pela via da neoglucognese

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22/23

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(Via de sntese da glucose a partir do piruvato). A glucose assim obtida fornecida s

clulas musculares, degrada-se a piruvato, obtendo-se apenas 2 ATP, o qual

transformado em lactato, estabelecendo-se assim um ciclo que designado por ciclo de

Cori.

glucose glucose

piruva topiruva to

lactatolactato

NEOGLUCOGNES E GLICLIS E

MSCULOFGADO

SANGUE

Quando as clulas musculares retomam a sua actividade normal, o piruvato

passa a ser oxidado seguindo as vias do mecanismo respiratrio.

XII.2. 2. FERMENTAO ALCOLICA

A fermentao alcolica um processo alternativo que envolve tambm

piruvato e NADH, mas cujo produto final etanol e dixido de carbono.

Inicialmente o piruvato reduzido a etanal (acetaldedo) com libertao de CO2

por aco da piruvato descarboxilase, envolvendo a coenzima TPP (tiamina pirofosfato)

que se encontra ligada superfcie da enzima. Esta coenzima uma forma de tiamina

(vitamina B1)

O etanal formado posteriormente reduzido a etanol por aco da lcool

desidrogenase.

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23/23

NAD+H+NADH +

CH3CH

2OHH

3C-C-C

O-

O

O

H3C-C

O

H

CO2

TPP alcool

desidrogenaseetanal etanolpiruvato

A equao global a seguinte:

2+ C2H5OHCO2 + + 22 ATP H2OC6H12O6 2 ADP 2 Pi 2+ +

XII.2. 3 OUTRAS FERMENTAES

Podem ocorrer outras fermentaes menos importantes cujos produtos finais

podem ser, por exemplo, o butilenoglicol, responsvel por comida estragada, o butirato,

que provoca o rano da manteiga, o propionato, responsvel pela produo de queijo

suo, etc..

Todas elas, contudo, reoxidam o NADH por transferncia de electres para um

aceitador orgnico, que reduzido, ou seja, na essncia, a definio de fermentao.

XII.3.OUTROS DESTINOS DO PIRUVATO

O piruvato pode ter outros destino que no a fermentao ou a respirao, sendo

utilizado na sntese de -aminocidos e na sntese da glucose. Neste ltimo caso omecanismo, como j foi referido anteriormente, designado por neoglucognese. Esta

via muito semelhante via da gliclise, s que no sentido inverso, diferindo apenas

em 3 enzimas, a que correspondem as reaces irreversveis da gliclise, e na

transformao do piruvato a fosfoenolpiruvato. Enquanto que na gliclise o

fosfoenolpiruvato transforma-se no citoplasma num nico passo em piruvato, na

neoglucognese a transformao do piruvato a fosfoenolpiruvato ocorre em dois passos,

ocorrendo no citoplasma e na mitocndria.