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

Km para glicose (mM)

Distribuição Caracter ísticas

GLUT 1

1-2 ampla, com alta

concentração no cérebro, eritrócitos e endotélio

transportador constitutivo de glicose

GLUT 2

15- 20 rins, intestino delgado, fígado e pâncreas e células

transportador de baixa afinidade, funciona

como sensor de glicose

GLUT 3

10 neurônios, placenta

transportador de alta afinidade

GLUT 4

5 músculos esquelético e cardíaco, tecido adiposo

transportador dependente de insulina

GLUT 5

6- 11 intestino delgado, esperma, rim, cérebro, adipócitos e

músculo

transportador de frutose, afinidade muito

baixa para glicose

Transportador de glicose

Visão geral da glicólise Fase preparatória Fase de pagamento

1ª Reação: Fosforilação da glicoseEnzima Hexoquinase

Exergônica. Irreversível nas condições celulares!!

2ª Reação: Isomerização da glicose6P (aldose) em frutose6P (cetose)

Enzima Fosfohexose Isomerase

Fosfohexose Isomerase

Mg2+

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 GAPEnzima: Triose Fosfato Isomerase

Fim da fase preparatória!O que aconteceu até aqui??

Glicose

ADPATPATP ADP

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

Lembrando que partimos de 2 GAP, então temos nesse momento 2 NADH e 2 ATPReações 6 e 7 são acopladoras de energia.

Exergônica. Irreversível nas condições celulares!!

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 ATPEnzima: Piruvato quinase (PK)

Exergônica. Irreversível nas condições celulares!!

Fim da fase de pagamento, fim da glicólise!O que aconteceu nessa fase?

GAP GAP

NADHATP ATP

Piruvato

GAP

NADHATP ATP

Piruvato

Balanço final da Via Glicolítica

Glicose + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2Pi

2Piruvatos + 2ADP + 2NADH + H+ + 4ATP + H20

Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi

2Piruvatos + 2NADH + H+ + 2ATP + H20

2

2

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 Dissacarídeo Monossacarídeo

Citosol

Amilase salivar

Amilase panceática

Destino do Piruvato

Anaeróbica

Anaeróbica

Aeróbica

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 NobelDescoberta de um procedimento para acelerar a fermentação: adição de Pi ao meio.

Histórico

Via glicolítica

Otto Meyerhoff

1922: Prêmio NobelDescoberta 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

E se não tem GLICOSE??

A glicose tem um papel central no metabolismo pois é considerada um combustível universal.

Alguns tecidos dependem exclusivamente da glicose como fonte de energia.

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

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

Regulação da Via Glicolítica

Pontos de regulação: Reações Irreversíveis

HK

PFK1

PK

1. Hexoquinase Existem 4 isoformas da enzima: I, II, III e IV

Glicose + ATP Glicose6P + ADP + H+HK

Inibidor

Hexoquinase muscular – I, II e III: Km < 0,1mM[Glicose] plasmática 5 a 8mM – Enzima funciona sempre em Vmáx

Hexoquinase Hepática – IV: Km = 10mMMenor 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

(PFK1) (FBPase-1)

Gliconeogênese

Glicólise

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

(Proteína kinase A)

GLICOSE

GLICOSE

(PKA)

(PP)

Glucagon = glicose

Insulina = glicose

Reg. covalente

Reg. alostérica

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)

FrutosemiaFRUTOSE: 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 lactoseLACTOSE: dissacarídeo = galactose + glicose. Enzima lactase

Galactosemia GALACTOSE: monossacarídeo (lactose = galactose + glicose).

Sintiomas: hepatomegalia, falhas renais, catarata, danos cerebrais, galactosúria, deficiências de aprendizagem, falhas nos ovários.

Tratamento: restrição de galactose e lactose na dieta.

Doença genética autossômica, deficiência em uma das três enzimas do metabolismo da galactose: galactoquinase, galactose–1–P–uridil transferase e uridina–difosfogalactose epimerase.