METABOLISMO
DOS
CARBOIDRATOS
Bioquímica Básica – Ciências Biológicas 3º período
Cátia Capeletto
Polissacarídeo de reserva - Amido
Polissacarídeo de reserva - Glicogênio
Polissacarídeo estrutural - Celulose
Polissacarídeo estrutural - Quitina
Produção e consumo de glicose
Produção e consumo de glicose
Atuação
enzimática!
Glicogênio
Ambas acontecem na
ausência de oxigênio.
Acidose
metabólica
Acidose
metabólica
Ciclo de Krebs

É uma reação catabólica que promove a
oxidação do acetilCoA, a duas moléculas
de CO2, e conserva parte da energia livre
dessa reação na forma de coenzimas
reduzidas, que serão utilizadas na
produção de ATP na fosforilação
oxidativa, a última etapa da respiração
celular.
Ciclo de Krebs

Resumidamente, este ciclo pode ser descrito da seguinte
forma: para iniciar uma volta do ciclo, o acetil-CoA transfere
o seu grupo acetil para um composto com quatro átomos de
carbono, o oxaloacetato, para formar o citrato (composto
com seis átomos de carbono). Este, por sua vez, é
transformado em isocitrato, também uma molécula de seis
átomos de carbono, e este é desidrogenado, perdendo o
CO2, para dar origem ao α-cetoglutarato (ou oxoglutarato),
um composto com cinco átomos de carbono. Este também
perde CO2e libera o succinato (composto de quatro átomos
de carbono), sendo convertido enzimaticamente, em uma
reação de três passos em oxalacetato com quatro átomos de
carbono, com o qual o ciclo foi iniciado; sendo assim, o
oxalacetato está pronto para reagir com uma nova molécula
de acetil-CoA e iniciar uma nova volta ao ciclo.
NADH e FADH2

Os papéis do NADH e do FADH2 são de
agir como carregadores de elétrons em
passos específicos dos processos metabólicos.

A energia produzida no ciclo de Krebs é
armazenada nas moléculas de NADH e
FADH2, que são usadas na cadeia
transportadora de elétrons, que é o
próximo passo da respiração celular.
Cadeia transportadora de elétrons


As coenzimas reduzidas NADH e FADH2
doam, cada uma, um par de elétrons para o
conjunto especializado de transportadores
de elétrons, o FMN, coenzima Q e os
citocromos – cadeia transportadora de
elétrons.
Essa via está presente na membrana
mitocondrial interna e é a via final comum
pela qual elétrons derivados de diferentes
combustíveis no organismo fluem até o
oxigênio.
Cadeia transportadora de elétrons
http://www.youtube.com/watch?v=md6JdC98dTU
Cadeia transportadora de elétrons
Fosforilação oxidativa
O transporte de elétrons está acoplado
ao transporte de prótons (H+) através da
membrana mitocondrial interna até o
espaço intermembranas.
 Retornando a matriz mitocondrial, o H+
passa por um canal no completo ATP
sintase, formando o ATP a partir do ADP
+ Pi.
 Desse modo, o transporte de elétrons e a
fosforilação oxidativa estão acoplados.

Fosforilação oxidativa ou
Respiração celular
Fosforilação oxidativa



Esses processos podem ser desacoplados por
proteínas desacopladoras, encontradas na
membrana mitocondrial interna, e por compostos
sintéticos, como o 2,4 dinitrofenol e a Aspirina®,
os quais aumentam a permeabilidade interna a
prótons.
A energia produzida pelo transporte de elétrons
é liberada como calor, em vez de ser utilizada na
síntese de ATP.
Mutações no DNAmt são responsáveis por
alguns casos de doenças mitocondriais, como a
neuropatia óptica hereditária de Leber.
http://www.acessibilidadeinclusiva.com.br/neuropatia-optica-hereditaria-de-leber-nohl/
Respiração celular

- Glicólise
São utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de
NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato.
Portanto, o saldo energético somente da cadeia respiratória é de:
4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
- Ciclo de Krebs
A partir dessa etapa todo o resultado deve ser dobrado (duplicado), essa consideração é consequente do ciclo de Krebs
envolvendo cada molécula de piruvato.
Assim, são formadas 4 moléculas de NADH, 1 de FADH2 e 1 de ATP em cada ciclo.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
- Cadeia respiratória
Etapa de conversão das moléculas de NADH e FADH2 em moléculas de ATP, quando os prótons H+ por difusão são
forçados a passar pela proteína sistetase ATP (enzima transmembranar) restituindo ADP em ATP.
2 NADH da glicólise → 6 ATP
8 NADH do ciclo de Krebs → 24 ATP
2 FADH2 do ciclo de Krebs → 4 ATP
34 ATP
Balanço Energético da Respiração Aeróbia
Glicólise = 2 ATP
Ciclo de Krebs = 2ATP
Cadeia respiratória = 34 ATP
Total energético da respiração celular aeróbia = 38 ATP
Fosforilação oxidativa é a reação em que se formam as moléculas de ATP,
com a energia liberada pelos elétrons durante sua passagem pela cadeia
respiratória, tendo o gás oxigênio ao final dela.
Participação do CO2


Embora o gás oxigênio só participe da
fosforilação oxidativa, na sua ausência
também não acontece o ciclo de Krebs,
razão pela qual dizemos que essas são etapas
aeróbicas da respiração celular, enquanto a
glicólise é uma etapa anaeróbica.
Na ausência desse gás, alguns organismos
realizam a fermentação, onde a quebra da
glicose forma duas moléculas de ATP e ácido
pirúvico, que é transformado em ácido lático
ou etanol, dependendo do organismo.
Consumo de glicose nos tecidos
Reações da glicose e glicogênio
Glicólise



Glicólise aeróbica, na qual o piruvato é o produto
final, ocorre nas mitocôndrias com um
fornecimento adequado de oxigênio.
Glicólise anaeróbica, tem o ácido láctico como
produto final, ocorre em células que não
apresentam mitocôndrias (eritrócitos) ou
privadas de quantidade suficiente de oxigênio
(músculo em exercício).
Concentrações elevadas de lactato no plasma
(acidose láctica) podem ocorrer quando há um
colapso do sistema circulatório ou quando um
indivíduo está em choque.
Glicólise
A glicose é transportada através das
membranas por uma das 14 isoformas de
transportadores de glicose (GLUT).
 GLUT-1: abundante nos eritrócitos e no
encéfalo;
 GLUT-4: (dependente de insulina) é
encontrado no músculo e no tecido
adiposo;
 GLUT-2: encontrado no fígado.

GLUT-4
Glicólise

A conversão de glicose em piruvato
ocorre em dois estágios:
◦ Fase de investimento de energia: a glicose é
fosforilada pela hexoquinase (encontrada nos
tecidos) ou pela glicoquinase (encontrada nos
hepatócidos e nas células β do pâncreas).
◦ Fase de produção de energia: conversão da G6-P ou da F-6-P2 em piruvato.

Essas enzimas são ativadas pelas insulina e
inibidas pelo glucagon.
Glicólise - alterações




O passo final na síntese do piruvato a partir
da F-6-P2 é catalisada pela piruvato-cinase.
A deficiência de piruvato-cinase perfaz 95%
de todos os defeitos herdados em enzimas
glicolíticas.
Por exemplo, é restrita aos eritrócitos e
causa anemia hemolítica crônica de
moderada a grave.
Alterações no aumento do Km e na Vmáx
são geralmente responsáveis por essa
deficiência.
Glicólise - piruvato

Destinos alternativos do piruvato:
◦ Pode ser descarboxilado pela piruvatodesidrogenase, produzindo acetil-CoA –
principal combustível para o ciclo do ácido
cítrico e síntese de AG.
◦ Ainda, pode ser carboxilado a oxalacetato
pela piruvato-carboxilase.
◦ Em microrganismos, o piruvato pode ser
reduzido a etanol.
Glicólise - piruvato
A deficiência da piruvato-desidrogenase é
a mais comum causada bioquímica de
acidose láctica congênita.
 Essa deficiência priva o encéfalo de acetilCoA, o SNC é afetado com retardo
psicomotor e morte.
 Uma dieta cetônica pode ser benéfica em
alguns casos.
 Envenamento por arsênio também causa
a inativação dessa enzima.

http://www.scielo.br/pdf/jped/v83n2s0/a03v83n2s0.pdf
Via das pentoses-fosfato e NADPH



Via das Pentoses-fosfato:
Consiste em duas reações oxidativas
irreversíveis, não ocorre o consumo de ATP
e são produzidos dois NADPH para cada G6-P que entra na via oxidativa.
Essas vias são importantes no fígado e nas
glândulas mamárias, que são ativos na
biossíntese de AG, no córtex adrenal que
depende de NADPH para síntese de
esteróides, e nos eritrócitos que requerem
NADPH para manter a glutationa reduzida.
Usos do NADPH
Ativa o sistema citocromo P450monoxigenase, utilizado para produzir
hormônios esteróides, síntese de ácidos
biliares e na ativação da vitamina D;
 Fornece eq redutores para os fagócitos,
no processo de eliminação de
microrganismos invasores;
 É necessário para a síntese de óxido
nítrico, uma molécula importante que
causa vasodilatação.

Gliconeogênese
Gliconeogênese

Precursores gliconeogênicos incluem:
◦
◦
◦
◦
Intermediários da glicólise;
Glicerol – hidrólise do tecido adiposo;
Lactato;
α-cetoácidos;
A G-6-P é convertida em glicose pela G-6-Pase.
Essa enzima é necessária para o último passo da
degradação do glicogênio, assim como para a
gliconeogênese. Uma deficiência dessa enzima
resulta na doença do armazenamento do
glicogênio tipo I.
http://www.fmc.br/revista/V5N2P19-21.pdf
Glicogênio
Síntese: UDP-glicose,
doadora de glicose +
G-1-P + UTP;
 Glicogênio-sintase:
ligações α(1-4)
 Glicosil-α(1-4)- α(1,6)transferase:
ramificações.

Glicogenólise




A glicogênio-fosforilase cliva ligações (1,4) nas
extremidades das cadeias de glicogênio
produzindo G-1-P.
A G-1-P é convertida em G-6-P pela
fosfoglicomutase.
No músculo a G-6-P entra na via glicolítica. No
fígado, o fosfato é removido pela G-6-Pase,
liberando glicose livre, que pode ser utilizada para
a manutenção da glicemia.
Uma deficiência na G-6-Pase causa a doença que
resulta na incapacidade do fígado em fornecer
glicose livre ao organismo durante o jejum. Afeta
a degradação do glicogênio e causa hipoglicemia
grave no jejum.
Glicogenólise e Glicogênese
Glicogenólise e Glicogênese

A glicogênio-sintase e a glicogêniofosforilase são reguladas alostericamente.

No estado alimentado, a G-6-P atua como
ativadora da glicogênio-sintase e inibidora
da glicogênio-fosforilase.
Glicogenólise e Glicogênese




O Ca2+ é liberado no retículo sarcoplasmático
durante o exercício.
Ele ativa a fosforilase-cinase no músculo,
ligando-se à subunidade calmodulina da enzima.
Isso permite ativar a glicogênio-fosforilase,
causando degradação do glicogênio.
A calmodulina ocorre sob forma livre no citosol
ou como sub-unidade da fosforilase-quinase.
É uma proteína pequena e, com quatro sítios de
ligação para o cálcio.
http://grupo12b-calcio.blogspot.com.br/2007/12/o-complexo-clcio-calmodulina.html
Glicogenólise e Glicogênese
Glicogenólise e Glicogênese
A síntese e a degradação do glicogênio
são reguladas por hormônios.
 Níveis elevados de insulina aumentam a
síntese de glicogênio, e uma diminuição
desses níveis ativam a degradação.
 Aumento nos níveis de glucagon (ou
adrenalina) causa aumento da degradação
e diminuição da síntese de glicog^neio.

FIM!
Pesquisar sobre a deficiência da glicose-6-fosfato-desidrogenase
e sua relação com a anemia hemolítica.