A GLICÓLISE E O CATABOLISMO DAS
HEXOSES
MARIANA DALILASUEISLA LOPES
GlicoseA glicose é um monossacarídeo. As células a usam como fonte de energia.
Por meio armazenamento da glicose como um polímero, a célula pode acumular grandes quantidades de unidades de hexoses
A Glicose pode ser armazenada
POLISSACARIDEOS OU SACAROSE
SER OXIDADA A PIRUVATO ( 3 CARBONOS)
OXIDADO A PENTOSES
Vias principais de utilização da glicose nas células dos vegetais superiores e dos animais.
Rotas Metabólicas da Glicose
Glicogênio
Glicose
Lactato
GlicogenóliseGlicogênese
Glicólise
Gliconeogênese
Gli 6 P
Gli 1 P
Piruvato
Acetil CoACitrato
Ciclo de Krebs
Ciclo dasPentoses
Oxaloacetato
Ribose 5 P
Fru 6 P
Fru 1,6 biP
3P Gliceraldeído
CadeiaRespiratória
Pentose 5 PNucleotídios
DNA e RNA
2,3 biP Glicerato
Via Glicolítica1º via a ser estudadaA glicólise possui
duas fases:
fase preparatória
A energia do ATP é invertida, aumentando o conteúdo de energia livre dos intermediários, e as cadeias carbônicas de todas as hexoses metabolizadas são convertidas em GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO
Cada molécula de Gliceraldeído 3 P é oxidada por fosfato inorgânico para formar 1,3 bifosfoglicerato, que então são convertidas em 2 PIRUVATO
Fase de pagamento
• Fração Solúvel
Localização do Sistema Enzimático
Fases da Glicólise
Via Glicolítica -Sequência de reações
Glicose Gli-6-P Frut-6-P Frut-1,6-P
P- Diidroxiacetona Gliceraldeído 3 P
NADoxNADred
1,3 di P Glicerato
3 di P Glicerato
2 P Glicerato3 P enolpiruvato2 Piruvato
Aerobiose
Acetil CoA
C.K.
Mit.
Anaerobiose
Lactato
RESUMO DA GLICÓLISE
Funções da Via Glicolítica
• Transformar glicose em piruvato;
• Sintetizar ATP com ou sem oxigênio,
• Preparar a glicose para ser degradada totalmente em CO2 e H2O;
• Permitir a degradação parcial da glicose em anaerobiose;
REGULAÇÃO DA GLICÓLISE
Destinos do Piruvato
Glicólise Anaeróbica
• Quando o NADH gerado pela glicólise não pode ser reoxidado pelo O₂. (ocorre a incapacidade de regenerar NADH em NAD.)
• O NAD é regenerado durante a glicólise anaeróbica. Os elétrons do NADH formam o lactato e etanol.
Destino do NADred e do Piruvato em Anaerobiose
CHOCH-OHCH2-O-P
C-O-PCH-OHCH2-O-P
O+Pin
NADox NADredaldeído-3-P-glicérico
1,3-difosfoglicerato
COOHCOCH3
piruvato
COOHCH-OHCH3
L-Lactato
*
*LDH
Glicólise Anaeróbica na Contração Muscular
O NAD é regenerado a partir do NADH pela redução do Piruvato a Lactato.
Fermentação alcoólica
Levedura e Microorganismos
•O Piruvato sofre descarboxilação;
•Por ação do ácool desidrogenase, o acetaldeído é reduzido a etanol.
Destino do Piruvato em Aerobiose
piruvato
acetila-CoA
NADox NADred
Glicose
Glicose 6 fosfato
Frutose 6 fosfato
Frutose 1,6 bifosfato
Fosfoenolpiruvato (PEP)
Piruvato
hexoquinase
fosfofrutoquinaseFosfatase da Fru1,6P
PEPquinase
ATP, NADH,
Acetila-SCoA,
Ácidos graxos,
L-fenilalanina,
L-alanina
(-)
Enzimas regulatórias
Balancete Energético:Anaerobiose 2 aldeído-3-fosfoglicérico
1,3-difosfoglicerato
3-fosfoglicerato
fosfoenolpiruvato
piruvato
lactato
glicose
Gli-6-P
Frut-6-P
Frut-1,6-P
-1 ATP
-1ATP
NADoxNADred
+1 ATP
+1ATPTotal: 2ATP(x2) -2ATP 2ATP
Balancete Energético:Aerobiose
glicose
Gli-6-P
Frut-6-P
Frut-1,6-P
-1 ATP
-1ATP
aldeído-3-fosfoglicérico
1,3-difosfoglicerato
3-fosfoglicerato
fosfoenolpiruvato
piruvato
acetil-SCoA
NADoxNADred
+1 ATP
+1ATPTotal: (2 x2)+(3x 2)ATP -2ATP 8ATP
C.R.FAD
+2ATP
C.R.NAD
+3ATP
Todos os intermediários da glicólise compreendidos entre a glicose e o piruvato são fosforilados. Importância dos grupos fosfatos.
São ionizados em pH 7, dando, a cada um dos intermediários, uma carga negativa.
Como a membrana plasmática é impermeável às moléculas carregadas, os intermediários fosforilados não podem se difundir para fora da célula. Depois da fosforilação inicial, a célula não precisa mais gastar energia para reter tais intermediários, a despeito da grande diferença entre as concentrações intra e extra-celulares desses compostos.
A ligação dos grupos fosfato são aos sítios ativos das enzimas fornece energia de ligação que contribui para baixar a energia de ativação e aumentar a especificidade das reações catalisadas enzimaticamente.
Os ADP, ATP e dos intermediários glicolíticos formam complexos com Mg2+ e os sítios de ligação dos substratos de muitas enzimas glicolíticas são específicos para estes complexos de Mg2+.
Glicogênio e o amido são degradados na
fosforólise•As unidades de glicose dos ramos externos da molécula de glicogênio e do amido ganham entrada na via glicolítica através da ação seqüencial de duas enzimas: a fosforilase do glicogênio e a fosfoglicomutase.
•A fosforilase do glicogênio ou fosforilase do amido age repetidamente nas extremidades não redutoras do glicogênio ou da amilopectina;
A glicose-1-fosfato, o produto final das reações da fosforilase do glicogênio e do amido, é convertida em glicose-6-fosfato pela fosfoglicoisomerase, que entra, então, na glicólise.
O que é gliconeogênese e como esta, juntamente com a glicólise, são reguladas
de forma coordenada?
È um processo no qual muitos organismos podem sintetizar glicose a partir de piruvato e o lactato.
Converter substâncias não glicídicas em glicose ou glicogênio
•Este processo ocorre primariamente no fígado e seu papel é fornecer glicose para ser exportada para outros tecidos quando as outras fontes de glicose são exauridas.
•Sete das reações glicolíticas são livremente reversíveis e as enzimas que catalisam cada uma das reações também funcionam na gliconeogênese.
• Três reações da glicólise são irreversíveis: são aquelas catalisadas hexoquinase, fosfotrutoquinase-1 e piruvato quinase.
• A gliconeogênese emprega desvios ao redor de cada uma dessas reações irreversíveis.
Para prevenir o aparecimento de ciclos fúteis nos quais a glicose é simultaneamente degradada pela glicólise e ressintetizada pela gliconeogênese, as enzimas que são exclusivas para cada uma das vias são reguladas de maneira recíproca por efetores alostéricos comuns.
• A glicose tem outros destinos catabólicos, como a via das pentoses-fosfato;
• Que resulta na oxidação e descorboxilação na posição C-1 da glicose, produzindo NADPH e pentoses-fosfato;
•o NADPH fornece poder redutor para as reações de biossíntese;
• E as pentoses-fosfato são componentes essenciais dos nucleotídeos e ácidos nucléicos.
Via das Pentoses
ESTRUTURA DO ATP
ESTRUTURA DO NAD
Ciclo do ácido cítrico ou Ciclo de Krebs
•Descoberto por Hans Adolf Krebs;
•O ciclo é executado na matriz da mitocôndria dos
eucariontes e no citoplasma dos procariontes;
•Com a finalidade de oxidar a acetil-CoA (acetil coenzima A);
•Uma cadeia cíclica de reações bioquímicas ,durante a qual se
realizam, entre outros, fenômenos de oxirredução,
descarboxilação e uma fosforilação.
•Os compostos intermediários do ciclo de Krebs podem ser
utilizados como precursores em vias biossintéticas:
oxaloacetato e
α-cetoglutarato vão formar respectivamente aspartato e
glutamato.
Produção do acetato
•Nos organismos aeróbicos, a glicose e outros açúcares,
ácidos graxos, a maioria dos aminoácidos e em última
instância o CO2 e H2O são oxidadas pelo ácido cítrico.
•A reação completa catalisada pelo complexo da
piruvato desidrogenase é a descarboxilação oxidativa.
• A descarboxilação oxidativa envolve:
Ação sequencial de 3 diferentes enzimas:
-Piruvato desidrogenase(E1)
-Diidrolipol transacetilase(E2)
-Diidrolipol desidrogenase(E3)
5 diferentes coenzimas
Tiamina pirofosfato(TPP); flavina adenina dinucleotídeo(FAD), coenzima A (Co A), nicotiamida adenina dinucleotídeo (NAD) e lipoato.
• 4 vitaminas diferentes, requeridas na nutrição humana, são vitais no processo:
Tiamina (TPP)Riboflavina (FAD)Niacina (NAD)Pantotenato (Co A)
Reações do ciclo do ácido cítrico
•Possui 8 passos:
1. Formação do citrato
2. Formação do isocitrato via cis-aconitato
3. Oxidação do isocitrato à α-cetoglutarato e CO2
4. Oxidação do α-cetoglutarato a succinil-Co A e CO2
5. Conversão do succinil-Co A em succinato
6. Oxidação do succinato a fumarato
7. Hidratação do fumarato para produzir malato
8. Oxidação do malato a oxaloacetato
Ciclo de Krebs
Regulação do ciclo do ácido cítrico
• A produção de acetil-Co A pelo complexo da piruvato
desidrogenase é regulada por:
Mecanismos alostéricos;
-Valores altos das relações(ATP)/(ADP);(NADH)/(NAD+) e
(acetil Co A)/(Co A) inibem o complexo da piruvato
desidrogenase;
-A diminuição desses valores ativa a oxidação do
piruvato.
Mecanismos covalentes.
-Segundo nível de regulação;
-Modificação covalente de proteínas.
Ciclo do Glioxalato
• Organismos invertebrados utilizam o ciclo do glioxalato
como mecanismo para converter acetato em carboidrato;
Fonte de energiaFonte de fosfoenolpiruvato para a síntese de carboidratos
• Isocitrato liase e a malato sintase – Glioxissomos
•Torna possível a formação líquida de succinato, oxaloacetato e
outros intermediários do ciclo a partir da Co A;
•Os animais vertebrados não possuem as enzimas específicas
do ciclo do glioxalato(a isocitrato liase e a malato sintase) e
por isso não podem realizar a síntese líquida de glicose a partir
de lipídios.
Acetato
Gliconeogênese
• Formação da glicose a partir de precursores não-
carboidratos (diferentes das hexoses);
• Via universal encontrada em todos os animais,
vegetais , fungos e microorganismos, sendo que as
reações que fazem parte da gliconeogênese são iguais
em todos os casos;
•Nos animais superiores, ocorre principalmente no
fígado, e em menor quantidade no córtex renal;
3 reações que contornam os passos irreversíveis da
glicólise:
•Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato
Mitocôndria Citosol
•Conversão de frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato
Frutose-1,6-bifosfato + H2O frutose-6-fosfato + Pi
Catalisada pela enzima Frutose-1,6-bifosfatase :
Promove a hidrólise irreversível do fosfato no C-1.
•Conversão da glicose-6-fosfato em glicose livre
Glicose-6-fosfato + H2O glicose + Pi
Catalisada pela enzima Glicose-6-fosfatase: Não requer
síntese de ATP, hidrólise simples de um éster fosfórico.
A gliconeogênese é energeticamente custosa
• Para cada molécula de glicose formada a partir do
piruvato, são consumidos:
6 grupos fosfato de alta energia;
4 ATP;
2 GTP;
2 moléculas de NADH- redução de 2 moléculas de 1, 3-
bifosfoglicerato.
Os metabólitos intermediários do ciclo do ácido cítrico e muitos aminoácidos são glicogênicos
A gliconeogênese e a glicólise são reguladas
reciprocamente
• O primeiro ponto de regulação determina a direção do
piruvato na mitocôndria:
Convertido em Co A (Ciclo do ácido cítrico);
Oxaloacetato (iniciar gliconeogênese).
• O segundo ponto é a reação catalisada pela frutose-1,6-
bifosfatase, que é fortemente inibida por AMP (adenosina
monofosfato).
• A regulação hormonal no fígado é mediada pela frutose-2,6-
bifosfato:
Ativa a PFK 1(Fosfofrutoquinase) e estimula a glicólise;
Inibe a FBPase (Frutose-1,6-bifosfatase) e desacelera a
gliconeogênese.
Biossíntese de glicogênio, amido e sacarose
•Formas de armazenamento:
Nos animais: Glicogênio;
Nos vegetais: Amido
•Formas de transporte:
Nos vertebrados a própria glicose é transportada pelo
sangue;
Nos vegetais na forma de sacarose;
Nos insetos na forma de trealose.
FOTOSSÍNTESE DOS CARBOIDRATOS
O processo fotossintético das plantas ocorre nos cloroplastos e resulta na liberação de oxigênio molecular e na captura de dióxido de carbono da atmosfera, que é utilizado para sintetizar carboidratos.
A fotossíntese pode ser representada pela seguinte equação:
CO2 + H2O + Energia luminosa =====> [CH2O] + O2 + H2O
Ciclo de Calvin
Ocorre em 3 etapas a fixação do CO2
1° etapa: reação de fixação do carbono: sua condensação com um receptor de cinco átomos C, a ribulose-1,5-bifosfato, para formar 2 mol. de 3-fosfoglicerato.
2° etapa: o 3-fosfoglicerato é reduzido a gliceraldeido-3-P. 3 moléculas de CO são fixadas em três moléculas de ribulose 1,5 BP para formar 6 de gliceraldeído-3-P(18 C).
3° etapa: 5 das 6 moléculas de gliceraldeído-3-P ( 15 C) regeneram 3 moléculas de ribulose- 1,5-BP.
1º ESTÁGIO DE ASSIMILAÇÃO CO₂
1° etapa: reação de fixação do carbono: sua condensação com um receptor de cinco átomos C, a ribulose-1,5-bifosfato, para formar 2 mol. de 3-fosfoglicerato.
2° ESTÁGIO ASSIMILAÇÃO DE CO₂
2° etapa: o 3-fosfoglicerato é reduzido a gliceraldeido-3-P. 3 moléculas de CO são fixadas em três moléculas de ribulose 1,5 BP para formar 6 de gliceraldeído-3-P(18 C).
3 ° ESTÁGIO ASSIMILAÇÃO DE CO₂
3° etapa: 5 das 6 moléculas de gliceraldeído-3-P ( 15 C) regeneram 3 moléculas de ribulose- 1,5-BP.
Cada triose fosfato sintetizada a a partir do CO2 custa 6 NADPH e 9
ATP
O resultado final do ciclo de Calvin é a conversão de 3 moléculas de CO2 e uma molécula de fosfato em uma molécula de triose fosfato
Para cada 3 moléculas de CO2 fixadas, é produzida uma molécula de trioses fosfato ( gliceraldeído-3-P)E 9 ATP e 6 NADH são consumidos.
Precursora da síntese do amido e sacarose
A enzima mais abudante do planeta; plantas C3 têm mais que as plantas C4;
Ela atua tanto na atividade carboxilase como na oxigenase;
• Concentração de substratos CO2 e O2.• Propriedades cinéticas da rubisco (têm alta afinidade pelo CO2);• Temperatura (diminui a abertura dos estômatos)
Na carboxilase ela utiliza ATP + NADPH para formar as pentoses ( carboidratos)
Rubisco
• A fotorrespiração desperdiça energia fotossintética nos vegetais C3, pela formação e oxidação do fosfoglicolato, um produto da oxigenação da ribulose pela rubisco.
• Nas plantas C4 existe uma via para impedir a fotorrespiração, o CO2 fixado é primeiro fixado nas células mesofílicas em um composto de 4 carbonos, que passa para as células envoltórias do feixe e libera CO2 em altas concentrações.
Esse CO2 é fixado nas céls envoltórias do feixe vascular pela rubisco.
OBRIGADA!
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