Glicólise Profa. Alana Cecília. Metabolismo da Glicose Nutrientes estocados Alimentos ingeridos...
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Glicólise
Profa. Alana Cecília
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Metabolismo da Glicose
Nutrientes estocadosAlimentos ingeridosFótons solares
Vias de reações
catabólicas (exergônicas)
Vias de reações
anabólicas (endergônicas)
Trabalho osmótico
Trabalho mecânico
Biomoléculas complexas
outro trabalho celular
Metabolismo: se refere a todas as reações químicas que ocorrem dentro de um organismo.
As reações anabólicas e catabólicas ocorrem simultaneamente nas células.
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ObjetivosObjetivos: Compreender a Glicólise e a Oxidação do Piruvato, como etapas da respiração celular
Relacionar estas vias Metabólicas com a Produção de Energia Do Organismo
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Introdução A Níveis Macroscópicos o atleta parte, A Níveis Macroscópicos o atleta parte, corre e corta corre e corta a meta. a meta. E a Nível E a Nível Microscópico Microscópico o que é que o que é que acontece?acontece?
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Introdução- - Células Células do cérebro do cérebro (Cons. (Cons.
Energético moderado),Energético moderado),
- - Glóbulos vermelhosGlóbulos vermelhos (não possuem (não possuem
mitocôndrias, mitocôndrias, apresentam apresentam necessidades necessidades energéticas elevadas)energéticas elevadas)
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IntroduçãoEnergia - alimentos. Energia - alimentos. (Heterotróficos)(Heterotróficos)
A Glicólise, funciona assim A Glicólise, funciona assim Como o primeiro e principal Como o primeiro e principal Processo de degradação da Processo de degradação da glicose, uma molécula glicose, uma molécula potencialmente energética.potencialmente energética.
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Algumas Considerações Históricas:Algumas Considerações Históricas:No decurso da primeira metade do séc. XX, a Glicólise foi estudada por alguns dos mais renomeados Bioquímicos: 1860: Pasteur postula que a Fermentação é
catalisada por enzimas indissociáveis das estruturas celulares 1897: Buchner descobre que as enzimas da fermentação podem atuar independemente das estruturas celulares 1905: Harden e Young identificam uma Hexose bisfofato como intermediaria da Glicólise e verificaram a necessidade de certas coenzimas (NAD, ADP e ATP) Anos 30: Embden postulou a separação da frutose 1,6 - Bisfosfato 1938 – Warburg et al. Demonstraram a capacidade de conservar energia sob a forma de ATP
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DefiniçãoDefinição::
GlycolysisGlycolysis tem a sua origem no Grego em que glykglyk = Doce + LysisLysis = Dissolução
Atualmente podemos definir a Glicólise como a sequência sequência de reações que converte a de reações que converte a GlicoseGlicose em em PiruvatoPiruvato, , havendo a produção de havendo a produção de Energia sob a forma de Energia sob a forma de ATPATP
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Onde Onde OcorreOcorre A A Glicólise?Glicólise?
Resposta:No Citoplasma das Células
Pode Ocorrer Pode Ocorrer Em Dois meios Em Dois meios diferentesdiferentes
Anaerobiose
Aerobiose
O produto final é Piruvato que posteriormente é fermentado em Acido Láctico ou Etanol O produto final é o piruvato que depois, por processos posteriores à glicólise, é oxidado em CO2 e H2O
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Esquema Geral da Esquema Geral da GlicóliseGlicólise
2 açúcares de 3 C
1 açúcar de 6 C
A partir deste ponto as reações são duplicadas
2 moléculas de Piruvato (3C)
Saldo
2 moléculas de ATP
2 moléculas de NADH
Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2HGlicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H22O O
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Importância da GlicóliseImportância da Glicólise
1 – Principal meio de degradação da Glicose1 – Principal meio de degradação da Glicose2 – Obtenção de Energia mesmo em condições 2 – Obtenção de Energia mesmo em condições AnaeróbiasAnaeróbias3 – Permite a degradação da Frutose e da 3 – Permite a degradação da Frutose e da GalactoseGalactose
Principais Razões:Principais Razões:
• Outras Razões:-Os tecidos têm necessidade de transformar a energia contida na glicose em ATP-A Glicólise é fundamental para a produção de Acetil-CoA-A Glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, contribuindo o seu estudo para a melhor compreensão dos processos enzimáticos e de metabolismo intermediário
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Etapas Da GlicóliseEtapas Da Glicólise
- A Glicólise divide-se em - A Glicólise divide-se em duas partes principais:duas partes principais:
1- Ativação ou 1- Ativação ou Fosforilação da Fosforilação da GlicoseGlicose2- 2- Transformação Transformação do Gliceraldeído do Gliceraldeído em Piruvatoem Piruvato
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Fosforilizão da GlicoseFosforilizão da GlicoseNesta Primeira Fase temos:Nesta Primeira Fase temos:
- Utilização de - Utilização de ATP ATP (2 Moléculas) (2 Moléculas)
- Formação de duas - Formação de duas Moléculas de Moléculas de Triose-Fosfato: Triose-Fosfato: Dihidroxicetona Dihidroxicetona Fosfato e Fosfato e Gliceraldeído Gliceraldeído 3- 3-FosfatoFosfato
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• Glicose Glicose + ATP + ATP Glicose -6-Fosfato + ADP Glicose -6-Fosfato + ADP
A Glicose é uma molécula quimicamente A Glicose é uma molécula quimicamente inerte, assim para se iniciar a sua degradação é inerte, assim para se iniciar a sua degradação é necessário que seja ativadanecessário que seja ativada
Gasto de Energia
Depois de entrar na Célula a Glicose é Depois de entrar na Célula a Glicose é fosforilada pela Hexoquinase produzindo Glicose-fosforilada pela Hexoquinase produzindo Glicose-6-P pela transferência do Fosfato Terminal do 6-P pela transferência do Fosfato Terminal do ATP para o grupo Hidroxila da GlicoseATP para o grupo Hidroxila da Glicose
Reacção irreversívelReacção irreversível
Permite a entrada da Glicose no Metabolismo Permite a entrada da Glicose no Metabolismo Intracelular dado que Glicose-6-P não é Intracelular dado que Glicose-6-P não é transportado através da membrana Plasmática transportado através da membrana Plasmática
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• Glicose -6- Fosfato Glicose -6- Fosfato Frutose -6- FosfatoFrutose -6- Fosfato
Conversão da Glicose -6- Conversão da Glicose -6- Fosfato em Frutose -6- Fosfato Fosfato em Frutose -6- Fosfato pela Glicose 6P Isomerasepela Glicose 6P Isomerase
Gasto de Energia
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• Frutose -6-P + ATP Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + Frutose 1,6-BiFosfato + ADPADP
Gasto de Energia
∞ A Frutose -6-P é Fosforilada a A Frutose -6-P é Fosforilada a Frutose -1,6-Bifosfato pela Frutose -1,6-Bifosfato pela Fosfofrutoquinase Fosfofrutoquinase
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• Frutose 1,6-BiFosfato Frutose 1,6-BiFosfato Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona FosfatoFosfato
Gasto de Energia
× A Frutose 1,6- Bifosfato é A Frutose 1,6- Bifosfato é dividida pela aldolase em duas dividida pela aldolase em duas trioses fosfatadas ficando cada trioses fosfatadas ficando cada uma com um fosfatouma com um fosfato
× As duas trioses são: As duas trioses são: Gliceraldeído 3-Fosfato e a Gliceraldeído 3-Fosfato e a Dihidroxicetona FosfatoDihidroxicetona Fosfato
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• Gliceraldeído 3-P Gliceraldeído 3-P Dihidrocetona Fosfato Dihidrocetona Fosfato
Ø As Duas trioses são interconvertíveis por As Duas trioses são interconvertíveis por uma reação reversível catalizada pela uma reação reversível catalizada pela Triose Fosfato IsomeraseTriose Fosfato Isomerase
Ø A Aldolase e a Isomerase A Aldolase e a Isomerase estabelecem equilíbrio estabelecem equilíbrio assinalado no Esquema da assinalado no Esquema da Esquerda:Esquerda:Ø Só o Gliceraldeído é Só o Gliceraldeído é Substrato das reações Substrato das reações seguintes, por isso o seguintes, por isso o isômero assegura que isômero assegura que todos os 6 Carbonos todos os 6 Carbonos Derivados da Glicose Derivados da Glicose podem Prosseguir na podem Prosseguir na Via GlicolíticaVia Glicolítica
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Transformação do Gliceraldeído Transformação do Gliceraldeído em Piruvatoem Piruvato
Nesta Nesta Segunda Fase Segunda Fase temos:temos:- Formação - Formação de ATPde ATP- Oxidação da - Oxidação da Molécula do Molécula do Gliceraldeído Gliceraldeído 3-P3-P- Redução do - Redução do NAD+NAD+- Formação - Formação do Ácido do Ácido PirúvicoPirúvico
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• Gliceraldeído 3-P + NAD + PiGliceraldeído 3-P + NAD + Pi 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH + H+ H
φ O Gliceraldeído 3-P é Convertido num O Gliceraldeído 3-P é Convertido num Composto intermédiário potencialmente Composto intermédiário potencialmente energéticoenergéticoφ Enzima: Gliceraldeído 3-P Desidrogenase Enzima: Gliceraldeído 3-P Desidrogenase
φ Grupo Aldeído (-CHO) oxidado em Grupo Grupo Aldeído (-CHO) oxidado em Grupo Carboxílico (-COOH)Carboxílico (-COOH)
φ Grupo Carboxílico formado, forma uma Grupo Carboxílico formado, forma uma ligação Anídrica com o fosfatoligação Anídrica com o fosfato
φ O NADH intervirá na Formação de ATPO NADH intervirá na Formação de ATP
φ O Grupo Fosfato deriva de um Fosfato O Grupo Fosfato deriva de um Fosfato InorgânicoInorgânico
Produção de Energia
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ESTRUTURA DO NADESTRUTURA DO NADNicotinamida adenina Nicotinamida adenina
dinucleotídiodinucleotídioNAD+ NAD+ (oxidada)(oxidada)
NADH (reduzida)NADH (reduzida)
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• 1-3 Bisfosfoglicerato + ADP1-3 Bisfosfoglicerato + ADP 3-Fosfoglicerato + ATP 3-Fosfoglicerato + ATP
Ω Formação de Formação de ATPATP
Ω Enzima: Fosfoglicerato Enzima: Fosfoglicerato QuinaseQuinase
Ω Fosforilação ao Nível do Fosforilação ao Nível do SubstratoSubstrato
Produção de Energia
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• 3-Fosfoglicerato 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato 2-FosfogliceratoProdução de Energia
Ж O 3-Fosfoglicerato é O 3-Fosfoglicerato é Isomerado a 2-Fosfoglicerato Isomerado a 2-Fosfoglicerato pela Fosfoglicerato Mutase pela Fosfoglicerato Mutase
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• 2-Fosfoglicerato2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H O Fosfoenolpiruvato + H O2 2 Produção de Energia
© Há Desidratação e Há Desidratação e redistribuição da Energiaredistribuição da Energia
© A Enzima Responsável é a A Enzima Responsável é a EnolaseEnolase
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• Fosfoenolpiruvato + ADPFosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + Piruvato + ATPATP
Produção de Energia
Ultima ReaçãoUltima Reação É Catalizada pela Piruvato QuinaseÉ Catalizada pela Piruvato Quinase
Transferencia do Grupo Fosfato do Transferencia do Grupo Fosfato do Fosfoenolpiruvato para o ADPFosfoenolpiruvato para o ADP
Produto Produto intermédio intermédio Enol-Piruvato que é Enol-Piruvato que é Convertido à forma Convertido à forma Ceto PiruvatoCeto Piruvato
Reação Exorgónica IrreversívelReação Exorgónica Irreversível
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Controle Da Controle Da GlicóliseGlicólise
A necessidade glicolítica varia de acordo com os diferentes estados fisiológicosO grau de conversão de Glicose para o Piruvato é regulado, de acordo com as necessidades celulares
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Controle Da Controle Da GlicóliseGlicólise O Controle a Longo PrazoLongo Prazo da Glicólise, particularmente no fígado, é efetuado a partir de alterações na quantidade de Enzimas glicolíticas. Isto terá reflexos nas taxas de síntese e degradação O Controle a Curto PrazoCurto Prazo é feito por alteração alostérica (concentração de Produtos) reversível das enzimas e também pela sua fosforilação.As enzimas de controle são as que catalisam as reações irreversíveis:
-Hexoquinase-Fosfofrutoquinase-Piruvato quinase
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O Piruvato pode seguir dois dois caminhos diferentescaminhos diferentes após a sua Formação, dependendo das conduções do meio:
Em condições Anaeróbicascondições Anaeróbicas:- Formam-se produtos de Fermentação (Etanol e CO2 no caso da fermentação Alcoólica; Ácido Láctico na Fermentação Láctica). Em condições Aeróbicascondições Aeróbicas:- Forma-se o Acetil-CoA que vai entrar no Ciclo de Krebs
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Feita por organismos anaeróbicos (o O2 é tóxico e mortal para eles).
Os anaeróbios não possuem as enzimas responsáveis pelas reações químicas do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória.
Outros organismos, como o levedo da cerveja ou a célula muscular possuem esse aparato enzimático, mas na falta de O2 podem realizar a fermentação. São os anaeróbicos facultativos.
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Aqui, a quebra da glicose termina na glicólise. Não havendo O2 ou não sendo possível utilizá-lo, outra molécula terá de receber os átomos de hidrogênio.
O produto final depende do aparato enzimático da célula e pode ser: álcool etílico, ácido acético, ácido lático ou ácido butírico.
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Aqui, a glicose não é totalmente oxidada a gás carbônico e água e a fermentação só libera 5% da molécula de glicose, produzindo apenas 2ATPs.
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Os lactobacilos fermentam a glicose a ácido láctico, que coagula o leite, formando uma coalhada ou iogurte.
Esse ácido é formado quando os hidrogênios retirados da glicose são recebidos pelo ácido pirúvico.
Fermentação lácticaApós a Glicólise o ácido pirúvico é reduzido ao combinar-se com os hidrogenios
transportados pelo NADH originando-se ácido láctico C3H6O3.
2C3H4O3 + NADH ---------> 2C3H6O3 + NAD+
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Se a célula muscular estiver em exercício rigoroso, mais fermentação láctica será realizada;
O produto final é o ácido láctico, que causa dor e fadiga muscular;
Este ácido láctico é depois conduzido pela corrente sanguínea até o fígado, onde será transformada em ácido pirúvico e este é transformado em glicose (gliconeogênese).
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Realizado pelo Saccharomyces cerevisae; Aqui, o ácido pirúvico é descarboxilado antes de
receber os hidrogênios do NADH + H+; Assim, são produzidos gas carbônico e álcool
etílico; Se houver muito oxigênio, no entanto, a bactéria
não realizará fermentação e não haverá formação de álcool para a cerveja e o champagne.