Sebenta de Bioquímica I

SEBENTA

BIOQUMICA I

BERNARDO MANUEL DE SOUSA PINTO

FACULDADE DE MEDICINA DA UNIVERSIDADE DO PORTO

2010/2011

Bernardo Manuel de Sousa Pinto Faculdade de Medicina da Universidade do Porto

Sebenta de Bioqumica I

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ndice Digesto e absoro de glicdeos.3

Gliclise e oxidao do piruvato.....9

Ciclo de Krebs.......14

Fosforilao oxidativa.....18

Gliconeognese.....24

Metabolismo da galactose, frutose, cido glicurnico e acares aminados ....28

Metabolismo do glicognio....33

Via das pentoses-fosfato......37

Tabela de vitaminas......40

Enzimas: Cofactores e Inibidores......41

Classes de enzimas........42

Esto includos nesta sebenta resumos relativos s aulas de grupo (metabolismo de glicdeos)

de Bioqumica I da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto. Como anexos, inclu

tambm trs tabelas-sntese: Uma sobre as vitaminas que participam nestes processos de

metabolismo e as restantes sobre enzimas.

Bom trabalho e sucesso nos exames,

Bernardo M. Sousa Pinto



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Digesto e absoro de glicdeos

O que so quimicamente os glicdeos?

Quimicamente, os glicdeos so derivados aldedicos ou cetnicos de polilcoois, ou seja, polilcoois,

onde um grupo hidroxilo foi oxidado, perdendo dois tomos de hidrognio. Dessa forma, podemo-nos

referir s oses, ou monossacardeos, unidades constituintes dos glicdeos, como sendo aldoses (quando

a oxidao ocorre ao nvel do grupo hidroxilo do primeiro carbono) ou cetoses (quando a oxidao

ocorre ao nvel do grupo hidroxilo do segundo carbono), com vrios grupos hidroxilo e pelo menos trs

tomos de carbono (com apenas dois tomos de carbono no conseguimos ter vrios grupos hidroxilos

livres, apenas, quando muito, um).

O grupo dos glicdeos subdivide-se em oses e

osdeos. As oses, ou monossacardeos so as

unidades bsicas dos glicdeos. So exemplos de

oses a glicose, a galactose, a manose e a

frutose. Os osdeos consistem em oses ligadas a

outra coisa, podendo ser outras oses

(holosdeos) ou algo que no seja uma ose

(heterosdeos). Dentro dos holosdeos temos

homopoli(oligo)sacardeos, caso as unidades

que se ligam sejam todas iguais ou

heteropoli(oligo)sacardeos, se no forem todas iguais (ambos podem ou no ser ramificados).

Relativamente aos osdeos, podemos classific-los como dissacardeos, de que so exemplo a sacarose,

a maltose e a lactose; oligossacardeos, se tiverem entre 3 e 10 monossacardeos, sendo que a maior

parte no desdobrada pelas enzimas humanas e polissacardeos, se deles fizerem parte mais do que

10 monossacardeos. O amido e o glicognio so polissacardeos.

As oses encontram-se frequentemente sob a forma cclica, mais do que sob a forma linear. Para que

estas molculas passem forma cclica, d-se uma ligao semiacetal (no caso de estarmos perante uma

aldose) ou cetal (no caso de estarmos perante uma cetose), em que o grupo carbonilo reage com o

grupo hidroxilo. Forma-se um carbono anomrico, visto que um carbono que no era assimtrico

passou a s-lo. Duas oses reagem, formando uma ligao acetal e libertando uma molcula de gua.

Essa ligao acetal estabelece-se entre o semiacetal e um lcool. Referimos que um determinado

composto tem poder redutor, sempre que existe um carbono anomrico livre.

Classificao dos glicdeos em termos qumicos e funcionais

A forma de classificao das oses j foi referida. Contudo, podemos ainda classificar as oses em termos

qumicos e funcionais, ou seja de acordo com o nmero de carbonos e com a presena de um

aldedo/cetona respectivamente. Dessa forma, as estruturas podem ser classificadas em trioses,

tetroses, pentoses, hexoses e heptoses, de acordo com o nmero de carbonos presentes e aldoses ou

cetoses, caso apresente um grupo aldedo ou cetnico. As duas classificaes podem ser aplicadas

simultaneamente a um monossacardeo, por exemplo, a glicose uma aldo-hexose.

Existem ainda os acares-lcoois (que ocorrem naturalmente nos alimentos) em que o grupo carbonilo

foi reduzido, tendo sido originado um grupo lcool. Derivados dos glicdeos incluem os cidos urnicos,

cidos aldnicos e aldricos.



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Isomeria verificada nos glicdeos

Existem vrios tipos de isomeria verificada nos glicdeos. A glicose consegue formar 16 ismeros! As

formas mais comuns de isomeria verificadas nos glicdeos so as que se seguem:

Isomeria D e L:

As oses normalmente apresentam-se sob a forma D, embora

tambm haja algumas que estejam naturalmente na forma L

(nomeadamente a arabinose, a fucose e a xilulose). Esta isomeria

quiral (porque as molculas D so as imagens espelho das

imagens L) fcil de detectar pela orientao do grupo hidroxilo

do ltimo carbono assimtrico. Quando este est orientado para

a direita, temos uma molcula do tipo D, por outro lado,

quando est orientado para a esquerda, temos uma molcula do

tipo L. Todos os ismeros que no so quirais so

diastroismeros (o que inclui os epmeros). Existem estruturas D

(-), D (+), L (-) e L(+), prendendo-se o + e o com a orientao

que os carbonos assimtricos tomam quando iluminados com luz polarizada, representando o + a

rotao para a direita (dizem-se destrgiros) e o para a esquerda (dizem-se levgiros). A frutose existe

sobretudo sob a forma de D(-) e por isso tambm designada por levulose, enquanto a glicose ocorre

sobretudo sob a forma de D(+), sendo por isso designada por dextrose.

Piranose e furanose:

Quando os monossacardeos assumem estruturas cclicas, podem se dispor em estruturas pentagonais

como furano, ou hexagonais como o pirano. A glicose ocorre em 99% sob a forma de piranose.

Anmeros e :

O carbono anomrico aquele em que, aps se ter

institudo uma ligao semiacetal ou cetal passou a ser

assimtrico, no o sendo anteriormente. A classificao

de um monossacardeo como sendo um anmero ou

prende-se com a orientao do grupo OH no carbono

anomrico. Nos monossacardeos do grupo D, temos

estruturas , quando o grupo OH est para baixo e

quando est para cima. Nos monossacardeos do grupo -

L ao contrrio.



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Isomeria aldose-cetose:

Ismeros em que uma das molculas uma aldose e a outra uma cetose. Por exemplo, a frutose e a

glicose tm a mesma frmula molecular, mas diferem na frmula estrutural, visto a frutose ser uma

cetose e a glicose ser uma aldose.

Epmeros:

Epmeros so ismeros, onde a orientao dos grupos OH e H num

dos carbonos 2,3 ou 4 (no caso das hexoses) difere, sendo inversa. Por

exemplo, a glicose um epmero da manose, devido a diferenas no

carbono 2.

Principais formas de glicdeos nos alimentos

O amido um polissacardeo, mais propriamente um homopolissacardeo ramificado, constituindo por

resduos de glicose, e que se encontra frequentemente em cereais, batatas, leguminosas e outros

vegetais, visto ser um importante polmero vegetal de reserva. O amido tem dois constituintes principais

a amilose, com uma estrutura no-ramificante, constituda por ligaes 1->4 e a amilopectina,

consistindo em cadeias ramificantes, por ligaes 1->6.

A frutose est presente em elevadas concentraes na fruta, bem como em alguns vegetais. Contudo,

este monossacardeo igualmente a base de muitos adoantes, estando presente em refrigerantes e

outros doces.

A sacarose (dissacardeo constitudo por resduos de glicose e frutose, ligados por uma ligao

glicosdica 1->2 e sem poder redutor), dado ser a molcula presente no vulgar acar de mesa est

presente em muitos doces, sobremesas, refrigerantes sendo tambm usada como conservante.

Naturalmente, a sacarose tambm se encontra no sorgo, nalgumas frutas e vegetais.

A lactose, por seu turno, um dissacardeo formado por resduos de glicose e galactose (ligadas ligao

glicosdica 1->4, sendo do tipo osdeo-ose), presente no leite e seus derivados.



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Digesto de glicdeos

A digesto de glicdeos feita por hidrlise (AB + H2O A + B), permitindo libertar oligossacardeos e

posteriormente dissacardeos e monossacardeos, atravs da quebra das ligaes glicosdicas, que

ocorre mediada por enzimas. O ndice de glicemia o aumento dos nveis de glicose no sangue aps

uma dose de teste de glicdeos. A glicose e a galactose tm um ndice de 1, algo que acontece tambm

com a lactose, maltose, isomaltose e trealose, visto que por hidrlise estes oligossacardeos originam os

monossacardeos acima referidos. A frutose, a sacarose e os acares-alcois dado serem absorvidos

mais lentamente, tm um ndice glicmico mais baixo. O ndice glicmico do amido varia entre 0 e 1,

algo que resulta dos nveis variveis da hidrlise deste polissacardeo. Os alimentos com menor ndice

glicmico so considerados mais benficos para a sade, visto provocarem menores flutuaes nos

nveis de secreo de insulina. O amido resistente e os polissacardeos sem amidos fornecem substratos

para a fermentao bacteriana no intestino grosso e o butirato resultante e outras pequenas cadeias de

cidos gordos fornecem energia para os entercitos intestinais.

A hidrlise do amido catalisada pelas amilases salivar e pancreticas na cavidade oral e no intestino

delgado, que actuam aleatoriamente nas ligaes glicosdicas (1->4) estabelecidas (sendo necessrias

outras enzimas para quebrar as ligaes 1->6), resultando como produtos finais, maltotriose (trmero

com 3 resduos glicose ligados por ligaes glicosdicas -1,4), maltose, glicose e dextrina limite da

amilopectina (oligossacardeo formado por vrios resduos glicose sendo que dois deles esto ligados

por uma ligao ->1,6).

Na cavidade oral, a amilase salivar transforma o amido em maltose e dextrina, aps sucessivas quebras

de ligao. Esta enzima funciona a um pH ptimo situado entre os 5.6 e os 6.9, sendo que o baixo pH

existente no estmago inactiva a sua actividade.

No duodeno, os sucos pancreticos libertados so ricos em amilase pancretica, que catalisam a

hidrlise aleatria das ligaes glicosdicas (1->4) da amilina, resultando em maltose, maltotriose e

dextrina. No lmen do intestino, tambm o pH ptimo para as enzimas prximo de 7. No intestino

encontramos duas enzimas - maltase (->1,4 glicosdase) e a isomaltase (->1,6 glicosdase), que

catalisam a hidrlise da maltose, maltotriose e dextrina limite. J no lmen intestinal, mais

propriamente, prximo dos entercitos, encontramos vrias enzimas, nomeadamente a lactase (-1,4

galactosdase, sendo que deficincia nesta enzima leva ocorrncia de intolerncia lactose, algo

relativamente comum na populao portuguesa) e a sacarase, que catalisam a hidrlise da lactose e da

sacarose. Estas ltimas enzimas so designadas ecto-enzimas, por actuarem fora dos entercitos, apesar

de serem enzimas da sua membrana citoplasmtica.

Alguns glicdeos complexos que so componentes de plantas no so digeridos pelas enzimas presentes

na saliva, no estmago ou no intestino delgado e no so absorvidos. Passam para o intestino grosso

(clon) onde podem ser parcialmente digeridos pelas bactrias do intestino e so importantes

componentes das fezes. Estes glicdeos so colectivamente designados por fibras.

Absoro de glicdeos ao nvel dos entercitos

Os entercitos so as clulas que ao nvel do intestino delgado realizam a absoro dos

monossacardeos. Como estes so substncias muito hidroflicas e de dimenses considerveis, no

atravessam a membrana celular por transporte simples, sendo necessrio o recurso a transportadores,

neste caso por transporte activo. A glicose e a galactose so absorvidas graas a um processo de

transporte activo secundrio, dependente de sdio, sendo transportadas pela mesma protena

transportadora presente no plo basal dos entercitos (SGLT 1 - Sodium dependent GLucose



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Transporter 1) e

competindo pela

absoro intestinal.

Assim, a glicose e a

galactose podem entrar

para o meio intracelular

contra o gradiente de

concentrao pelo

transportador SGLT1

(este um simporter,

porque s funciona se

transportar duas

substncias diferentes

na mesma direco mas

o transporte s

possvel se, pelo

menos, o transporte de

uma das substncias ocorrer a favor de gradiente, o que neste caso acontece com o sdio).

Este simporter est ento dependente da presena de um gradiente de sdio, algo que gerado pela

bomba de sdio e potssio, que expulsa sdio para o meio extracelular, permitindo que o sdio depois

entre para o meio intracelular a favor do gradiente. Como o transporte de glicose s ocorre conta da

bomba de sdio e potssio, diz-se que estamos na presena de transporte secundrio. Por seu turno, o

transporte ocorrido ao nvel da bomba de sdio e potssio transporte primrio. Relativamente

frutose, este monossacardeo entra a favor do gradiente de concentrao por difuso facilitada, atravs

de uma protena, o GLUT5.

Estes monossacardeos (a glicose, a galactose e a frutose) vo ser expulsos do entercito, do seu plo

basal, mas desta vez para os capilares sanguneos, atravs de um processo de difuso facilitada operada

pelo transportador GLUT2 (os GLUTs so transportadores uniporters).

A transcrio do gene que codifica o SGLT1 aumenta quando a concentrao de glicose elevada no

lmen intestinal. Ou seja, a sntese de SGLT1 aumenta (lentamente) aps uma refeio que contenha

glicose ou glicdeos que a possam gerar, mas no afectada pela glicemia. O mesmo acontece no caso

do GLUT5, aquando da ingesto de frutose. Dessa forma, aquando de uma menor ingesto de glicdeos,

est presente uma menor quantidade de SGLT1. Ora, a no-entrada de sdio e glicose para os

entercitos, leva a que no ocorra, consequentemente, a entrada de gua por osmose, para estas

clulas, atravs de aquaporinas. Isto leva a que grandes quantidades de gua sejam expulsas, por

diarreias agudas, um importante factor de mortalidade infantil nos pases sub-desenvolvidos.

Importncia da flora microbiana

Alguns glicdeos complexos que so componentes de plantas no

so digeridos pelas enzimas presentes na saliva ou no intestino

delgado e no so absorvidos. Passam para o intestino grosso

(clon) onde podem ser parcialmente digeridos pelas bactrias do

intestino e so importantes componentes das fezes. Essas bactrias,

genericamente designadas por flora intestinal, estabelecem com os

seres humanos uma relao simbitica, permitindo a fermentao

parcial de substratos para os quais no temos enzimas,



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transformando esses complexos em cadeias curtas de cidos gordos, de extrema importncia para as

clulas (estas cadeias incluem cido actico, propinico, isobtrico, isovalrico e valrico), facilitam a

distino, pelo sistema imunitrio, de bactrias patognicas e produzem biotina e vitamina K. Podemos

designar as bactrias da flora intestinal, na sua generalidade, como probiticas, por apresentarem

frequentemente efeitos positivos para o hospedeiro. Para estimular o desenvolvimento da flora

microbiana, ingerem-se frequentemente substncias no digerveis que se designam por pr-biticas.



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Gliclise e oxidao do piruvato

Processos de metabolismo

Os seres vivos obtm energia, atravs da oxidao de

nutrientes, sendo esta armazenada sob a forma de ATP,

visto que as ligaes fosfato l envolvidas so

altamente energticas. Estes processos so

genericamente designados por catablicos. De entre os

processos catablicos para a obteno de energia,

destacam-se os processos aerbios, que ocorrem na

presena de oxignio. A gliclise uma etapa comum

aos processos catablicos de fermentao (realizada

em condies anaerbias) e de respirao aerbia. J os

processos que envolvem quebra das ligaes fosfato no

ATP e, como tal, consumo de energia, geralmente associado sntese de novas substncias, so

anablicos. De referir que numa clula do organismo a concentrao de ATP praticamente no varia,

mesmo quando a sua velocidade de hidrlise aumenta porque, quando isto acontece (por exemplo, nas

fibras musculares, durante o esforo fsico), aumenta igualmente a sua velocidade de sntese (formao

de ATP a partir de ADP e Pi).

Gliclise

A gliclise ocorre no citoplasma das clulas e consiste na converso da glicose em piruvato (processo

exergnico), acompanhada pela sntese de ATP (processo endergnico), a partir da energia libertada. A

gliclise a forma de obteno de energia dos eritrcitos e dos neurnios, que no tm mitocndrias,

bem como dos procariontes, que tambm no as possuem. Tambm as clulas musculares

(especialmente dos msculos brancos), aquando de falta de oxignio (por exemplo quando levado a

cabo um maior esforo fsico), realizam fermentao lctica, obtendo energia a partir, unicamente, da

gliclise.

As enzimas que participam no processo de gliclise so, portanto, essenciais ao nosso organismo (sem

estas o processo de gliclise no ocorreria), sendo que deficincias nestas podem levar a anemias

hemolticas, ou, no caso dos msculos esquelticos, fadiga. Por outro lado, nas clulas tumorais, a

gliclise ocorre a um ritmo muito rpido, formando grande quantidade de piruvato, que depois

reduzido e convertido em cido lctico, o que pode levar inclusive a uma acidose lctica.

A reaco geral da produo de lactato por via da glicose traduz-se por:

Glicose + 2 ADP + 2Pi -> 2Lactato + 2ATP + 2 H2O

O incio da gliclise relaciona-se com a enzima hexocinase, que catalisa a sua fosforilao, originando-se

glicose 6-fosfato. Esta reaco ocorre com consumo de energia, proveniente da doao de um fosfato

por parte do ATP e , em condies normais, irreversvel. Posteriormente, por aco da enzima

fosfohexose isomerase, a glicose-6-fosfato convertida em frutose 6-fosfato, algo que envolve uma

isomerizao aldose-cetose. Essa reaco sucedida por outra fosforilao, catalisada, desta vez, pela

enzima fosfofrutocinase-1, levando formao de frutose 1,6-difosfato. Mais uma vez, esta reaco

considerada, em condies fisiolgicas, irreversvel, desempenhando um importante papel na regulao

da taxa da gliclise.



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De seguida, a enzima aldolase catalisa, a clivagem da frutose 1,6-difosfato, formando-se duas trioses

fosfatos: O gliceraldedo 3-fosfato e a dihidroxiacetona fosfato, que so convertidos uns nos outros

pela enzima fosfotriose isomerase. Segue-se a oxidao do gliceraldedo 3-fosfato, reaco catalisada

pela enzima (dependente de NAD) gliceraldedo 3-fosfato desidrogenase e que tem, como

consequncia, o composto 1,3-difosfoglicerado. Esta enzima um tetrmero, cujas subunidades so

todas iguais, contendo todas um grupo SH, o que leva a que os grupo SH se encontrem no centro

activo da enzima. Como tal, o substrato liga-se aos grupos SH formando um tiosemiacetal, que

oxidado, originando um tioster (os hidrognios removidos so transferidos para o NAD+), que sofre

fosforlise (adio de um grupo fosfato inorgnico, originando-se 1,3-difosfoglicerato).

O fosfato do 1,3-difosfoglicerato ento transferido para a molcula de ADP, originando-se ATP e 3-

fosfoglicerato. Esta reaco catalisada pela enzima cnase do fosfoglicerato. Como as trioses formadas

so duas, vo se formar duas molculas de ATP de facto, at este ponto (dois ATP per molcula de

glicose, como tal, sendo o saldo de ATP, desde o incio da glicose at esta etapa nulo).

O 3-fosfoglicerato ento isomerado para 2-fosfoglicerato, pela enzima mtase do fosfoglicerato.

Posteriormente, a enzima enolase catalisa uma desidratao, originando fosfoenolpiruvato. Esta

enzima inibida, pelo flor, razo pela qual, se acrescenta flor a anlises do sangue para medio dos

nveis de glicose. A enolase est tambm dependente da presena de magnsio ou mangans.

Deficincias de magnsio levam ento a fadiga, por impossibilidade de gnese de ATP.

O fosfato do fosfoenolpiruvato ento transferido para o ADP, gerando ATP, por aco da enzima

cinase do piruvato, formando-se (enol)piruvato. Temos agora um saldo positivo de duas molculas de

ATP, per molcula de glicose, pois cada triose derivada da glicose produz uma molcula de ATP.

O (enol)piruvato sofre uma reaco espontnea, sendo transformado em (ceto)piruvato, sendo ambas

variantes de piruvato. Terminada a gliclise, o (ceto)piruvato pode seguir duas vias em condies

anaerbias, por aco da desidrognase do lactato, transformada em lactato, aps sofrer reduo.

Em condies aerbias, o piruvato levado at s mitocndrias, onde ser oxidado no ciclo do cido

ctrico, convertendo-se, inicialmente, em acetil-CoA, atravs de uma reaco irreversvel que envolve o

piruvato e a CoA. Nesta ltima reaco, catalisada pela desidrognase do piruvato, ocorre uma

descarboxilao e a adio de CoA.



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Regulao da gliclise

A maioria das reaces ocorridas no processo da gliclise so reversveis, contudo, so

termodinamicamente muito mais favorecidas, no sentido descrito no tpico anterior, podendo ser,

como tal, consideradas de grosso modo, irreversveis. As reaces catalisadas pela hexocinase,

fosfofructocinase e cnase do piruvato so onde se do os principais momentos de regulao de

gliclise. Nomeadamente, a fosfofructocinase-1 significantemente inibida, aquando de concentraes

normais intracelulares de ATP (mecanismo que podemos associar ao feedback negativo). De referir que,

a concentrao de ATP nas clulas praticamente invarivel, no sofrendo oscilaes apreciveis (p.e.,

quando h um maior consumo de ATP, a clula no fica com dfice desta molcula).

O complexo de desidrognase do piruvato apresenta cinco actividades, mas apenas trs delas so

enzmicas. A sua forma fosforilada a forma inactiva e, como tal, a sua desfosforilao activa o processo

de converso do piruvato em acetil-CoA, sendo esta reaco irreversvel e ocorrendo nas mitocndrias.

Um excesso de acetil-CoA faz com que esta possa ser convertida em cidos gordos. Este complexo est

dependente da vitamina B e uma carncia extrema desta pode levar a neuropatias, dado que os

neurnios esto completamente dependentes da obteno de ATP por via da gliclise.

A fosftase da desidrognase do piruvato o componente do complexo desidrognase do piruvato que

catalisa a sua desfosforilao e a consequente activao do processo de converso do piruvato em

acetil-CoA. A fosftase da desidrognase do piruvato activada pelo Ca2+ e, consequentemente, quando

a concentrao de Ca2+ aumenta em resposta ao estmulo nervoso aumenta tambm a velocidade de

oxidao do piruvato a acetil-CoA.

Produo de lactato: Consideraes biolgicas

Num corao normal cada molcula de cido pirvico formada durante a oxidao da glicose

imediatamente oxidada formando-se CO2: a gliclise do miocrdio normal aerbia. Contudo, em

situaes em que o fluxo sanguneo est perturbado (situaes de isquemia como o enfarte ou angina

de peito) o fornecimento de O2 no suficiente para oxidar todas as molculas de NADH formadas (o

oxignio na maioria das clulas o regenerador das concentraes de NAD+, pois ao reduzir-se a gua,

leva oxidao do NADH a NAD+). Assim, ocorre aumento da concentrao intracelular de NADH (e

diminuio na de NAD+), o que leva a que, de modo a serem asseguradas as concentraes normais de

NAD+ (que so superiores s de NADH), o piruvato seja reduzido a lactato. Isto similar ao que ocorre

em tumores mal irrigados. Tambm o crebro, o tracto gastrointestinal, a medula renal a retina e a pele

tm capacidade de produzir lactato. O fgado e os rins so rgos que, semelhana do corao,

normalmente oxidam o lactato, mas que em condies hipxicas, o produzem.

Mesmo em repouso, os msculos, sobretudo as fibras musculares brancas, produzem, normalmente,

algum lactato mas o exerccio fsico intensifica marcadamente o processo. Durante o exerccio que

costume designar-se de anaerbio a concentrao de lactato nas fibras musculares pode aumentar

cerca de 30 vezes, ocorrendo por isso uma descida do pH nas fibras musculares (o pKa do cido lctico,

que ronda os 4, mais baixo que o pH do citoplasma das fibras musculares, que similar a 7.4 e, por

isso, a maioria das molculas de cido lctico dissocia-se formando o io lactato), o que conduz ao

processo de fadiga. No caso do corao isqumico, a descida do pH intracelular, tem como efeito a

reduo da capacidade de bombeamento.

Gliclise nos eritrcitos

Os eritrcitos so clulas que no possuem mitocndrias e, desse modo, obtm todo o seu ATP por via

da gliclise, sendo o lactato o composto final deste processo. Nestas clulas, a glicose entra por via do



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transportador GLUT1 e a reaco catalisada pela cnase do

fosfoglicerato, frequentemente ultrapassada, pela reaco da mtase

do fosfoglicerato, que catalisa a converso do 1,3-difosfoglicerato a 2,3-

bifosfoglicerato, seguida de hidrlise deste composto pela fosftase do

2,3-bifosfoglicerato, algo que tem por consequncia a formao de 3-

fosfoglicerato. Esta via alternativa no permite obter ATP extra, mas

permite a gnese de um composto, que se liga hemoglobina,

impedindo que esta tenha afinidade com o oxignio e permitindo que

este esteja mais facilmente disponvel para outros tecidos. Em elevadas

altitudes, a produo de 2,3-bifosfoglicerato ento maior, visto haver maior necessidade de

oxigenao dos tecidos.

A concentrao de NAD+ (e NADH) dentro dos eritrcitos (como em todas as clulas) muito baixa

(estimada em cerca de 78 mM) e, na ausncia de um mecanismo que permitisse reoxidar o NADH a

NAD+, todo o NAD+ do eritrcito se esgotaria em pouco tempo (nas restantes clulas o O2 que oxida o

NADH). De facto, a concentrao de NAD+ (e NADH) estacionria porque cada molcula de NADH que

se forma na gliclise imediatamente oxidada a NAD+ por aco cataltica da desidrognase do lactato,

tal como acontece no corao isquimico.

Assim, os eritrcitos consomem glicose e libertam continuamente cido lctico que vai ser

metabolizado por outras clulas do organismo. Contrariamente gliclise que termina com a formao

de piruvato, em que h variao do nmero de oxidao mdio dos carbonos da glicose e do piruvato,

na gliclise que termina com a formao de cido lctico, h manuteno do nmero de oxidao mdio

dos carbonos da glicose e do cido lctico (em ambos os casos, 0). Logo, este processo no pode ser

considerado oxidativo.

Gliclise nos hepatcitos

A glicose entra para os hepatcitos atravs do transportador GLUT2. A sua grande actividade permite

que quase ocorra uma situao de equilbrio entre a concentrao de glicose no sangue e dentro dos

hepatcitos, o que permite que variaes da glicemia do sangue sejam acompanhadas por variaes ao

nvel dos hepatcitos.

Nos hepatcitos, dada a elevada concentrao de

glicose, a hexocnase predominante vai ser a

hexocinase de tipo IV, tambm designada por

glicocinase. Esta tem menor afinidade com o

substrato, o que leva a que no haja saturao

enzimtica to precoce, como nos mostra o grfico

seguinte. Isto permite uma maior sequestrao da

glicose dentro dos hepatcitos. Aquando de baixos

nveis glicmicos a glicocnase encontra-se sobretudo

no ncleo dos hepatcitos, ligada a uma protena

inibidora. Quando os valores de glicemia aumentam,

a glicose liga-se ao complexo glicocnase-protena

inibidora, levando sua dissociao. A glicocnase fica

ento activa e desloca-se para o citoplasma, iniciando a gliclise.

A gliclise e a aco da desidrognase do piruvato so reguladas no fgado, por aco da insulina e da

glicagina, que actuam mediante os valores de glicemia. A insulina sintetizada nas clulas dos ilhus

de Langerhans, enquanto a glicagina, tambm designada por glucagon, sintetizada nas clulas . Um



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aumento da concentrao de glicose no sangue,

nomeadamente na veia que irriga o fgado (a veia porta,

onde a concentrao de glicose pode subir de 4 mM para

14 mM. A imagem da esquerda mostra a veia porta

rodeada por hepatcitos) leva a uma aumento de da

sntese e secreo de insulina e a uma diminuio da

concentrao de glicagina, ou pelo menos a uma diferena

maior entre as concentraes destas duas hormonas. O

aumento da glicemia, atravs de uma maior quantidade de

insulina, que activadora da oxidao da glicose, vai ento

levar a uma maior velocidade de oxidao de glicose no fgado (quando a glicemia baixa o fgado deixa

de oxidar glicose e passa a oxidar cidos gordos). A insulina activa tambm a sntese das principais

enzimas da gliclise, como a cnase da frutose-6-fosfato, a fosfofrutocnase-1. Por ltimo, a insulina

activa as fosfatases para que estas desfosforilem a desidrognase do piruvato, activando esta enzima.

A glicagina, pelo contrrio, uma hormona que exerce os seus efeitos, apenas no fgado, porque apenas

na membrana celular dos hepatcitos encontramos receptores para esta hormona. O aumento da

secreo pancretica de glicagina, quando esta desce permite a diminuio, no fgado, da concentrao

de frutose-2,6-bisfosfato, um activador alostrico da fosfofrutocnase-1. Desta forma, a glicagina,

diminuindo a actividade desta enzima da gliclise vai, no fgado, diminuir a velocidade de consumo de

glicose. A glicagina tambm induz a inibio da cnase do piruvato heptica, atravs da sua fosforilao.

Gliclise nas clulas musculares

Nas clulas musculares o transportador de glicose o GLUT 4. A glicose que entra nos msculos de

imediato fosforilada (pela hexocnase II1) e convertida a glicose-6-fosfato e, como tal, a concentrao de

glicose sempre maior no meio extracelular que no meio intracelular, o que leva entrada de glicose

para as clulas musculares.

O nmero de transportadores GLUT4 na membrana sacroplasmtica varivel, estando dependente da

actividade contrctil da fibra muscular e das concentraes de insulina. Deste modo, aquando de um

maior esforo fsico, ou aquando de um aumento do nvel de glicemia favorecido um aumento de

velocidade de entrada de glicose para a clula muscular.

A velocidade de hidrlise de ATP sofre oscilaes muito acentuadas no msculo esqueltico (no estado

de esforo pode ser mais de 100 vezes superior do estado de repouso). Contudo, esse aumento da

velocidade de hidrlise acompanhado por um aumento da velocidade de sntese desta molcula, algo

que consequncia do aumento da velocidade de consumo de nutrientes, incluindo o de glicose na

gliclise (e subsequente oxidao do piruvato pelo O2). Uma maior hidrlise de ATP leva a aumentos de

concentrao de ADP e AMP (produtos resultantes da sua hidrlise), apesar de no ocorrerem

praticamente variaes na concentrao de ATP, isto porque a concentrao de ATP cerca de 100

vezes superior de ADP e cerca de 10000 vezes superior de AMP e, portanto, ligeiras oscilaes da

concentrao de ATP repercutem-se em grandes alteraes da concentrao de ADP e AMP. Este

mecanismo assemelha-se transferncia de um aluno de uma turma de 50 alunos para uma turma de 5

alunos, enquanto na primeira turma a mudana no significativa, na segunda turma, a entrada de um

novo aluno altera muito o panorama desta.

O AMP e o ADP so activadores alostricos da fosfofrutocnase-1. O ATP, um dos substratos desta

enzima, pode tambm se ligar ao centro alostrico desta, inibindo a sua actividade. Dessa forma

aquando de maiores concentraes de AMP e/ou ADP, ocorre concomitantemente um aumento da

actividade de fosforutocnase-1 e da taxa de gliclise



14

Ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs, tambm conhecido pelos norte-americanos como ciclo do cido ctrico, ou ciclo dos

cidos trcarboxlicos, uma sequncia de reaces que ocorrem nas mitocndrias, permitindo a

oxidao da acetil-CoA e a reduo de molculas transportadoras, que sero de novo reoxidadas,

aquando da cadeia transportadora de electres. Esta a ltima via comum oxidao de glicdeos,

lipdeos e protenas, porque tanto a glicose, como os cidos gordos e grande parte dos aminocidos so

metabolizados a acetil-CoA, ou a qualquer intermedirio do ciclo. As enzimas necessrias para que este

processo ocorra, encontram-se na matriz mitocondrial.

Reaces do ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs inicia-se aquando da reaco entre o oxalacetato, um composto com quatro carbonos e

o grupo funcional do acetilo, da acetil-CoA. Esta reaco inicial catalisada pela sntase do citrato, que

leva formao de citril-CoA, cuja ligao tioster hidrolisada, originando-se citrato e libertando-se

CoASH. Esta reaco exotrmica. O oxalacetato desempenha um papel cataltico, visto que uma

pequena quantidade deste composto suficiente para metabolizar oxidar uma grande quantidade de

acetil-CoA. O citrato ento isomerado para isocitrato, atravs da enzima aconitase (uma isomerase). A

aco da enzima aconitase inibida pela presena de fluorocitrato, um composto formado por aco do

fluoroacetato, um veneno que forma este composto, a partir de oxaloacetato.

O isocitrato sofre ento uma desidrogenao catalisada pela desidrognase do isocitrato. Isto forma

inicialmente oxalosuccinato, que sofre uma descarboxilao, originando -cetoglutarato, um processo

que requer a presena de Mg2+, ou Mn2+. Por consequncia da desidrogenao do isocitrato, verifica-se

uma reduo do transportador NAD+, que origina NADH.

O -cetoglutarato sofre ento descarboxilao, por aco do complexo da desidrognase do -

cetoglutarato, analogamente ao que ocorre aquando da descarboxilao do oxidativa do piruvato. So

necessrios vrios cofactores para este complexo, nomeadamente CoA e NAD+ (que ser reduzido a

NADH), resultando a reaco na formao de succinil-CoA. De referir que esta reaco pode ser

considerada fisiologicamente irreversvel, dado que todas as condies favorecem sempre a formao

de succinil-CoA. O arsenito funciona como um inibidor desta reaco, tal como acontecia com a de

oxidao do piruvato. Isto leva, obivamente, acumulao de -ceoglutarato.

A succinil-CoA ento convertida em succinato pela tiocinase do succinato, tambm designada por

sinttase da succinil Co-A, que ocorre com a sntese de GTP (guanosina tri-fosfato) a partir de GDP + Pi

e com a libertao de CoA. O fosfato do GTP ento transferido para o ADP, originando-se ATP, por

aco da cnase dos nucleotdeos difosfato.

O succinato origina fumarato, ao sofrer oxidao. Esta reaco catalisada pela enzima desidrognase

do succinato e tem por consequncia a reduo do transportador FAD, levando formao de FADH2. A

desidrognase do succinato est ligada membrana interna da mitocndria, integrando o complexo II

da cadeia transportadora de electres. A presena de um grupo Fe-S nesta enzima vital para que esta

possa transferir os electres para a ubiquinona, reduzindo-a.



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A enzima fumarase catalisa, posteriormente, a converso do fumarato em malato, algo que feito

atravs da adio de uma molcula de gua dupla ligao do fumarato. O malato convertido em

oxalacetato pela desidrognase do malato, que mais uma vez, leva formao de NADH, a partir de

NAD+. O equilbrio desta reaco favorece a formao de malato, porm, o oxalacetato est

constantemente a ser removido (nomeadamente para a formao de citrato) e, como tal, verifica-se que

a reaco evolui, de facto, no sentido da formao de oxalacetato.

Importncia das vitaminas no ciclo de Krebs

Quatro vitaminas da classe das vitaminas B desempenham um papel vital no ciclo de Krebs. A

riboflavina, na forma de FAD (dinucleotdeo de flavina e adenina) um co-factor para a desidrognase

do succinato. A niacina (sob a forma de NAD - dinucleotdeo de nicotinamida e adenina) um

importante aceitador de electres, como passvel de ser constatado. A tiamina (vitamina B1), enquanto

tiamina difosfato uma coenzima envolvida na descarboxilao da reaco em que intervm a

desidrognase do -cetoglutarato. Por fim, o cido pantotnico parte da CoA.



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Regulao do Ciclo de Krebs

A actividade do ciclo de Krebs regulada pela cadeia transportadora de electres e pela fosforilao,

designando-se essa regulao por controlo respiratrio. Por outro lado, a actividade ao nvel do ciclo

de Krebs influenciada pela disponibilidade de NAD+ que, por sua vez, depende da disponibilidade de

ADP (devido ntima acoplao entre os processos de oxidao e fosforilao) e que, em ltima

instncia, depende do ritmo de consumo de ATP. Desse modo, nos msculos, quando realizamos

exerccio fsico e aumentamos a despesa energtica (e por consequncia, a velocidade de hidrlise de

ATP), aumentamos a velocidade das reaces catalisadas por enzimas do ciclo de Krebs.

Por outro lado, a actividade das enzimas que participam no ciclo de Krebs tambm regulada. As

desidrognases do isocitrato e do -ceto-glutarato so activadas pela presena do io Ca2+, cuja

concentrao aumenta, aquando de uma maior contraco muscular, o que significa que, aquando de

um maior esforo fsico, maior a actividade dessas enzimas.

O complexo da desidrognase do -cetoglutarato regulado da mesma maneira que a desidrognase

do piruvato. A desidrognase do succinato inibida pelo oxalacetato, cuja disponibilidade, ao ser

controlada pela desidrognase do malato, depende do rcio [NADH]/[NAD+].

Balano do Ciclo de Krebs

Como ocorrem dois ciclos de Krebs, por molcula de glicose, o saldo de ATP produzido no ciclo de Krebs

vai ser de 2 molculas produzidas (uma por cada ciclo). Multiplicando por dois, o saldo de

transportadores reduzidos formados, constatamos que, ao nvel dos ciclos de Krebs obtemos no total 6

NADH e 2 FADH2, algo que ter depois influncia ao nvel da produo de ATP em termos de fosforilao

oxidativa.

Importncia do Ciclo de Krebs na sntese de aminocidos e de cidos gordos

O ciclo de Krebs no s importante em termos de metabolismo dos glicdeos. Esta via extremamente

importante em processos de transaminao e desaminao de aminocidos, bem como na sntese de

cidos gordos, sendo um processo anfiblico, pelo facto de participar em processos de oxidao de

sntese. Os processos nos quais um intermedirio do ciclo de Krebs convertido num composto que no

o denominam-se cataplerticos, enquanto os processos inversos (em que um composto que no

intermedirio do ciclo de Krebs origina um que o ) designam-se por anaplerticos. Todas as substncias

que so substratos em processos anaplerticos so simultaneamente substratos da gliconeognese

(processo de sntese de glicose ou glicognio a partir de precursores no glicdicos).

As reaces de transaminase (transferncia de grupos amina de aminocidos) permitem a formao de

piruvato a partir de alanina, oxaloacetato a partir de aspartato e -cetoglutarato a partir de glutamato.

Dado estas reaces serem reversveis, o ciclo de Krebs serve como fonte de esqueletos de carbono

para a sntese de estes aminocidos.

Em termos de sntese de cidos gordos, podemos referir que a acetil-CoA, formada a partir do piruvato

por aco da desidrognase do piruvato, o principal substrato para a sntese de cadeias longas de

cidos gordos. Como a sntese de acetil-CoA ocorre no citosol e a membrana mitocondrial

impermevel acetil-CoA, ocorre a exportao de citrato para o citosol, que depois origina acetil-CoA

por aco da enzima liase do ATP-citrato. De referir que o citrato apenas se encontra disponvel para ser

transportado para fora da mitocndria, quando a enzima aconitase j se encontra saturada com

substrato, algo que assegura que o citrato apenas utilizado para a sntese de cidos gordos, quando



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existe excesso deste composto. Apesar disso, os cidos gordos de cadeia par no conseguem originar

glicose, pois a sua -oxidao origina apenas acetil-CoA que no um substrato da gliconeognese.



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Fosforilao oxidativa

A fosforilao oxidativa permite a sntese de uma quantidade elevada de molculas de ATP, a partir de

ADP + Pi, sendo por isso um processo aerbio vital. Na verdade, patologias associadas a defeitos nas

mitocndrias, que interfiram com a fosforilao oxidativa esto descritas e so extremamente graves,

de entre estas so de referir as miopatias e encefalopatias, geralmente associadas a acidoses lcticas.

Mitocndria

A fosforilao oxidativa, tal como o ciclo de Krebs, ocorre na

mitocndria. Este organelo celular apresenta uma matriz e duas

membranas uma externa, permevel maioria dos metabolitos,

devido presena da protena porina e onde esto presentes vrias

enzimas, e uma interna, selectivamente permevel e onde esto

contidas as enzimas da cadeia respiratria, a sntase do ATP e vrios

transportadores membranares que, precisamente, lhe conferem essa

selectividade.

Passagem dos transportadores para a membrana interna da mitocndria

Os sistemas de difuso na membrana interna da mitocndria envolvem protenas transportadoras, que

atravessam essa membrana, trocando anies por ies HO- e caties por ies H+. A membrana

mitocondrial interna apenas livremente permevel a pequenas molculas sem carga, tais como a gua,

o oxignio, o dixido de carbono, o amonaco e cidos monocarboxlicos, como o cido actico. O

fosfato inorgnico entra na membrana interna, como o io H2PO4-, em troca de OH-, por um simporter.

O transportador do nucleotdeo de adenina um antiporter e permite, por sua vez, trocar ATP por ADP,

mas no por AMP. Isto vital para permitir a sada de ATP das mitocndrias para locais onde este

necessrio, permitindo simultaneamente a entrada de ADP, para a produo de ATP nas mitocndrias.

Como por cada quatro cargas negativas removidas da matriz, so trs repostas, o gradiente

electroqumico na membrana favorece a exportao de ATP.

O NADH no consegue penetrar na membrana mitocondrial. Contudo, em condies aerbias, o NADH

mitocondrial no se acumula e oxidado pela cadeia respiratria na mitocndria. A transferncia requer

a mediao por parte de lanadeiras, ou shuttles, de entre as quais referimos a lanadeira do glicerol-3-

P e a lanadeira do malato, que tem mais expresso no fgado, rim e corao e envolve a reduo do

oxalacetato a malato pelo NADH, o transporte do malato (por um antiporte o transportador do

cetoglutarato) para a matriz da mitocndria e a re-oxidao do malato (a oxalacetato) pelo NAD+ da

matriz. Desta maneira os equivalentes redutores do NADH formado no citoplasma so transferidos (via

malato) para a matriz e o NADH formado na matriz pode ser oxidado por aco cataltica dos complexos

I, III e IV. Esta shuttle est dependente da converso de glutamato a aspartato para que possa ocorrer

converso do oxalacetato em -cetoglutarato, na mitocndria, sendo este ltimo posteriormente

exportado para o citosol, onde convertido de novo em oxalacetato.

A lanadeira do glicerol-3-P, mais importante no crebro e tecido muscular, implica a reduo pelo

NADH da dihidroxiacetona-P do citoplasma e consequente formao de glicerol-3-P; a enzima que

catalisa esta reaco uma desidrognase do glicerol-3-P presente no citoplasma. O glicerol-3-P

formado transfere os electres para a coenzima Q atravs da aco cataltica doutra desidrognase do

glicerol-3-P presente na face externa da membrana interna da mitocndria. As desidrognases do

glicerol-3-P do citoplasma (dependente do NADH) e a da face externa da membrana interna da

mitocndria (que tem como grupo prosttico o FAD) so isoenzimas.



19

A lanadeira da creatina fosfato permite o transporte de

ATP da membrana interna da mitocndria para o citosol,

envolvendo a enzima cinase da creatina, que transfere

um fosfato do ATP para a creatina, originando-se creatina

fosfato, que passa para o citosol, A, o fosfato da creatina

fosfato de novo transferido para o ADP, sendo originado

ATP.

Reaces de oxirreduo ao nvel da

mitocndria

Os electres so transmitidos na cadeia respiratria

atravs de um potencial redox de diferena de potencial

1,13 V, do NAD+/NADH para o par O2/H2O. O O2 um

potente oxidante e tem um valor positivo e elevado do

potencial redox padro do par O2/H2O, E = +0,815,

tendo, por isso, tendncia para aceitar electres de outros

compostos. J o par NAD+/NADH apresenta um baixo



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potencial redox padro, E = -0,315, o que significa que o NADH tem uma grande tendncia a ceder

electres oxidando-se a NAD+. medida que nos vamos aproximando do O2/H2O nesta sequncia de

reaces, vamos tendo valores de potenciais redox cada vez maiores. Contudo, esta transferncia no

imediata. Os electres passam inicialmente do NADH para a ubiquinona, por aco da oxirredtase do

NADH-Q (ou complexo I). Depois, passam da ubiquinona (tambm denominada por coenzima Q) para a

o citocromo c, por aco da oxirredtase do Q-citocromo c (tambm designada por complexo III) e,

finalmente, por aco da oxidase do citocromo c (complexo IV), os electres so finalmente

transportados para o O2. Por vezes, alguns substratos com potenciais redox mais positivos que o

NAD+/NADH, como por exemplo, o succinato, transmitem electres para a ubiquinona, atravs de um

quarto complexo a redtase do succinato-Q/ desidrognase do succinato (complexo II). A transmisso

de electres pelos complexos I, III e IV, resulta no bombear de protes de matriz existente na membrana

interna mitocondrial, para o espao intermembranal.

As flavoprotenas, entendidas como protenas que contm um cido nucleico derivado da riboflavina,

incluindo-se nessa categoria o FAD e o FMN (mononuleotdeo de flavina), so importantes componentes

dos complexos I e II. A sua forma oxidada pode aceitar dois electres e formar FADH2 ou FMNH2, ou,

simplesmente, aceitar um e formar semiquinona. Protenas de ferro-enxofre (Fe-S) tambm so

encontradas nos complexos I, II e III, podendo conter um, dois ou quatro tomos de ferro, ligados a

tomos de enxofre inorgnico. As protenas Fe-S participam nas reaces de transferncia de um

electro, em que um tomo de Ferro sofre oxirreduo, passando de Fe2+ (io ferroso, com grande

afinidade para o oxignio) a Fe3+ (io frrico, com grande afinidade para o citocromo).

A oxirredutase NADH-Q (complexo I) uma protena em forma de L, com vrias subunidades, que

catalisa a transferncia de electres do NADH para a ubiquinona (Q), acoplada com a transferncia de

quatro H+ pela membrana, segundo a equao:

Na verdade, os electres so transferidos inicialmente do NADH para o FMN, depois para uma srie de

centros Fe-S e, finalmente para a ubiquinona. Na desidrognase do succinato (complexo II, nica enzima

do ciclo de Krebs que no se encontram na matriz mitocondrial, mas na membrana interna), formado

FADH2, durante a converso do succinato a fumarato no ciclo do cido ctrico e os electres so

transmitidos at ubiquinona, aps passarem por vrios centros Fe-S, nos quais o ferro no est sob a

forma heme.

Os electres so ento transmitidos do QH2 para o citocromo c, atravs do complexo III (oxirredtase do

Q-citocromo c), reaco que pode ser traduzida pela seguinte equao:

Este processo envolve no s o citocromo c1, mas tambm, o citocromo bL e um grupo no usual de Fe-

S, sendo este processo designado por ciclo da ubiquinona (ciclo-Q).

O citocromo c reduzido oxidado pelo complexo IV (oxidase do citocromo c), sendo por isso formada

gua, por consequncia da reduo do oxignio, segundo a equao (podendo a quantidade das

espcies qumicas envolvidas nesta reaco ser divididas por dois, libertando-se de facto dois protes

para o espao intermembranar, por molcula de gua):



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A transferncia de quatro electres do citocromo c para o oxignio envolve dois grupos heme, a e a3 e

dois grupos Cu. Os electres so transferidos inicialmente para um centro Cu (CuA), que contm dois

tomos de cobre ligados a dois grupos cistena. Os electres so ento transferidos para o heme a,

heme a3, centro CuB (segundo centro Cu) e, finalmente, para o O2. Dos oito protes removidos da

matriz, quatro so utilizados para formar duas molculas de gua e quatro so bombeados para o

espao intermembranal. O oxignio mantm-se ligado ao complexo IV at se encontrar totalmente

reduzido. Desse modo, minimizada a libertao de compostos como os anies superxido ou perxido,

que so nocivos para as clulas.

Os Complexos I, III e IV como bombas de protes sntese de ATP

A passagem de electres atravs da cadeia respiratria gera ATP atravs da fosforilao oxidativa. Os

complexos I, III e IV actuam como bombas de protes (pois fazem a acoplagem de processos

exergnicos os processos de oxidao com processo endergnicos - o transporte de protes da matriz

da mitocndria para o espao inter-membranar, contra o gradiente electroqumico, pois o espao inter-

membranar um meio mais electricamente positivo e mais cido) que se vo acumular no espao

intermembranar, pois a membrana mitocondrial interna impermevel a ies em geral e a protes em

particular. Isto cria um motivo de fora de protes que conduz a sintase de ATP a formar ATP, a partir

de ADP + Pi (o processo endergnico a sntese de ATP e o processo exergnico que lhe est acoplado

a passagem de protes do espao intermembranal para a matriz mitocondrial). Esta protena est

presente na membrana interna da mitocndria, juntamente com os complexos da cadeia respiratria.

Esta enzima constituda por dois complexos F1, com diversas subunidades arranjadas em forma de

esfera e F0, que tambm consiste em vrias subunidades e forma um canal de protes. Estes, ao

deslocarem-se por F0, levam rotao deste composto, originando a sntese de ATP, no complexo F1,

por um mecanismo de binding change, onde a conformao das subunidades de F1 mudada,

permitindo que, aps se formar um ATP, haja ligao ao ADP + Pi.



22

Balano da sntese de ATP e sua regulao ao nvel da fosforilao oxidativa

Por cada mol de substrato oxidado pela sequncia de complexos I, III e IV na cadeia respiratria (atravs

do NADH), 2.5 mol de ATP so formados per mol de O2 consumido, ou seja, o rcio P.O. igual a 2,5. Por

outro lado, quando um mol de substrato oxidado pela sequncia de complexos II, III e IV (ou seja, no

oxidado inicialmente pelo complexo I), o rcio P.O. de simplesmente 1,5, o que significa que existe

uma menor produo de ATP, per mol de O2. Estes valores apresentados so valores mximos, sendo os

valores de facto mais baixos. Estas reaces so entendidas como fosforilao oxidativa ao nvel da

cadeia respiratria.

Admitindo que, de facto, os valores para o rcio P:O so os apresentados inicialmente e que a

lanadeira do glicerol-3-P que funciona predominantemente, a oxidao completa de uma molcula de

glicose geraria 30 ligaes de ATP. Caso seja a lanadeira do malato, o composto predominante,

teramos a gnese, em condies ideais de 32 molculas de ATP, a partir de ADP + Pi.

A taxa de respirao aerbia ao nvel das mitocndrias pode ser controlada pela disponibilidade de ADP,

dada a oxidao e a fosforilao estarem intrinsecamente acopladas (a oxidao no consegue

prosseguir, sem que haja concomitantemente fosforilao do ADP). Dessa forma, medida que o ATP

convertido em ADP, ocorre mais respirao, de forma a repor a concentrao de ATP, que se mantm

estacionria (O aumento da concentrao de ADP e Pi estimularia a velocidade de troca ADP/ATP na

membrana da mitocndria e a entrada de Pi que estimularia a velocidade de sntese de ATP e de

entrada de protes para a matriz, o que estimularia a velocidade de consumo de O2 e a velocidade de

sada dos protes para o citoplasma). Por vezes, a concentrao de fosfato inorgnico tambm pode

afectar a taxa do funcionamento da cadeia respiratria. A energia restante que no capturada

libertada sob a forma de calor, o que contribui para a manuteno da temperatura corporal e para se

assegurar que o sistema respiratrio seja suficientemente exergnico para ser removido da situao de

equilbrio. Um outro factor envolvido na regulao da actividade da cadeia respiratria poder ser o io

Ca2+ cuja concentrao aumenta dentro da mitocndria quando as clulas so estimuladas (por

exemplo, estimulao do msculo pelo nervo motor). o aumento da concentrao de Ca2+ que induz o



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msculo a contrair-se e a hidrolisar ATP mas o Ca2+ tambm activa os complexos I e IV e a sntase do

ATP, promovendo paralelamente a sntese de ATP.

Inibidores e desacopladores da fosforilao oxidativa

Existem vrios inbidores da fosforilao oxidativa, que actuam ao nvel da inibio da actividade dos

complexos, da transferncia de electres e da sntase do ATP. Os desacopladores, como o seu nome

indica, desacoplam os processos de oxirreduo e sntese de ATP, criando um fosso entre estes dois

processos, o que impede que ocorra sntese de ATP, apesar de ocorrerem os restantes processos. A

exposio a desacopladores leva a aumentos de temperatura corporal (e por vezes febre), pelo aumento

da velocidade de oxidao dos nutrientes, e morte, devido falta de ATP que da advm. Associada

actividade dos desacopladores, temos a passagem de protes para entro das mitocndrias (leak). Pois

caso contrrio, os protes no conseguiriam passar para a matriz mitocondrial, a no ser pela sntase de

ATP.

A tabela seguinte sintetiza os principais inibidores e desacopladores existentes, bem como o modo de

actuao.

Inibidor/desacoplador Forma de actuao Notas

Rotenona Impede a transferncia de electres do complexo I

para o complexo III Pesticida biolgico

Amobarbitol Impede a transferncia de electres do complexo I

para o complexo III

BAL Inibidor do complexo III Gs utilizado na II Guerra Mundial

Cianeto Inibidor do complexo IV

Monxido de carbono Inibidor do complexo IV

Oligoamicina Inibidora da sntase de ATP

Ionferos Desacopladores Aumentam a permeabilidade da

membrana aos protes

Termogenina (UCP1) Desacoplador Expressa naturalmente

no tecido adiposo castanho

2,4 - dinitrofenol Desacoplador Muito utilizado em

laboratrio

Atractilosdeo Impede o antiporter ADP/ATP



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Gliconeognese

A gliconeognese corresponde ao processo de sintetizar glicose ou glicognio a partir de precursores

no-glicdicos. Os substratos mais representativos para esse efeito so os aminocidos (com excepo

da lisina e da leucina), o lactato, o glicerol e o propionato. Os tecidos onde a gliconeognese tem mais

expresso so o fgado e o rim (em menor extenso), embora este processo tambm possa ocorrer no

intestino delgado, ao nvel dos entercitos.

O processo de gliconeognese suprime assim as necessidades de glicose, aquando da falta de glicdeos

disponveis. Isto, porque a glicose vital, nomeadamente, para os eritrcitos e para o sistema nervoso

(e da a hipoglicemia causar disfuno cerebral, que pode levar ao coma e morte). A gliconeognese

permite tambm eliminar o lactato produzido pelos msculos e eritrcitos e o glicerol produzido no

tecido adiposo. A gliconeognese, apesar de vital, um processo feito conta de gastos energticos,

sendo que para convertermos piruvato em glicose so quebradas seis ligaes ricas em energia, para

que este processo possa ocorrer, por molcula de glicose. Quatro dessas ligaes provm da hidrlise

do ATP e as restantes duas da do GTP. A maior parte da energia gasta utilizada para assegurar que este

processo irreversvel.

Reaces e enzimas da gliconeognese

As reaces de transaminao ou desaminao convertem os

aminocidos glicognicos em compostos intermdios do ciclo de

Krebs ou em piruvato (como demonstra a tabela do lado). Estas so

catalisadas pelas transamnases. No caso da alanina, por exemplo,

a transaminase envolvida a transamnase da alanina, que a converte em piruvato.

Depois, todo o processo de gliclise ocorre ao contrrio. Contudo, as reaces catalisadas pelas

enzimas hexocinase, fosfofructocinase e cinase do piruvato so irreversveis, impedindo que se reverta

totalmente a gliclise, com o fim de produzir glicose.

Dessa forma, reverter a reaco

catalisada pela cnase do pirivato

envolve duas reaces

endotrmicas. A carboxilase do

piruvato, uma enzima mitocondrial,

catalisa a carboxilao do piruvato,

formando-se oxalacetato, numa

reaco feita com consumo de ATP e

em que a biotina a coenzima (pois

liga-se ao dixido de carbono, antes

da ligao deste gs ao piruvato).

Uma segunda enzima, a

carboxicinase do fosfoenolpiruvato

catalisa a descarboxilao e a

fosforilao do oxalacetato a

fosfoenolpiruvato, utilizando para

isso o GTP como dador de fosfato

(esta molcula sintetizada ao nvel

do ciclo de Krebs).

Aminocido -cetocido

Alanina Piruvato

Glutamato -cetoglutarato

Aspartato Oxaloacetato



25

A converso do 1,3-bifosfoglicerato em gliceraldedo-3-fosfato catalisada pela mesma enzima da

gliclise, j que a reaco reversvel. Contudo, o NADH necessrio para a reduo do primeiro

composto fornecido pela desidrognase do malato.

J a passagem da frutose 1,6-difosfato em frutose 6-fosfato catalisada pela frutose 1,6-difosfatase,

sendo que a sua presena determina se um tecido capaz de sintetizar glicose (ou glicognio) no

apenas do piruvato, mas tambm de trioses fosfato. Como tal, est presente no fgado, rim e no

msculo esqueltico.

A converso da glicose 6-fosfato em glicose catalisada pela glicose 6-fosftase, enzima presente no

fgado e no rim. Por ltimo, a sntese de glicognio a partir da glicose 1-fosfato envolve a sntase do

glicognio e recorre ao UDP.

A liplise de triglicerdeos pode dar origem a glicose o glicerol produzido um substrato da

gliconeognese no fgado. O glicerol convertido em glicerol-3-fosfato pela cnase do glicerol, algo que

ocorre com hidrlise de ATP, sendo o glicerol-3-fosfato transformado em dihidroxiacetona-fosfato (por

aco da desidrognese citoplasmtica do glicerol-3-fosfato), que depois origina glicose, atravs das

etapas j mencionadas.

J os cidos gordos no tm expresso no ser humano, como substrato gliconeognico. A -oxidao de

cadeias de cidos gordos, de nmero de carbonos mpares, existentes nos lpidos de ruminantes, origina

propionato (que por sua vez convertido em succinil-CoA, atravs da enzima metilmalonil-CoA

mutase), tem, importncia em termos de gliconeognese, ao nvel, unicamente, dos ruminantes. Por

outro lado, os cidos gordos com nmero par de carbonos so metabolizados, gerando energia sob a

forma de ATP (a sua -oxidao origina acetil-CoA que no consegue ser convertida em glicose).

Ciclo de Cori e ciclo da glicose-alanina

O lactato produzido aquando de exerccio fsico intenso no msculo esqueltico, ou nos eritrcitos

exportado para o fgado, onde convertido em glicose, voltando ao msculo, sendo depois convertido

em glicognio, num ciclo designado por ciclo de Cori ou ciclo do cido lctico. De referir que a

converso do piruvato em oxalacetato ocorre na matriz mitocondrial, por onde entra por

transportadores de cidos monocarboxlicos. O fosfoenolpiruvato produzido abandona a matriz,

ocorrendo as restantes reaces no citosol.

O ciclo da glicose-alanina tambm uma interaco registada entre os msculos e o fgado. Quando

existe falta de glicose, o piruvato formado durante a gliclise transaminado, originando alanina, que

exportada para o fgado. A, por transaminao gera de novo piruvato, que utilizado para a sntese de

glicose, que exportada para o msculo. O grupo amina libertado utilizado no fgado para a formao

de ureia. De resto, o azoto libertado nas reaces, em geral, excretado sob a forma de amnia no rim

e de aminocidos nas restantes clulas. Isto porque, caso contrrio produzir-se-ia nessas clulas amnia

que txica para estas. Como a glutamina transporta dois tomos de azoto por molculas, este

aminocido tido como um bom transportador de azoto e da as suas elevadas concentraes.



26

Regulao da gliconeognese

A gliconeognese e a gliclise so reciprocamente reguladas e o aumento da concentrao de glicose

leva a uma menor taxa de gliconeognse e vice-versa.

As variaes da disponibilidade dos substratos so responsveis pela maior parte das mudanas no

metabolismo, quer directa, quer indirectamente. Existem trs mecanismos responsveis pela regulao

da actividade das

enzimas relacionadas

com o metabolismo dos

glicdeos o primeiro

prende-se com

mudanas na taxa de

sntese de enzimas, o

segundo com a

modificao covalente

destas, por fosforilao

reversvel e o terceiro

com efeitos alostricos.

Mudanas na taxa de

sntese de enzimas so

lentas e envolvem a

presena de inductores,

repressores, activadores

e inibidores. A tabela do

lado sintetiza as enzimas

regulatrias e

adaptativas associadas

ao metabolismo de glcidos.

A modificao covalente das enzimas por fosforilao reversvel um processo rpido, que da

responsabilidade da glucagina e da adrenalina. Estas hormonas respondem a diminuies da glicose no

sangue, inibindo a gliclise e estimulando a gliconeognese. Essa estimulao provocada por um

aumento da concentrao de cAMP (adenosina monofosfato cclica), o que, por sua vez, leva activao

de uma cnase dependente de cAMP e fosforilao e inactivao da cnase do piruvato. Esta

modificao covalente essencial ao nvel da regulao pela frutose 2,6-difsfato.



27

O activador alostrico

da fosfofructocinase-1

mais potente a

frutose 2,6-difosfato,

que funciona

simultaneamente

como inibidor da

frutose 1,6-

difosfatase. Este

regulador inibe a

frutose 1,6-difosfatase

ao aumentar o seu Km

e activa a

fosfofructocinase-1,

ao aumentar a sua

afinidade para a

frutose 6-fosfato e

diminui a inibio exercida pelo ATP nesta enzima. A frutose 2,6-difosfato formada pela fosforilao da

frutose 6-fosfato pela fosfofrutocinase-2, tambm responsvel pela sua desfosforilao, pois tem

actividade de difosfatase. Esta enzima est sob controlo alostrico da frutose 6-fosfato, que activa a

cnase e inibe a fosftase.

Por ltimo, a modificao alostrica instantnea. A acetil-CoA um activador alostrico, que converte

a sntese de oxaloacetato a partir de piruvato e a fosfofrutocnase-1 inibida pelo citrato e por

concentraes normais de ATP, sendo activada pelo 5 AMP.



28

Metabolismo da galactose, frutose, cido glicurnico e aminoacares

Conceito de UDP e UTP

A UDP e a UTP so dois ribonucleotdeos, sendo a UDP, difosfato de uridina, um ster de cido

pirofosfrico e a UTP, trifosfato de uridina. Estas molculas vo ter um papel muito importante no

metabolismo do cido glicurnico, nomeadamente como substratos dadores deste composto, e no

metabolismo dos aminoacares.

Metabolismo da galactose

A galactose pode ser produzida pelo

organismo ou obtida atravs da

ingesto de leite e seus derivados,

visto ser um monossacardeo

constituinte da lactose.

Quando ingerimos lactose, a galactose

obtida metabolizada sobretudo no

fgado, sendo frequentemente

convertida em glicose. A enzima

galactocinase (ou cnase da galactose)

catalisa a fosforilao da galactose,

utilizando o ATP como um dador de

fosfato. A galactose 1-fosfato formada

reage ento com a uridina difosfato

glicose (UDPGlc) para formar uridina

difosfato galactose (UDPGal) e glicose

1-fosfato, numa reaco catalisada pela uridil-transferase da galactose 1-fosfato (que vai ento

catalisar a transferncia de um resduo de uridilato, UMP, entre a UDP-glicose e a galactose-1-P). J a

converso da UDPGal para UDPGlc catalisada pela UDPGal 4-epimerase. Esta reaco envolve a

oxidao e a reduo no carbono 4, com o NAD+ como coenzima. A UDPGlc depois incorporada no

glicognio.

A glicose-1-fosfato pode ser convertida em glicose-6-fosfato por aco da fosfoglicomutase e por isso os

nveis de glicemia aumentam, aquando da ingesto de galactose.



29

Muitos indivduos tm intolerncia lactose, contudo, a obteno de galactose pode ser levada a cabo

pela converso da glicose em galactose. As reaces referidas so reversveis e a produo de galactose

tem interesse, no sentido em que a galactose necessria como constituinte de glicolpidos

(cerebrosdeos), proteoglicanos e glicoprotenas. A galactose ainda requerida na sntese de lactose,

que constitui o leite materno, algo que ocorre na glndula mamria, por aco da sntase da lactose.

Este o nome dado ao complexo galactosil-transferaselactalbumina, gerado pela ligao da

lactalbumina (protena que s comea a ser sintetizada aps o parto) galactosil-transferase.

Metabolismo da frutose

A frutose cada vez mais ingerida nos pases ocidentais, por consequncia da elevada quantidade de

alimentos ricos em sacarose ingeridos e do uso de xaropes ricos em frutose em comida processada e em

refrigerantes. Grandes quantidades de frutose entram ento na veia porta, que vasculariza o fgado,

com consequncias dramticas em termos de sade. De referir que a frutose, contrariamente

galactose no produzida nos seres humanos, salvo durante a produo de esperma, que muito rico

nesta hexose.

A frutose sofre gliclise no fgado mais rapidamente que a glicose, visto que uma das etapas saltada

o passo regulador catalisado pela fosfofrutocinase. Isto leva a que a frutose seja utilizada em muitas vias

metablicas no fgado ( neste rgo que temos uma maior quantidade de enzimas que metabolizam a

frutose), levando a uma maior sntese de cidos gordos e maior esterificao destes, bem como uma

maior secreo de lipoprotenas de muito baixa densidade, o que traz como consequncias um aumento

das concentraes de colesterol LDL (entendido como o mau colesterol) e os nveis de triglicerdeos.

O processo de metabolizao da frutose inicia-se com a sua converso a frutose 1-fosfato, por aco da

enzima frutocnase, presente no fgado, rim e intestino (nos entercitos). Esta enzima no actua na

glicose, nem a sua actividade afectada pela insulina. De seguida a aldolase B, uma enzima existente no

fgado, catalisa a clivagem da frutose em D-gliceraldedo e dihidroxiacetona fosfato. No fgado, a

aldolase B tambm catalisa a clivagem

da frutose 1,6-difosfato, na via de

metabolismo da glicose.

O D-gliceraldedo fosforilado e origina

gliceraldedo 3-fosfato, por aco da

triocinase. As duas trioses formadas,

gliceraldedo 3-fosfato e

dihidroxiacetona fosfato, so

interconvertveis e podem ser

degradadas na gliclise, ou podem se

tornar substratos da aldolase, entrando

no processo de gliconeognese.

Em tecidos extrahepticos, a hexocinase catalisa a fosforilao da maior parte das hexoses, incluindo a

frutose. Contudo, a glicose inibe a fosforilao de frutose, visto ser um melhor substrato para a

hexocinase (processo de inibio competitiva). Apesar de tudo, alguma frutose pode ser metabolizada

no tecido adiposo e no msculo. A frutose igualmente encontrada no plasma seminal.

De referir que aps a ingesto da frutose, temos um aumento da concentrao deste monossacardeo

no plasma sanguneo, de forma acentuada (podendo chegar aos 0,5 mM). Todavia, devido aos processos

de metabolizao da frutose j referidos, a sua concentrao desce rapidamente para valores que so

mais de 100 vezes inferiores aos da glicemia.



30

A sntese de frutose ocorre ento unicamente, nos seres humanos, aquando da produo de smen.

Este processo inicia-se com a reduo de glicose a sorbitol por aco da redtase das aldolases e que

ocorre concomitantemente oxidao do NADPH. O sorbitol depois oxidado por aco da

desidrognase do sorbitol, formando-se frutose, ao mesmo tempo que o NAD+ reduzido,

convertendo-se em NADH.

Este monossacardeo,

produzido nas vesculas

seminais, confere uma

vantagem evolutiva aos

espermatozides, visto que

as bactrias e os fungos no

metabolizam a frutose.

Metabolismo do cido glicurnico

A via do cido urnico,

que ocorre no fgado,

catalisa a converso de

glicose em cido

glicurnico e em

pentoses. Este um

processo de oxidao

alternativo para a glicose

mas que, contudo, no

leva produo de ATP.

A glicose 6-fosfato

ento isomerada pela

fosfoglicomutase em

glicose 1-fosfato, que

reage com o trifosfato de uridina (UTP), formando uridina difosfato glicose (UDPGlc), numa reaco

catalisada pela UDPGlc piorfosforilase, algo que tambm ocorre na sntese de glicognio. A UDPGlc

oxidada por uma enzima dependente de NAD, a desidrognase do UDPGlc, no seu carbono 6. Esta

reaco, de dois passos, culmina com a formao de UDP-glicurnico.

O UDP-glicurnico a fonte de cido glicornico atravs de reaces que envolvem a sua incorporao

em proteoglicanos ou de reaces com substratos, tais como hormonas esterides, bilirrubina (antes da

sua excreo pela blis) e uma srie de medicamentos excretados na urina ou na blis, como conjugados

de glicuronido. As enzimas envolvidas nestas reaces so transferases, formando-se, ento, UDP e um

resduo cido glicurnico conjugado, como o demonstra a seguinte equao:

Prosseguindo a via do cido urnico, o glicuronato depois convertido em L-gulonato, ocorrendo

simultaneamente a oxidao do NADPH + H+ para NADP+. O L-gulonato ento convertido em 3-ceto-L-

gulonato, algo que ocorre concomitantemente reduo do NAD+ para NADH + H+. O 3-ceto-L-gulonato

convertido em L-xilulose, ao sofrer uma descarboxilao e a L-xilulose, ao ser reduzida (e oxidando o

NADPH + H+ para NADP+), origina xilitol. O xilitol ento reconvertido em xilulose, mas desta vez em D-

xilulose, algo feito atravs da reduo do NAD+. Por fim, a D-xilulose pode ser metabolizada na via das



31

pentoses fosfato, ou ento originar oxalato, que em excesso pode formar oxalato de clcio, um

precipitado encontrado na urina.

Nas plantas e em alguns animais, como o gato, possvel a sntese de cido ascrbico (vitamina C) a

partir de L-gulonato. Contudo, isto no acontece nos seres humanos, onde o ascorbato tem de ser

obtido atravs da alimentao e da esta substncia ser considerada uma vitamina na espcie humana.

Metabolismo de aminoacares

Os aminoacares so componentes importantes de glicoprotenas e de glicosaminoglicanos (polmeros

lineares onde se repete um dissacardeo e que existem sobretudo no espao extracelular). Os

aminoacares (ou hexosaminas) mais importantes so a glicosamina, a galactosamina e a manosamina.

O cido silico tambm um importante composto deste grupo, tendo nove carbonos. Este cido tem

como funo a sinalizao de protenas, para a sua glicao. O cido silico mais importante no corpo

humano o cido N-acetilneuramnico (NeuAc).

As hexosaminas formam-se a partir da frutose-6- fosfato que, por aco de uma transferase, aceita um

grupo amina da glutamina, gerando glicosamina-6-fosfato. Ocorre depois isomerizao a glicosamina-1-

fosfato e aceitao de um resduo uridilato do UTP, sendo formada UDP-glicosamina, que pode ser

depois convertida em UDP-galactosamina.

A sntese da UDP-N-acetil-galactosamina, que utilizada para a sntese do cido N-acetilneuramnico,

processa-se de modo similar da produo de UDP-galactosamina. Contudo, a glicosamina-6-fosfato

sofre previamente uma acetilao. As reaces relacionadas com a sntese de aminoacares esto

associadas a transferases, que vo fazer a transferncia da hexosamina do UDP-aminoacar para o

substrato.

Doenas do metabolismo da frutose e da galactose

Existem indivduos intolerantes frutose, sendo essa patologia provocada por uma alterao gentica,

no gene da aldolase B, que a impede de operar a clivagem da frutose-1-fosfato (embora participe em

todas as outras suas reaces activamente). Os indivduos em causa devem evitar a ingesto de frutose

ou, obviamente, sacarose, visto que quando ingerem frutose, manifestam-se casos de dores

abdominais, hipoglicemia e vmitos.



32

J a intolerncia galactose uma patologia mais sria, no sentido em que esta doena pode ser

descrita como sendo neurodegenerativa. A galactosemia ocorre, sobretudo e neste sentido, devido a

uma deficincia da uridil-transferase (galactosemia do tipo A), provocada por uma mutao gnica. Isto

porque, embora se possa restringir a galactose na dieta, impossvel controlar a sntese de galactose no

organismo. Uma verso mais soft da intolerncia galactose (galactosemia do tipo B) ocorre quando a

alterao d-se na 4-epimerase da UDP galactose, tendo apenas como consequncia mais grave o

desenvolvimento de cataratas (algo que tambm ocorre na variante anterior).

As cataratas, aquando de intolerncia galactose, formam-se devido acumulao de galactose nas

clulas do cristalino. A redtase das aldoses converte a galactose num polilcool, o galactitol. Este,

como tem um forte poder osmtico, arrasta consigo a entrada de gua, o que leva gnese de

cataratas.



33

Metabolismo do glicognio

O glicognio o principal polmero de reserva de glicdeos nos animais, sendo um polmero de -D-

glicose, cujos resduos esto unidos por ligaes (1 4) e, nos locais de ramificao, por ligaes

(1 6). Est presente, em todas as clulas, mas sobretudo, no fgado e no msculo, embora as suas

reservas no fgado sejam mais considerveis que as de qualquer msculo, 3/4 do glicognio totais do

organismo encontram-se nos msculos, devido ao facto de, no organismo, a massa muscular ser maior

que a do fgado.

O glicognio presente nos msculos representa uma fonte de glicose imediata, dentro do prprio

msculo, contudo, como este no apresenta a enzima glicose 6-fosftase, procede apenas converso

do glicognio em piruvato, que transaminado, levando formao de alanina, que exportada para o

fgado, onde um substrato da gliconeognese (ciclo da glicose-alanina). J o glicognio do fgado tem

como funes o armazenamento e a exportao da glicose, de forma a manter estveis os nveis de

glicemia, aps as refeies. Dessa forma, as reservas de glicognio no fgado esgotam-se rapidamente

aps uma refeio temos uma concentrao de 450 mM de glicognio neste rgo, baixando para 200

mM aps uma noite de jejum e aps 12-18h de jejum, as reservas de glicognio no fgado esto

totalmente esgotadas.

A estrutura altamente ramificada do glicognio permite que a glicogenlise possa ocorrer em vrios

locais, levando libertao rpida de glicose 1-fosfato para a actividade muscular. Os atletas de

resistncia, dado precisarem de uma libertao mais lenta de glicose 1-fosfato, antes das suas provas

praticam exerccio at exausto, para esgotarem todas as reservas musculares de glicognio, seguida

de uma refeio rica em glicdeos, o que resulta numa rpida e mais tosca sntese de glicognio que,

como tal, ter menos pontos de ligao para a glicogenlise e levar a que este processo ocorra mais

lentamente.

Glicognese

O processo de glicognese inicia-se de modo similar ao do metabolismo do cido glicurnico, sendo a

glicose primeiramente fosforilada a glicose-6-fosfato, numa reaco catalisada pela hexocinase no

msculo e pela glicocnase no fgado. De seguida, a glicose 6-fosfato isomerada a glicose 1-fosfato

pela fosfoglicomutase (numa reaco em que a prpria enzima fosforilada e o grupo fosfato participa

numa reaco reversvel, em que a glicose 1,6-bifosfato um intermedirio). A glicose 1-fosfato reage

ento com o UTP, de modo a formar UDPGlc (uridina difosfato glicose) e pirofosfato. Esta reaco

catalisada pela pirofosforilase do UDPGlc. Esta reaco ocorre no sentido da formao do UDPGlc, uma

vez que a pirofosftase remove um dos produtos da reaco ao catalisar a hidrlise do pirofosfato em

duas molculas de fosfato.



34

Todas as reaces da glicognese so irreversveis, com excepo da reaco catalisada pela

fosfoglicomtase. O UDP que produzido convertido de novo em UTP, atravs da cnase de

nucleosdeos-difosfato.

A sntase do glicognio catalisa a formao de uma ligao glicosdica entre o primeiro carbono da

glicose UDPGlc e o quarto carbono de um resduo terminal da glicose do glicognio, libertando UDP.

Contudo, para que esta reaco se inicie necessria a presena de uma molcula de glicognio pr-

existente, a qual designada por primer de glicognio, formado num primer proteico, designado por

glicogenina. Esta glicosilada num resduo especfico de tirosina pela UDPGlc, formando-se uma cadeia

curta que serve de substrato para a sntase do glicognio.

A adio de um resduo de glicose a uma molcula pr-existente de glicognio ocorre com a formao

de sucessivas ligaes (1 4). Quando a cadeia tem pelo menos 11 resduos de glicose, a enzima

ramificante transfere parte da cadeia 1 4 (pelo menos 6 resduos de glicose) para uma cadeia vizinha,

de modo a formar uma ligao (1 6).

Glicogenlise

O processo de glicogenlise no deve ser entendido

como o inverso da glicognese, mas como um

processo separado.

A fosforilase do glicognio catalisa a clivagem das

ligaes (1 4) do glicognio, atravs de um

processo de fosforlise, permitindo a formao de

glicose 1-fosfato. Este o passo mais importante na

glicogenlise, visto ser a sua etapa reguladora. Esta

enzima requer a presena de fosfato piridoxal

(forma activa da vitamina B6) como co-factor, sendo

o grupo fosfato, o grupo cataliticamente activo

desta enzima.

Os resduos terminais de glicose so ento

removidos at restarem cerca de quatro resduos

de glicose de cada lado da cadeia 1 6. A, a transferase do glucano transfere um trissacardeo dos

ramos da cadeia 1 6, para a cadeia principal 1 4. A hidrlise das restantes ligaes (1 6)



35

catalisada pela enzima desramificante. Estas duas ltimas enzimas referidas esto relacionadas com a

mesma protena, mas com dois stios catalticos diferentes nesta. A anlise total do glicognio prossegue

com a aco combinada da fosforilase. A reaco catalisada pela fosfoglicomtase reversvel, de forma

a que a glicose 6-fosfato possa ser formada a partir de glicose 1-fosfato. A glicose 6-fosfato pode ser

convertida em glicose no fgado e no rim, mas no nos msculos.

Regulao da glicogenlise e da glicognese

As principais enzimas que controlam o mecanismo do glicognio so a sntase do glicognio e a

fosforilase do glicognio e so reguladas por mecanismos alostricos e por modificao covalente por

fosforilaes e desfosforilaes reversveis. A fosforilao ocorre como resposta ao cAMP formado a

partir do ATP a partir da adenilil ciclase a partir de hormonas, tais como a adrenalina (epinefrina), a

noradrenalina (norepinefrina) e a glucagina. O cAMP hidrolisado pela fosfodiesterase, cuja aco

activada, no fgado, pela insulina.

Como os inbidores da fosforilase do glicognio activam a sntase do glicognio e vice-versa, podemos

dizer que a estas duas enzimas so reguladas reciprocamente.

Regulao da fosforilase do glicognio

Tanto no fgado como nos msculos, a enzima fosforilase do glicognio activada por fosforilao,

catalisada pela cnase da fosforilase e inactivada por desfosforilao, numa reaco catalisada pela

fosfatase das fosfoprotenas. No fgado a fosforilase a (activa) inibida alostericamente pelo ATP, pela

glicose 6-fosfato e pela glicose livre. Pelo contrrio, nos msculos o 5AMP actua como um activador

alostrico da forma desfosforilada da fosforilase do glicognio (fosforilase b).

A cnase da fosforilase, por seu turno, activada em resposta ao cAMP. O aumento da concentrao de

cAMP activa a cnase das protenas dependentes de cAMP (PKA). Esta catalisa a fosforilao da cnase

da fosforilase b (inactiva), para se converter em cnase da fosforilase a (activa), algo que feito custa

de ATP. O cAMP produzido, no fgado, como resposta glicagina, aquando de baixa concentrao de

glicose e no msculo essa produo ocorre como resposta noradrenalina, dado o msculo ser

insensvel glucagina. A noradrenalina segregada como resposta ao medo ou a um susto, pois nesses

momentos existe necessidade de aumentar o processo de glicogenlise, de modo a permitir uma rpida

actividade muscular.

No tecido muscular, o io Ca2+ funciona como um activador da glicogenlise, pois a cnase da fosforilase

apresenta quatro subunidades diferentes. Uma delas, a subunidade , similar a uma Ca2+-binding

protein, a calmodulina. Isto activa o local cataltico de outra subunidade, a . Isto permite a activao da

cnase da fosforilase se faa sincronizadamente com a contraco muscular (que da responsabilidade

do io Ca2+). Tambm no fgado, este io pode activar o processo de glicogenlise a estimulao de

receptores adrenrgicos 1 pela adrenalina e pela noradrenalina leva entrada de clcio no citosol, o

que vai activar a cnase da fosforilase.

Por outro lado, a fosfatase-1 das protenas inactiva, por desfosforilao, a fosforilase a e a cnase da

fosforilase a. A fosfatase-1 das protenas inibida pelo inibidor-1, uma protena, que apenas fica activa

aps ter sido fosforilada pelo cAMP. Dessa forma, o cAMP tem controla, quer a activao e a inactivao

da fosforilase do glicognio. Tambm a insulina inibe a activao da fosforilase b, ao ter um efeito

hipoglicemiante e levar a uma maior formao de glicose 6-fosfato, que, como referido, um inibidor da

cnase da fosforilase.



36

Regulao da sntase do glicognio

Tal como a fosforilase, a

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Sebenta de Bioquímica I