1
V – Processos Metabólicos
1 – Metabolismo dos carboidratos
a) Digestão dos carboidratos
- Hidrólise das ligações glicosídicas mediada por glicosidades
 Inicia-se na boca
- Ação da alfa-amilase salivar (ptialina)
- Rompe algumas ligações de forma aleatória, resultando numa mistura de oligossacarídeos
- Esta atividade cessa quando chega ao estômago, devido ao pH ácido
- É o único componente da dieta que tem a digestão iniciada na boca
 Continua no intestino delgado (duodeno)
- Ação da alfa-amilase pancreática
- O pH ácido que vem do estômago é neutralizado pelo bicarbonato secretado pelo pâncreas
 Se completa no jejuno
- Ação de dissacaridases e oligossacaridases secretadas pelas células intestinais
Ex. isomaltase, glicoamilase, lactase, sucarase
 Absorção dos monossacarídeos pela mucosa intestinal
- Glicose
- Frutose
- Galactose
- Não requer insulina
b) Metabolismo da frutose

Monossacarídeo proveniente da quebra da sacarose
Sacarose  frutose + glicose
- A frutose não precisa de insulina para entrar nas células
- É clivada pela aldolase beta em dois compostos:
Dihidroxiacetona e D – gliceraldeído
- Podem ser usados na glicólise ou gliconeogênese
c) Metabolismo da galactose

Monossacarídeo proveniente da quebra da lactose
Lactose  galactose + glicose
- A galactose não precisa de insulina para entrar nas células
- Deve ser fosforilada pela enzima galactoquinase
D – galactose  galactose-1-fosfato
- É convertida em UDP-galactose, que entra na via glicolítica ou na gliconeogênese
2
d) Metabolismo da lactose

Monossacarídeo formado pela ligação de uma glicose com uma beta-galactose
- É produzido na glândula mamária pela enzima lactose sintetase
- Síntese controlada por ação hormonal
A enzima é formada por duas proteínas, A e B
Durante a gestação a progesterona inibe a síntese da proteína B
No final da gestação a prolactina estimula a síntese da proteína B
e) Metabolismo do glicogênio

É uma fonte (reserva) de glicose para o organismo
- São reservados no fígado e músculo esquelético
- É um polissacarídeo ramificado que possui ligações alfa -1,4 na cadeia principal e alfa1,6 no ponto de ramificação

Síntese de glicogênio (glicogênese)
- É feita a partir da molécula de alfa-D-glicose e requer ATP (energia)
- As ligações alfa-1,4 são feitas pela enzima glicogênio sintetase
- As ligações alfa-1,6 são feitas por uma enzima ramificadora chamada glicosil alfa – 4:6
transferase
- As ligações alfa-1,6 ocorrem a cada intervalo de 8 glicoses
f) Regulação da glicemia

Glicemia: 60 a 99 mg/100 mL de sangue
Hiperglicemia – 100 a 125 (acima 125 – diabetes)
Hipoglicemia – menos de 50
Controle feito por hormônios: adrenalina, insulina, glucagom e glicocorticóides
3

Fonte da glicose sanguínea
Ingestão de glicídeos
- Principalmente de amido, que resulta em glicose no intestino delgado
- Outros monossacarídeos são convertidos em glicose no fígado, que chegam pela veia porta
Glicogenólise hepática
- A reserva hepática não é muito grande
- O músculo faz glicogenólise apenas para consumo próprio
- É controlada pelo glucagom (sem estresse) e adrenalina (com estresse)
- Etapas:
1 – Encurtamento de cadeias
Feito pela enzima glicogênio fosforilase, que quebra as ligações alfa-1,4
A quebra ocorre até que sobrem quatro glicoses antes da ramificação
2 – Remoção das ramificações
Feito por uma transferase, que transfere três glicoses da ramificação para a cadeia
principal
A glicogênio fosforilase volta a agir quebrando as ligações alfa-1,4
3 – Hidrólise da ligação alfa-1,6
Feita pela enzima amilo-alfa – 1,6 – glisosidade
4 - Conversão da glicose
A glicogênio fosforilase libera glicose-1-fosfato
Para ser liberada para o sangue ela deve estar sem o fosfato
A enzima fosfoglicomutase transforma a glicose-1-fosfato em glicose-6-fosfato
A enzima glicose-6-fosfatase retira o fosfato da glicose
O músculo não possui esta última enzima
Gliconeogênese
- A reserva hepática dura 10 a 18 horas no jejum
- Na ausência de ingestão e sem reservas o organismo produz glicose a partir do lactato e do
glicerol, provenientes dos triglicerídeos, ou de alfa-acetoácidos, proveniente dos
aminoácidos
- No fígado ocorre 90% e no rim 10%
- Substratos da gliconeogênse
Glicerol – liberado da hidrólise dos triglicerídeos do tecido adiposo
Lactato – liberado no sangue por células sem mitocôndrias (hemácias) e pelo
músculo em exercício
Piruvato – alfa-acetoácido derivado do metabolismo de aminoácidos glicogênicos
4
- Regulação da gliconeogênese
Glucagom
Disponibilidade de substrato
Níveis diminuídos de insulina – mobiliza aminoácidos glicogênicos do músculo
Jejum – lipólise em excesso inunda o fígado de ácidos graxos

Destino da glicose sanguínea
- Glicogênese hepática de muscular
- Glicólise – quebra da glicose em piruvato
g) Via glicolítica
- Quebra e transformação da glicose em piruvato (glicólise)
- A glicose é o principal combustível da maioria dos organismos
- Sua hidrólise até CO2 e H2O libera energia, que é armazenada na forma de ATP
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- Etapas da via glicolítica
Etapa 1. Fosforilação da glicose a glicose-6-fosfato (o ATP á a fonte do grupo fosfato).
Glicose + ATP
glicose-6-fosfato + ADP
A enzima que catalisa a reação é a hexoquinase
O
O - P - O-
2HC -
CH2OH
-
H
O H
OH H
2+
+ ATP
OH
OH
H OH
Glicose
Mg
hexoquinase
O
H
O H
OH H
+ ADP
OH
OH
H OH
Glicose-6-fosfato
Etapa 2. Isomerização da glicose-6-fosfato a frutose-6-fosfato.
Glicose-6-fosfato
frutose-6-fosfato
A enzima que catalisa a reação é a glicosefosfato-isomerase.
O
6
2HC - O - P - O
O
6
2HC -
-
O-P-O
O-
-
O
H
O H
OH H 1
OH
OH
H OH
O
glicose-6-fosfato
isomerase
H OH
H
OH H
Glicose-6-fosfato
1
CH2OH
OH
Frutose-6-fosfato
Etapa 3. Fosforilação da frutose-6-fosfato gerando frutose-1,6-bifosfato (o ATP é o doador do
grupo fosfato).
Frutose-6-fosfato + ATP
frutose-1,6-bifosfato + ADP
A enzima que catalisa a reação é a fosfofrutoquinase.
6
O
6
2HC - O - P - O
O
O
6
2HC - O - P - O
-
O
CH2OH
O
H OH 1
H
Mg
2HC -
O-P-O
O
H OH 1
+ ATP
Fosfofrutoquinase
OH
OH H
O
2+
O
-
H
OH H
Frutose-6-fosfato
-
-
+ ADP
OH
Frutose-1,6-bifosfato
Etapa 4. Quebra da frutose-1,6-bifosfato produzindo dois fragmentos de 3-carbonos, gliceraldeído3fosfato e diidroxiacetona fosfato.
Frutose-1,6-bifosfato
Gliceraldeído-3-fosfato + diidroxiacetona fosfato
A enzima que catalisa a reação é a frutose -1,6 bifosfato aldolase.
O
2HC -
O-P-O
O
O
5
-
O
2HC -
H OH
O-P-O
O
2
O
1
2HC - O - P - O
-
-
O
H - C - OH
5
O
-
+
2C O
H 4
3 OH
OH H
4
HC O
Aldolase
2HC -
2HC - OH
3
Diidroxiacetona
fosfato
Frutose-1,6-bifosfato
6
O-P-O
O
-
D-Gliceraldeído-
3-fosfato
Etapa 5. Isomerização da dididroxiacetona fosfato produzindo gliceraldeído-3-fosfato.
Diidroxiacetona fosfato
gliceraldeído-3-fosfato
A enzima que catalisa a reação é a triosefosfato-isomerase.
2HC
- OH
HC O
C O
H - C - OH
O
2HC -
O-P-O
-
-
O
Diidroxiacetona
fosfato
O
triose-fosfatoisomerase
-
2HC -
O-P-O
-
O
-GliceraldeídoD
3-fosfato
-
7
Etapa 6. Oxidação (e fosforilação) do gliceraldeído-3-fosfato produzindo 1,3-bifosfoglicerato.
Gliceraldeído-3-fosfato + NAD+ + Pi
NADH + 1,3-bifosfoglicerato + H+
A enzima que catalisa a reação é a gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase.
1C - O - P - O
O
H - C - OH
+
+ NAD + HO - O - P - O
O
2HC -
3
O
O
1
HC O
O-P-O
O-
-
-
O
D-Gliceraldeído3-fosfato
-
-
-
Gliceraldeído3-fosfatodesidrogenase
O
H - C - OH
O
2HC -
+ NADH + H
O-P-O
3
+
-
-
O
D-Gliceraldeído1,3-Difosfato
Etapa 7. Transferência do grupo fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP (fosforilação do ADP
a ATP) produzindo 3-fosfoglicerato.
1,3-bifosfoglicerato + ADP
3-fosfoglicerato + ATP
A enzima que catalisa a reação é a fosfoglicerato quinase.
O
O
O
C- O - P - O
-
OH - C - OH
O
2HC -
C
-
2+
Mg
-
O-P-O
+ ATP
H - C - OH
+ ADP
fosfoglicerato
quinase
-
O
1,3-Bifosfoglicerato
Etapa 8. Isomerização do 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato.
3-Fosfoglicerato
O
2-Fosfoglicerato
A enzima que catalisa a reação é a fosfogliceromutase.
O
2HC -
O-P-O
-
O
3-Fosfoglicerato
-
8
O
C
O
O
-
C
O
-
2+
O
Mg
-
H - C - OH
H-C-O-P-O
Fosfogliceromutase
O
2HC -
O-P-O
O-
2HC OH
-
O
3-Fosfoglicerato
2-Fosfoglicerato
Etapa 9. Desidratação do 2-fosfoglicerato produzindo fosfoenolpiruvato.
2-Fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato + H2O
A enzima que catalisa a reação é a enolase.
O
O
O
C
-
O
Mg
H-C-O-P-O
O
O
C
2+
-
O
-
H-C-O-P-O
Enolase
-
CH2
2HC OH
O
-
+ H 2O
-
Fosfoenolpiruvato (PEP)
2-Fosfoglicerato
Etapa 10. Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP (fosforilação do ADP a
ATP) gerando piruvato.
Fosfoenolpiruvato + ADP
piruvato + ATP
A enzima que catalisa a reação é a piruvato quinase.
O
C
O
O
-
O
+
H +
H-C-O-P-O
CH2
O
2+
-
-
Fosfoenolpiruvato
Mg
+ ADP
piruvatoquinase
C O
-
C O
CH3
Piruvato
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- Controle da via glicolítica
Objetiva manter as concentrações de ATP
A velocidade da reação é limitada pela atividade das enzimas
Três reações formam os pontos de controle da via:
- Reação de glicose para glicose-6-fosfato, pela Hexoquinase
- Produção de frutose-1,6-bifosfato, pela Fosfofrutoquinase
- Reação de transformação de fosfoenolpiruvato em piruvato, pela Piruvato-quinase
h) Destino do piruvato

Em condições de aerobiose
Oxidação do piruvato a acetato, que entra no ciclo do ácido cítrico e origina CO2 e H2O

Em condições de anaerobiose
Fermentação láctea ou alcoólica
1 – Fermentação láctea
- Redução do piruvato a lactato pela enzima lactato desidrogenase
- São geradas duas moléculas de ATP
- No fígado o lactato é transformado em glicose
2 – Fermentação alcoólica
Descarboxilação do piruvato pela enzima piruvato-descarboxilase
É transformação em acetaldeído
Redução do acetaldeído pela enzima álcool desidrogenase
São produzidos etanol e CO2
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3 – Respiração celular aeróbica
Consumo de O2 e liberação de CO2
Ocorre em três etapas



Quebra da glicose até obtenção de acetil-coA
Oxidação no ciclo do ácido cítrico até liberar CO2 e energia armazenada nos
transportadores de energia NADH e FADH2
Fosforilação oxidativa – Oxidação dos cofatores (NADH e FADH2) e liberação de H+ e
elétrons, que resulta na formação de água e ATP
Oxidação do piruvato
- Ocorre na mitocôndria ou no citosol em procariontes
- Feita por um complexo de enzimas chamado de piruvato desidrogenase (E1, E2 e E3)
que requer cinco co-enzimas
- Este processo é chamado de descarboxilação oxidativa
- Resulta no grupo acetila do acetil-CoA e em CO2 e NADH
- O NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo) leva o elétron para a cadeia respiratória
Ciclo do ácido cítrico
Também chamado de ciclo de Krebs ou dos ácidos tricarboxílicos

Formação do citrato
- Condensação do acetil-CoA com o oxaloacetato pela enzima citrato sintase, formando
uma molécula de seis carbonos
- É liberado o CoA livre e citrato

Formação do isocitrato
- A enzima aconitase transforma o citrato em cis-aconilato e depois em isocitrato

Oxidação do isocitrato
- Descarboxilação oxidativa feita pela isocitrato desidrogenase
- É formado o alfa-cetoglutarato, CO2 e NADPH

Oxidação do alfa-cetoglutarato
- Descarboxilação oxidativa feita pelo complexo alfa-cetoglutarato desidrogenase
- Resulta em succinil CoA, CO2 e NADH.
- São enzimas semelhantes ao complexo piruvato desidrogenase e requerem os mesmos
cofatores
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
Conversão do succinil coA em succinato
- A enzima succinil CoA sintetase faz esta conversão
- Exige a participação de um nucleosídeo, ADP ou GDP
- É formado o succinato e ATP ou GTP (um se converte no outro)

Oxidação do succinato
- A enzima succinato desidrogenase o transforma em fumarato
- Esta enzima fica fixa na membrana interna da mitocôndria
- É formado um FADH2
Obs. O malonato é um análogo do succinato e um inibidor competitivo da succinato
desidrogenase, bloqueando o ciclo.

Hidratação do fumarato
- Formação de malato pela enzima fumarase

Oxidação do malato
- Formação do oxaloacetato pela enzima malato desidrogenase
- É liberado NADH
Obs. Durante uma volta do ciclo apenas 1 ATP é produzido, no entanto os elétrons que vão
para a cadeia respiratória produzirão muito mais
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Esta série de reações é catalisada pelas seguintes enzimas, como numeradas no diagrama:
1 Citrato sintase
6 Succinil CoA sintetase
2 Aconitase
7 Succinato desidrogenase
3 Aconitase
8 Fumarase
4 Isocitrato Desidrogenase
9 Malato desidrogenase
5 Complexo de -cetoglutarato desidrogenase
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Fosforilação Oxidativa
Síntese de ATP direcionada pela transferência de elétrons ao Oxigênio
É a etapa final da respiração aeróbia, que ocorre nas mitocôndrias
Consiste na redução do O2 a H2O, utilizando os elétrons doados pelo NADH e FADH2
Tem a participação dos transportadores de elétrons. Estes são proteínas integrais de
membrana, que recebem e transferem os elétrons em uma seqüência específica




NAD (nicotinamida adenina dinucleotídeo) e FAD (flavina adenina dinucleotídeo)
Ubiquinona – está associado à membrana, recebe 1 ou 2 elétrons
Citocromos – proteínas que contém ferro na molécula
Proteínas Ferro-Enxofre (E-S) – o ferro está presente no enxofre da cisteína
A energia livre gerada é direcionada para a síntese de ATP por fosforilação
Síntese de ATP – complexo enzimático ATP sintase
É regulada pela quantidade de ADP
Somatório final:
1 C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 P
6CO2 + 6H2O + 38 ATP
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Regulação da Respiração Celular
A – Regulação da produção de Acetil-CoA


Complexo piruvato desidrogenase é regulado alostericamente e por modificação
covalente
É fortemente inibida por ATP, acetil-CoA e NADH (os produtos)
Em vertebrados:



Diminuição do acetato  acúmulo de AMP, CoA e NAD  ativação enzimática
Aumento de ácidos graxos, acetil-coA, ATP e NADH  inativação enzimática
Demanda energética  ativação enzimática

Fosforilação reversível da E1 por uma quinase
A quinase é controlada alostericamente por ATP
Diminuição de ATP  inativa a quinase  desfosforila E1
Aumento de ATP  ativa a quinase  fosforila E1
B – Regulação da velocidade do ciclo do ácido cítrico

Inibição alostérica das enzimas

Disponibilidade de substratos
Citrato sintase  disponibilidade de oxalacetato e acetil-coA
Malato desidrogenase  diminuição de oxalacetato  diminui a velocidade do ciclo
 Relação NADH/NAD
Isocitrato desidrogenase e alfa-cetoglutarato desidrogenase  Relação NADH/NAD

Inibição por acúmulo de produtos
Succinil coA inibe a alfa-cetoglutarato desidrogenase
Citrato inibe a citrato sintase
ATP inibe citrato sintase e isocitrato desidrogenase
ADP e Ca++ ativa a citrato sintase
Citrato, ATP e NADH controlam a glicólise
Citrato inibe a fosforilação da frutose-6-fosfato