Glicólise
GLICÓLISE
 Glico (açúcar) + lise (quebra) = quebra de glicose (via catabólica, libera
energia)
 Glicose (6C) é degrada por uma cascata de reações enzimáticas para
gerar 2 Piruvatos (3C).
 Energia liberada é conservada na forma de ATP a NADH.
 São10 etapas enzimáticas catalisadas por enzimas livres no citosol
divididas em duas fases:
1ª fase = preparatória (gasto de ATP)
2ª fase = pagamento (ganho energético e formação de 2ATP)
Transportador de glicose
TRANSPORT AD OR
Km par a gl i cose
(mM)
D ist r i bui ção
Car act er íst i cas
GLUT 1
1 -2
am pl a, co m alt a
con cent r ação no cér ebr o,
er i t r óci t os e en dot él i o
t r an sp or t ado r
co n st i t u t i vo de gl i cose
GLUT 2
15 - 20
r i n s, i nt est in o del gado,
f ígado e pân cr eas e c él ul as b
t r an sp or t ador de bai xa
af i ni dade, f u n ci on a
com o senso r de gl i cose
GLUT 3
10
n eu r ôn i os, pl acen t a
t r an spo r t ad or de alt a
af i n idade
GLUT 4
5
m úscul os esq uel ét ico e
car díaco, t eci do adip oso
t r an sp or t ado r
dep en dent e de i n su l in a
GLUT 5
6 - 11
in t est i n o delgado, esper m a,
r i m , cér ebr o, ad i póci t os e
m úscul o
t r an spo r t ador de
f r u t ose, af i n i dade m u i t o
bai xa p ar a gl i cose
Visão geral da glicólise
Fase preparatória
Fase de pagamento
1ª Reação: Fosforilação da glicose
Enzima Hexoquinase
Exergônica. Irreversível nas
condições celulares!!
2ª Reação: Isomerização da glicose6P (aldose) em
frutose6P (cetose)
Enzima Fosfohexose Isomerase
Mg2+
Fosfohexose Isomerase
3ª Reação: Fosforilação da frutose6P em
frutose1,6BP
Enzima Fosfofrutoquinase (PFK)
Exergônica. Irreversível nas
condições celulares!!
4ª Reação: Quebra da frutose1,6BP em duas trioses gliceraldeído3P (GAP) e diidroxicetonaP (DHAP)
Enzima: Aldolase
5ª Reação: Reversão da DHAP a GAP
Enzima: Triose Fosfato Isomerase
Fim da fase preparatória!
O que aconteceu até aqui??
Glicose
GAP
GAP
Vamos iniciar a fase de pagamento com a 6ª reação da glicólise
6ª Reação: Oxidação da GAP em 1,3BPglicerato
gerando NADH
Enzima: GAP Desidrogenase
Coenzima NAD+ é reduzida a NADH
7ª Reação: Produção da 1ª molécula de ATP.
Enzima: Fosofogliceratoquinase
Exergônica. Irreversível nas
condições celulares!!
Lembrando que partimos de 2 GAP, então temos nesse momento 2 NADH e 2 ATP
Reações 6 e 7 são acopladoras de energia.
8ª Reação: Conversão do 3Pglicerato em
2Pglicerato
Enzima: Fosfoglicerato mutase
9ª Reação: Desidratação do 2Pglicerato a
Fosfoenolpiruvato (PEP)
Enzima: Enolase
10ª Reação: Produção da 2ª molécula de ATP
Enzima: Piruvato quinase (PK)
Exergônica. Irreversível nas
condições celulares!!
Fim da fase de pagamento, fim da glicólise!
O que aconteceu nessa fase?
GAP
Piruvato
GAP
GAP
Piruvato
Balanço final da Via Glicolítica
2
Glicose + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2Pi
2
2Piruvatos + 2ADP + 2NADH + H+ + 4ATP + H20
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi
2Piruvatos + 2NADH + H+ + 2ATP + H20
A glicólise é uma via quase que universal, onde uma
molécula de glicose é oxidada a 2 moléculas de piruvato sendo
a energia liberada conservada em duas moléculas de ATP e
duas moléculas de NADH
Todas as enzimas da via glicolítica são citoplasmáticas e
seus intermediários são moléculas fosforiladas de 3 ou 6
átomos de carbono
Na fase preparatória da glicólise 2 moléculas de ATP são
consumidas
Na 2ª parte da glicólise a energia liberada e há produção de 2
moléculas de NADH e de 2 ATP para cada triose.
Afluentes da glicólise
Polissacarídeos – Hidrolisados antes de serem absorvidos
Amido
Oligossacarídeo
Amilase
salivar
Dissacarídeo
Amilase
panceática
Monossacarídeo
Citosol
Destino do
Piruvato
Anaeróbica
Anaeróbica
Aeróbica
Histórico
Louis Pasteur
1861: crescimento de leveduras, por grama de glicose, maior na presença do
que na ausência de ar. Glicose consumida mais lentamente na presença de
ar do que na ausência.
 Teoria vitalista (“força vital”)
Eduard Buchner
1907 : Prêmio Nobel. Derruba a Teoria vitalista – a fermentação ocorre
sem vida organizada – Zimases.
Harden e Young
1909: isolamento do primeiro intermediário da via glicolítica.
1929: Arthur Harden - Prêmio Nobel
Descoberta de um procedimento para acelerar a fermentação: adição de Pi
ao meio.
Via glicolítica
Otto Meyerhoff
1922: Prêmio Nobel
Descoberta da correlação entre o consumo de oxigênio e o
metabolismo do ácido lático nos músculos de coelho.
Ativador: obtido por autólise de levedura.
O ativador perde a atividade se aquecido por 1 minuto a 50
ºC e conserva-se bem em gelo.
Você pode imaginar a natureza desse ativador?
Para você é espantoso que se obtenha um ativador de
músculo de coelho a partir de levedura?
Fermentação lática
Células dos tecidos em condição de hipóxia: músculo, retina, cérebro, eritrócito
Fermentação alcoólica
A glicose tem um papel central no metabolismo pois é considerada um
combustível universal.
Alguns tecidos dependem exclusivamente da glicose como fonte de energia.
E se não tem GLICOSE??
É necessário resintetizá-la a partir de não carboidratos. Esta via é chamada
de gliconeogênese.
A gliconeogênese ocorre majoritariamente no fígado, mas também pode
ocorrer no cortex renal.
A glicose produzida entra na circulação sanguínea e supre os tecidos que
necessitam de glicose.
O músculo e o cérebro não fazem gliconeogenese pois não têm as enzimas
frutose-1,6-bifosfatase e glicose-6-fosfatase.
 A partir do Piruvato é
possível obter glicose por
uma inversão quase completa
da via glicolítica com exceção
das etapas irreversíveis (HK,
PFK1 e PK), nesses casos,
enzimas distintas irão
catalisar a reação (Glicose6
fosfatase, Frutose 16bisfosfatase,
Piruvato carboxylase e PEP
carboxykinase).
 Precursores do Piruvato
(não carboidrato): Alanina e
Lactato
 Além do piruvato,
também é possível
obter glicose a partir do
Glicerol, produto da
degradação lipídios
Regulação da Via Glicolítica
Já sabemos que todas as vias metabólicas estão sobre intensa regução!
Fluxo de metabólitos de uma via metabólica pode ser modulado por:
1.
Número de enzimas (por controles transcricionais/traducionais minutos até horas).
2.

Mudança da atividade enzimática por:
Modificação covalente (via fatores de transcrição) ou ligação a
proteína reguladora
Regulação alostérica (milisegundos)
Seqüestro da enzima ou do substrato em compartimentos diferentes


HK
PFK1
Pontos de regulação:
Reações Irreversíveis
PK
1. Hexoquinase
Existem 4 isoformas da enzima: I, II, III e IV
Hexoquinase muscular – I, II e III: Km < 0,1mM
[Glicose] plasmática 5 a 8mM – Enzima funciona sempre em Vmáx
Glicose + ATP
HK
Glicose6P + ADP + H+
Inibidor
Hexoquinase Hepática – IV: Km = 10mM
Menor afinidade pela glicose.Não é inibida por Glicose6P
Hexoquinase IV pode ser inibida pela
ligação de uma proteína reguladora.
É importante no fígado para garantir
que glicose não seja desperdiçada
quando estiver abundante, sendo
encaminhada para síntese de
glicogênio e ácidos graxos.
Quando a glicose está escassa,
garante que tecidos como cérebro e
músculo tenham prioridade no uso.
Hexoquinase IV é regulada pelo nível de glicose no
sangue: regulação por seqüestro no núcleo celular
2. Fosfofrutoquinase (PFK1)
A. Regulação por alosteria
Gliconeogênese
(PFK1)
Glicólise
(FBPase-1)
Frutose 2,6-bifosfato: presente no
fígado e responsável por controlar atividade da
glicólise versus gliconeogênese
É um efetor positvo da PFK1, produzida pela
PFK2.
Não é um intermediário da glicólise e não participa
de via metabólica específica
GLICOSE
GLICOSE
B. Regulação por ligação covalente
GLICOSE
(Proteína kinase A)
GLICOSE
Glucagon = glicose
Reg. alostérica
(PKA)
(PP)
Reg. covalente
Insulina = glicose
Piruvatoquinase (PK)
 Último passo da via glicolítica. Fluxo de saída. Produz ATP e Piruvato.
 Também é um tetrâmero apresentando diferentes isoformas em diferentes
tecidos Isoforma L (fígado) e isoforma M (músculo).
 Muitas propriedades em comum:
- Frutose 1,6-bisfosfato: ativa
- ATP: inibe alostericamente
- Alanina: produzida a partir de piruvato, inibe a PK.
Diferença: regulação por modificação covalente: fosforilação.
Isoforma L (hepática): inativada ao ser fosforilada (estímulo glucagon - glicose)
Hexocinase
Glicose6 fosfatase
Implicações clínicas do metabolismo da glicose
Alcoolismo (metabolismo do etanol)
Frutosemia
Intolerância a lactose
Galactosemia
Metabolismo do Etanol
- O álcool não possui enzimas digestivas, 95% absorção na mucosa intestinal
- 80-90% oxidado no fígado, restante distribuído, de 2 a 10% é expelido pela respiração ou excretado
na urina (testes toxicológicos, bafômetro)
-Enzimas que participam do metabolismo do etanol
1.ADH - Variedade de isoenzimas (classes 1 a 5)
As da classe 1 são as mais específicas para o etanol e mais abundantes, citosólicas, não possui
mecanismos de regulação.
Classe 4 presente na mucosa gástrica = atividade 60% reduzida nas mulheres
2. ADLH – Presente na mitocôndria, deficiência dela considerada fator “anti-alcolismo” frequente em
asiáticos.
3. Inativação por CYP2E1 (citocromo P40): inativa também uma série de medicamentos (analgésicos,
barbitúricos) Potencializa os efeitos da medicação e do álcool quando ingeridos em conjunto
- Ingestão excessivas de bebidas alcoólicas
Acidose lática - lactato/piruvato
Hipoglicemia - inibição da gliconeogênese
Coma alcoólico - efeitos tóxicos do etanol no SNC (parada respirátoria)
Tratamento de emergência: infusão intravenosa de glicose e hemodiálise em casos extremos
Álcool
desidrogenase
(ADH)
Acetaldeído
desidrogenase
(ALDH)
Frutosemia
FRUTOSE: monossacarídeo (sacarose = frutose + glicose)
Doença genética autossômica, ausência da enzima frutose-1-fosfato aldolase.
Sintomas: Dor abdominal, vômitos, letargia,
sudorese, hipoglicemia após ingestão de
frutose. Pacientes desenvolvem aversão a
doces, sucos, frutas.
Tratamento: Exclusão da frutose e sacarose
da dieta o que deve ser mantido por toda a
vida.
 Intolerância a lactose
LACTOSE: dissacarídeo = galactose + glicose. Enzima lactase
 Galactosemia
GALACTOSE: monossacarídeo (lactose = galactose + glicose).
Doença genética autossômica,
deficiência em uma das três enzimas
do metabolismo da galactose:
galactoquinase, galactose–1–P–
uridil transferase e uridina–
difosfogalactose epimerase.
Sintiomas: hepatomegalia, falhas renais,
catarata, danos cerebrais, galactosúria,
deficiências de aprendizagem, falhas
nos ovários.
Tratamento: restrição de galactose e lactose
na dieta.