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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
www.in2films.com/gasohol_logo350.png
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