Bioquímica - Glicólise

Medicina – UFCG\nAula 8 – Bioquímica\nYahanna Estrela\nGlicólise\nRESUMO\n\n✓ A glicose é fonte de energia para todas as células, mas em como prioridade o cérebro. É armazenada na forma de glicogênio.\n\n✓ Para produzir energia, a glicose passa por um processo denominado glicólise.\n\n✓ O principal meio pelo qual a glicose é degradada.\n\n✓ A via glicolítica é um conjunto de 10 reações enzimáticas, dividida em 2 fases, na qual há o processamento de uma molécula de glicose e duas de puivato, gerando como saldo 2 ATP e 2 NADH.\n\n✓ Ocorre no citoplasma, mesmo em condições anaeróbicas.\n✓ Em condições anaeróbicas, o piruvato se transforma em lactato.\n✓ Em condições aeróbicas, o piruvato será convertido em Acetil-CoA, através da enzima PDH, que alimenta o ciclo de Krebs, para produzir intermediários da doceselor que, posteriormente, se transformaram em energia na respiração.\n\n✓ Ciclo de Krebs e as reações relacionadas ocorrer nas mitocôndrias, portanto dependem da glicólise para obter energia, já que não conseguem realizar ciclo de Krebs, nem fosforilação oxidativa.\n\n✓ Quebra da glicose: 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH.\n\n✓ Produto final: Piruvato.\n\n✓ NADH: molécula que tem a capacidade de doar elétrons na fosforilação oxidativa pela cadeia transportadora de elétrons, sendo utilizada como uma fonte de energia.\n\n✓ A glicólise pode ser realizada por todas as células do corpo humano, visto que não precisa de mitocôndria para ocorrer. Como exemplo, tem-se os eritrócitos.\n✓ O AcetilCoA é a molécula que segue para o ciclo de Krebs para produzir energia. Ela não participa do ciclo, é convertida em oxaloacetato.\n\nFASES DA GLICÓLISE – COMPACTO\n\nFase 1: Investimento. (Consumo de 2 ATP).\nFase 2: Produção de energia. (4 ATP + 2 NADH).\nSaldo final: 2 ATP + 2 NADH.\n\n✓ Enzimas regulatórias: Hexoquinase, Fosfofrutoquinase (PFK) e Piruvato-Quinase (PK).\n\nCARACTERÍSTICAS DA GLICÓLISE\n\n✓ Metabolismo: rede integrada de reações químicas com propósitos definidos.\n\n✓ Vias Catabólicas: degradação de moléculas complexas ricas em energia formando ATP (vias oxidativas).\n\n✓ Vias Anabólicas: processo em que possuem uma forma ampla de produtos complexos, geralmente envolvendo reduções.\n\n✓ Ocorre no citoplasma\n→ via citoplasmática.\n\nREGULAÇÃO DO METABOLISMO\n\n✓ Vias são reguladas e coordenadas de modo que o produto de energia seja de acordo com a necessidade da célula.\n\n✓ Sinais dentro da célula (intracelular):\n- Respostas rápidas, substratos, inibidores e ativadores.\n\n✓ Segundos mensageiros:\n- Hormônios ou neurotransmissores.\n\n✓ Via Adenilato Ciclase/AMPc: Importante na regulação do metabolismo.\n\nIMPORTÂNCIA BIOMÉDICA DA GLICÓLISE\n\n✓ Principais razões:\n- Principal meio de degradação da glicose.\n- Obtenção de energia mesmo em condições anaeróbicas.\n- Permite a degradação da frutose e da galactose.\n\n✓ Outras razões:\n- Os tecidos tem necessidade de transformar a energia contida na glicose em ATP.\n- A glicólise é fundamental para a produção de AcetilCoA.\n\n✓ A glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, contribuindo e seu estudo para a melhor compreensão dos processos enzimáticos e de metabolismo intermediário.\n\nINTRODUÇÃO À GLICÓLISE ✓ Glicose é a principal fonte energética para muitas células.\n\n✓ Glicólise foi descrita em 1940 (via Embden-Meyerhof-Parnas).\n\n✓ Sequência de 10 reações enzimáticas, glicose é convertida em 2 piruvatos (3C), gerando como saldo 2 ATP e 2 NADH.\n\n✓ Piruvato utilizado para posterior degradação oxidativa (Krebs e fosforilação oxidativa).\n\n✓ Utilizada em todos os tecidos para produção de ATP a partir da glicose.\n\n✓ Importante no metabolismo dos carboidratos, pois quase todos os glicídios podem ser convertidos em glicose.\n\n✓ Piruvato: produto final (cél. Mitocôndrias e fornecimento adequado de O2).\n\nGLICÓLISE AERÓBICA X GLICÓLISE ANAERÓBICA\n\n✓ Aeróbica: piruvato convertido em Acetil-CoA.\n- Saldo final: 2 ATP + 2 NADH.\n\n✓ Anaeróbica (células com pouco O2 ou sem mitocôndrias, como eritrócitos): piruvato convertido em lactato.\n- Saldo final: 2 ATP (na conversão de 2 piruvatos em 2 lactatos, há consumo de 2 NADH).\n\nEQUAÇÃO GERAL DA GLICÓLISE\n\nGlicose + 2ATP + 4ADP + 2Pi + 2NAD+ → 2 Piruvato + 2ADP + 4ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O\n\n✓ Transportadores estimulados pela insulina.\n\n✓ GLUT-2 e 5: podem transportar tanto glicose para dentro como para fora, dependendo do gradiente.\n\nb) Sistema de Co-transporte monossacarídeo-Na+\n- Requer energia e transporta contra um gradiente\n- Co-transporte de Na+ consequência.\n- Intestino, túbulos renais e plexo coroide.\n\n2. Reações Químicas.\n\n✓ 5 primeiras reações são de investimento\n✓ As 5 demais são de geração de ATP.\n\n1. Passo 1: Fosforilação da glicose.\n\nA glicose será transformada em glicose-6-fosfato pela enzima hexoquinase ou pela enzima glicocinase.\n\n✓ Gasta mais 1 ATP (somando 2 ATP)\n\n✓ É adicionado outro fosfato pela enzima fosfofrutoquinase (PKF).\n\n✓ Ponto mais importante no controle e limitação da reação\n✓ Inibido por ATP, citrate e frutose 6-fosfato.\n\n✓ Ativada pelo AMP (diminuição das reservas de energia da célula) e pela frutose 2,6-bisfosfato.\n\n*PKF é uma enzima regulatória, que determina a velocidade de quebra de glicose. 3. Passo 3: Fosforilação da frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bisfosfato pela fosfofrutoquinase (PKF).\n\n✓ Reação irreversível catalisada pela fosfofrutoquinase-1 (PFK-1).\n\n✓ Gasta mais 1 ATP (somando 2 ATP)\n\n✓ É adicionado outro fosfato pela enzima fosfofrutoquinase (PKF).\n\n✓ Ponto mais importante no controle e limitação da reação\n✓ Inibido por ATP, citrate e frutose 6-fosfato.\n\n✓ Ativada pelo AMP (depleção das reservas de energia da célula) e pela frutose 2,6-bisfosfato.\n\n7. Passo 7: Síntese do 3-fosfoglicerato com produção de ATP.\n\n✓ 1,3-bisfosfoglicerato (1,3 BFG) é convertido em 3-fosfoglicerato (3PG) pela fosfoglicerato quinase (PGK).\n\n✓ É reversível\n\n✓ Produz 2 ATP.\n\n✓ Repõe os 2 ATP consumidos na fase inicial. Também utiliza como reservatório de energia.\n\n8. Passo 8: Troca do grupo fosfato do C3 para o C2 pela fosfoglicerato-mutase (PGM).\n\n✓ 3-fosfoglicerato (3P) convertido em 2-fosfoglicerato (2P) por ação de fosfoglicerato-mutase.\n\n✓ É uma reação reversível.\n\n✓ Não é consumido nem produzido nada.\n\n9. Passo 9: Desidratação do 2-fosfoglicerato (2PG) em fosfoenolpiruvato (PEP) pela enolase.\n\n10. Passo 10: Formação de piruvato com produção de ATP.\n\n✓ Conversão do fosfoenolpiruvato (PEP) catalisada pela piruvato-quinase (PK).\n\n✓ Irreversível\n\n✓ Produz 2 ATP.\n\n✓ Requer Mg++ e K+.\n\n✓ Como são 2 piruvatos, produz 4 ATP e são gastos 2 ATP.\n\nSaldo: 2 ATP.\n\n11. Passo 11*: Redução de piruvato a lactato.\n\n✓ Glicólise anaeróbica.\n\n✓ O lactato é o produto final da glicólise anaeróbica em células eucarióticas.\n\n✓ É formado pela ação da lactato desidrogenase (LDH): converte piruvato a lactato.\n\n✓ Ocorre no cristalino, córnea, medula renal, testículos, leucócitos, músculo: superfície e pode vascularizados em mitocôndrias.\n\n✓ Músculo: sobrecarga da capacidade oxidativa da CTE – favorece a redução do piruvato a lactato – diminui pH e câimbras.\n\n✓ Dependendo da situação, essa produção pode ser muito grande e gerar um produto ácido lático: IAM, hemorragia, embolia. ESQUEMA GERAL DA GLICÓLISE\nPESSOAS COM DEFICIÊNCIA DE PK\n- Podem desenvolver uma anemia hemolítica, visto que o eritrócito não possui mitocôndria e depende somente da glucose para produção de ATP e energia.\n- Com a deficiência de PK, não haverá produção dos 2 ATP (saldo) na reação.\n\nFERMENTAÇÃO LÁCTICA\n- Converte 2 piruvatos em 2 lactatos, gerando 2 ATP.\n- Ocorre em situações anaeróbicas.\n- Músculos em atividade: demanda alta de ATP e baixo suprimento de O2\nLogo, utiliza glicólise anaeróbia para produção rápida de ATP.\n\nImportância médica da LDH:\n\nDoenças que rompem essas células liberam LDH no sangue e podem ser detectadas em exame de sangue, urina ou LCR, como infarto ou anemia hemolítica.\nNo caso das doenças citadas, os níveis de LDH 1 seriam superiores ao do LDH 2\n\nProdução de energia - Glicólise\n\nGlicólise Anaeróbica: 2 ATP; 2 LACTATO.\nGlicólise Aeróbica: 2 ATP; 2 NADH.\n\nO NADH será oxidado na cadeia transportadora de elétrons (2,5 ATP), além disso o início piruvato ou lactato energia será liberado no ciclo de Krebs. DESTINO DO PIRUVATO\nO piruvato pode seguir por diferentes caminhos, devido à ausência ou à presença do O2 e de mitocôndrias, sendo eles:\n- Piruvato-desidrogenase converte irreversivelmente o piruvato em acetil-CoA que será combustível para o ciclo de Krebs para síntese de ácidos graxos\n- Ou usado para fermentação alcoólica ou láctica\n\n- Caso seja convertido em álcool: ocorre nas leveduras, com o processo de fermentação alcoólica. Não ocorre no organismo humano, visto que não possuímos a enzima correspondente.\n- Caso seja convertido em lactato: ocorre em condições anaeróbicas. Como exemplo, tem-se as hemácias (células sem mitocôndrias).\n- Caso seja convertido em Acetil-CoA para o ciclo de Krebs: ocorre em condições aeróbicas.\n\nCONVERSÃO DO PIRUVATO EM LACTATO\nLactato Desidrogenase\n\nCONVERSÃO DO PIRUVATO EM ÁLCOOL\nPiruvato Descarboxilase (A) FASE PREPARATÓRIA\nFosforilação da glicose e sua conversão ao gliceroldeído-3-fosfato\n\nPRIMEIRA REAÇÃO PREPARATÓRIA\n\nGlucose\nATP\nADP\nGlucose-6-fosfato\nFructose-6-fosfato\nATP\nADP\nFructose-1,6-bifosfato\n\nCLIVAGEM DO AÇÚCAR-FOSFATO COM 2 CARBONOS EM 2 AÇÚCARES-FOSFATO COM CARBONOS\nGliceroldeído-3-fosfato\nDi-hidroxiacetona-fosfato\n\n(A) FASE DE PAGAMENTO\nConversão oxidativa do gliceroldeído-3-fosfato em piruvato e formação acoplada de ATP e NADH\n\nOXIDAÇÃO E FOSFORILAÇÃO\n\nPRIMEIRA REAÇÃO FORMADORA DE ATP (FOSFORILAÇÃO NO NÍVEL DO SUBSTRATO)\n\n2 NADH + H⁺\n2 ATP\n\n(2) Piruvato