GLICLISE
Assim, podemos dizer que existem 3 estgios gerais que
representam as principais vias metablicas em um organismo, de
acordo com o tamanho dos metablitos presentes no momento:ROTAS
CATABLICAS 1) digesto de macromolculas 2) metabolizao de
biomolculas 3) gerao de molculas energticas ROTAS ANABLICAS 1)
utilizao de molculas energticas 2) polimerizao de biomolculas 3)
sntese de macromolculas
Metabolismo dos CarboidratosGlicliseFermentao Gliconeognese
Sntese e Degradao do Glicognio Converso do Piruvato a Acetil-CoA
Ciclo do cido Tricarboxlico Cadeia Transportadora de Eltrons
Fosforilao Oxidativa
Metabolismo dos Carboidratos
GlicliseFermentao
GliconeogneseSntese e Degradao do Glicognio Converso do Piruvato
a Acetil-CoA Ciclo do cido Tricarboxlico Cadeia Transportadora de
Eltrons Fosforilao Oxidativa
GlicliseSua localizao no mapa metablico
GLICOSE Papel central metabolismo energticoanimais, plantas,
microorganismos Fonte de energia: oxidao completa da glicose
GLICOSE CO2 + H2Oenergia livre de 2840 kJ/mol Estoque glicose
como polmeros de alto PM amido e glicognio Glicose, alm combustvel
precursor intermedirios reaes biossintticas
Trs principais destinos da glicose dentro de uma clula: 1)
estoque: polissacardeos ou sacarose 2) oxidado a interm. 3 carbonos
(piruvato) pela gliclise, gerando ATP, NADH e intermedirios
metablicos 3) oxidado pela via das pentose fosfato, gerando
ribose-5-fosfato (sntese cidos nuclicos), NADPH (processos
biossintticos)
GLICOSE
GLIGOGNIO
GLICOSE
GLIGOSE-6FOSFATO
RIBOSE -5 FOSFATO
PIRUVATO
AMINOCIDOS Acetil-CoA
LACTATO
DESTINO DA GLICOSE-6-FOSFATO
GLICLISE - DEFINIO Glycolysis tem a sua origem no Grego em que
glyk = Doce + Lysis = Quebra
Gliclise = sequncia de reaes que converte Glicose em Piruvato,
havendo a produo de Energia sob a forma de ATP e NADH ATP e
NADH
GLICLISE Glicose degradada por uma srie de reaes catalisadas por
enzimas em duas molculas de 3 carbonos = piruvato Durante estas
reaes parte da energia livre da glicose liberada conservada na
forma de ATP e NADH:glicose + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2Pi
2 piruvato + 2ADP + 2NADH + 2H+ + 4ATP + 2H2O
GLICLISE Gliclise uma via UNIVERSAL do catabolismo da glicose. A
gliclise a nica fonte de energia em
algumas clulas de mamferos (hemcias, medularenal, crebro);
muitos microorganismos anaerbicos so dependentes da gliclise para
sobreviver Via metablica praticamente universal Via antiga - surgiu
no incio da evoluo 3.5 bilhes de anos talvez 1 bilho de anos antes
do surgimento de organismos fotossintetizantes (gerao de O2)
GLICLISEOcorre no CITOPLASMA das clulas
GLICLISEUma molcula de 6 carbonos glicose Duas molculas de 3
carbonos piruvato Energia livre da glicose liberada conservada na
forma de ATP e NADH Condies anaerbicas ou aerbicas
A gliclise uma fase preparatria para o metabolismo aerbico da
glicose
GLICLISE Fermentao degradao ANAERBICA da glicoseou outro
nutriente orgnico, gerando ATP. A gliclise provavelmente a forma
biolgica mais antiga de obteno de energia de molculas orgnicas.
Evoluo: qumica das reaes altamente conservada, sendo encontradas
diferenas entre as espcies somente em alguns pontos, como na
regulao da
atividade das enzimas.
GLICLISE - GERALTodas as clulas apresentam a via glicoltica 10
reaes iguais todas clulas velocidades diferentes
2 fases Primeira fase converte glicose em 2 G-3-P Segunda fase
produz 2 piruvatos
Os produtos so: piruvato, ATP e NADH 3 destinos possveis do
piruvato
Biochemistry Garrett & Grisham 2 ed.
Biochemistry Garrett & Grisham 2 ed.
GLICLISE - HEMCIAS
GLICLISE MSCULO E CORAO
GLICLISE - ADIPOSO
GLICLISE - FGADO
GLICLISEEm condies aerbicas Piruvato at acetil-CoA Ciclo de
Krebs Oxidao total da molcula de glicose Gerao NADH e FADH2 Obteno
ATP
Gliclise dividida em 2 estgios:
Fase 1 (Fase Preparatria) Reaes iniciais de fosforilao da
glicose, onde 2 molculas de ATP so usadas como doadoras grupos
fosfato. Ocorre gasto de energia do ATP, onde os intermedirios da
gliclise tm a energia livre aumentada, ocorrendo quebra em
componente com 3C, gliceraldedo-3-fosfato.
Gliclise dividida em 2 estgios:
Fase 1 (Fase Preparatria) Reaes iniciais de fosforilao da
glicose, onde 2 molculas de ATP so usadas como doadoras grupos
fosfato. Ocorre gasto de energia do ATP, onde os intermedirios da
gliclise tm a energia livre aumentada, ocorrendo quebra em
componente com 3C, gliceraldedo-3-fosfato.Fase 2 (Fase Pagamento)
Cada gliceraldedo-3-fosfato fosforilado (sem gasto de ATP) e as
reaes subseqentes geram piruvato. A energia conservada pela
fosforilao de 4 ADP em ATP e formao de 2 NADH.
Gliclise dividida em 2 estgios:
Fase 1 (Fase Preparatria) Reaes iniciais de fosforilao da
glicose, onde 2 molculas de ATP so usadas como doadoras grupos
fosfato. Ocorre gasto de energia do ATP, onde os intermedirios da
gliclise tm a energia livre aumentada, ocorrendo quebra em
componente com 3C, gliceraldedo-3-fosfato.Fase 2 (Fase Pagamento)
Cada gliceraldedo-3-fosfato fosforilado (sem gasto de ATP) e as
reaes subseqentes geram piruvato. A energia conservada pela
fosforilao de 4 ADP em ATP e formao de 2 NADH.
Rendimento geral da gliclise: 2 ATP e 2 NADH por glicose
utilizada
Viso Geral Fase Preparatria 2 fosforilaes Quebra de 1 hexose em
2 trioses ATP investido para formar compostos com maior energia
livre de hidrlise
Fase do Pagamento Armazenamento da energia livre na forma de ATP
Eficincia >60% na recuperao de energia Apenas 5,2% da energia de
oxidao da glicose foram liberados. O restante permanece nas
molculas de piruvato.
PRIMEIRA FASE DA GLICLISEPrimeira reao fosforilao da
glicoseHexoquinase ou glicoquinase
Nesta reao: consumo de ATPATP faz com que a fosforilao da
glicose seja espontnea
Hexoquinase regulada alostericamente inibida por(produto)
glicose-6-P
GLICLISE reao 1
ATP
fosforilao glicose
DGo = -16,7 kJ/mol
PRIMEIRA FASE DA GLICLISE Segunda reao isomerizao da glicose
pela fosfoglicoisomerase glicose-6-P para frutose-6-P
GLICLISE reao 2
converso G-6-P em F-6-P
DGo = 1,7 kJ/mol
PRIMEIRA FASE DA GLICLISE Terceira reao fosfofrutoquinase PFK um
passo importante da gliclise!Segunda reao regulada da gliclise Reao
de delta G negativo- PFK regulada ATP inibe, AMP reverte inibio
Citrato tambm um inibidor alostricoFrutose-2,6-difosfato um
ativador alostrico PFK aumenta atividade em situao baixa
energia
PFK diminui atividade em situao alta energia
GLICLISE reao 3
ATP
fosforilao F-6-P em F-diP
DGo = -14,2 kJ/mol
PRIMEIRA FASE DA GLICLISE Quarta reao aldolase molcula C6
quebrada a 2 C3 (DHAP, Gly-3-P)
GLICLISE reao 4
quebra da F-diP
DGo = 23,8 kJ/mol
PRIMEIRA FASE DA GLICLISE Quinta reao triose fosfato isomerase
DHAP convertida a Gli-3-P
GLICLISE reao 5
interconverso trioses-P
DGo = 7,5 kJ/mol
SEGUNDA FASE DA GLICLISEENERGIA METABLICA PRODUZ 4 ATPRendimento
ATP pela gliclise de 2 ATP
Segunda fase envolve a gerao de 2 intermedirios fosforilados de
alta energia
1,3 BPGfosfoenolpiruvato
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Sexta reao gliceraldedo-3-fosfato
desidrogenase Gli-3P oxidado a 1,3-BPGRendimento de energia na
converso de aldedo a cido carboxlico usado para produo de 1,3-BPG e
NADH
GLICLISE reao 6
NADH + H+
oxidao glicer-3P em diP-glicerato
DGo = 6,3 kJ/mol
ESTRUTURA DO NAD Nicotinamida adenina dinucleotdeoNAD+ (oxidado)
NADH (reduzido)
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Stima reao fosfoglicerato quinase
Sntese ATP a partir de fosfato de alta-energia
GLICLISE reao 7
ATP
transf. fosfato para ATP
DGo = -18,5 kJ/mol
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Oitava reao fosfoglicerato mutase Grupo
fosforil de C-3 para C-2
GLICLISE reao 8
converso 3-Pglicerato em 2-Pglicerato
DGo = 4,4 kJ/mol
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Nona reao enolase 2-P-Gli para PEP
GLICLISE reao 9
desidrat. 2-Pglicerato em PEP
DGo = 1,8 kJ/mol
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Dcima reao piruvato quinase PEP para
piruvato gera ATPOs dois ATP (de uma glicose) nomeiam esta fasecomo
etapa do pagamento da gliclise
Ativada alostericamente por AMP, F-1,6-bisPInibida
alostericamente por ATP e acetil-CoA
GLICLISE reao 10
ATP
transf. fosfato para ATP
DGo = -31,4 kJ/mol
Biochemistry Garrett & Grisham 2 ed.
Biochemistry Garrett & Grisham 2 ed.
Rendimento geral da gliclise 2 ATP e 2 NADH por glicose
utilizada
Glicose+2 NAD++2Pi + 2ADP 2 Piruvato +2NADH + 2H++2ATP +
2H2O
Balano Energtico da GlicliseNota: 1 NADH = 3 ATP 2 NADH (Reao
Catalisada pela Gliceraldedo 3-P Desidrogenase) +2 ATP (Reao
Catalisada pela Fosfoglicerato Quinase) +2 ATP (Reao Catalisada
pela PK) -2 ATP (Necessrios para as reaoes catalisadas pela
Hexoquinase e PFK-1)
8 ATP
REGULAO DA VIA GLICOLTICA
HK
PFK-1
PK
REGULAO DA HEXOQUINASE
-
REGULAO DA FOSFOFRUTOQUINASE-1Fosfofrutoquinase I Inibida
aloestricamente por ATP, citrato, fosfoenolpiruvato Ativada
aloestericamente pela AMP, ADP, frutose-6-fosfato e
frutose-2,6-bisfosfato Frutose-2,6-bisfosfato produzida pela
Fosfofrutoquinase-2 (PFK2)
REGULAO DA FOSFOFRUTOQUINASE-1
Fgado
REGULAO DA PIRUVATO QUINASE
Piruvato quinase: inibio aloestrica pelo ATP, diminuindo sua
afinidade para fosfoenolpiruvato.
Piruvato quinase tambem inibida pela acetil-CoA e por cidos
graxosInibida pela alanina Ativada pelo frutose-1,6-bisfosfato
REGULAO DA PIRUVATO QUINASE
Destinos do NADH e do PiruvatoCondies aerbicas ou anaerbicas?
NADH tem energia 2 possveis destinosDisponibilidade de O2 = NADH
reoxidado na cadeia transportadora de eltrons, com produo de ATP na
fosforilao oxidativaEm condies anaerbicas, NADH reoxidado pela
lactato desidrogenase (LDH), regenerando NAD+ para a via
glicoltica
Destinos do NADH e do PiruvatoCondies aerbicas ou anaerbicas?
Piruvato tem energia 2 possveis destinosAerbico: ciclo de
KrebsAnaerbico: LDH produz lactato
CICLO DE KREBSCiclo de cido ctrico Ciclo dos cidos
tricarboxlicosPiruvato da gliclise convertido a acetato e degradado
at CO2 Produo de ATP Produo de NADH e FADH2 NADH e FADH2 produzem
mais ATP no transporte de eltrons e fosforilao oxidativa
FermentaoUm processo anaerbico alm da gliclise Em nosso
organismo usada para produzir NAD+ quando no h oxignio suficiente
NAD+ deve ser regenerado a partir de NADH, caso contrrio a gliclise
interrompida
Vejamos rapidamente 02 tipos de fermentao Lactato Etanol
Fermentao LcticaLactato Produzido nos msculos [O2]
Converso anaerbica de piruvato a lactato permite a regenerao de
NAD+ O organismo pode, ento, produzir mais ATP
Fermentao AlcolicaUsada por bactrias anaerbicas para obter
energia a partir da glicose
Regulation of GlycolysisEnzymes catalyzing irreversible
reactions are often potential control sites.In glycolysis
regulation occurs at hexokinase, phosphofructokinase, and pyruvate
kinase. I. Phosphofructokinase: the most important control point in
glycolysis. It is the first irreversible reaction that is unique to
the pathway (i.e., the committed step).
Inhibited by ATPAMP reverses the inhibition by ATP. Thus PFK
activity increases when the ATP/AMP ratio is lowered (i.e., as the
energy charge of the cell decreases). Inhibited by a decrease in
pH. Inhibited by citrate. Activated by Fructose
2,6-bisphosphate.***
Fructose 2,6-BP is formed by phosphorylation of fructose
6-phosphate via the enzyme phosphofructokinase 2. Fructose 2,6-BP
can be hydrolyzed by the enzyme fructose bisphosphatase 2.
Fructose 6-phosphate both accelerates the synthesis of fructose
2,6-BP and inhibits its hydrolysis. Both mechanisms lead to
increased fructose 2,6-BP.Phosphofructokinase 2
1
6
1
Causes phosphorylation of the enzyme which then activates the
phosphatase function.
Fructose bisphosphatase 2
The activities of PFK2 and FBPase2 reside on the same
polypeptide chain. Both activities are reciprocally regulated by
phosphorylation of a single serine residue.
Thus low blood glucose, which then
blood glucagon,
cAMP-dependent PFK2 and FBPase 2,
phosphorylation of this bifunctional enzyme, F 2,6-BP, and
the activity of PFK1.
Phosphofructokinase 2
Causes phosphorylation of the enzyme which then activates the
phosphatase function and inhibits the kinase.
Fructose bisphosphatase 2
Net result is to decrease fructose 2,6-bisphosphate level and
therefore decrease PFK1 activity.
Regulation of GlycolysisII. Hexokinase: inhibited by its product
glucose 6-phosphate. Thus PFK inhibition leads to hexokinase
inhibition via the buildup of metabolites.
III. Pyruvate Kinase: catalyzes the third irreversible step in
glycolysis. Controls the outflow of the pathway. 2 forms: L form
(liver): subject to extensive allosteric regulation. Fructose
1,6-bisphosphate activates. ATP and alanine inhibit.
M form (muscle and brain): not allosterically regulated.
Regulation of GlycolysisThe L form of pyruvate kinase is
inhibited by hormone-mediated cAMP-dependent phosphorylation as
depicted below:Low glucose inhibits dephosphorylation of pyruvate
kinase thereby maintaining the inactive form of the enzyme.
Low glucose stimulates phosphorylation of pyruvate kinase which
inactivates the enzyme.
Low blood glucose, glucagon, cAMP-dependent phosphorylation, of
pyruvate kinase, INACTIVATES. Thus low blood glucose, PFK1 and
pyruvate kinase.
Bottom Line: liver does not consume glucose when it is more
urgently needed by brain and muscle.
