002 GLICOLISE et al 2011 1 001

Generalidades sobre a via glicolítica

Nome: Glico  glicose Lise  quebra via catabólica

principal via de metabolismo da glicose ocorre no citosol de virtualmente todas as células.

Estado metabólico em que a via

glicolítica é a principal fonte de

energia

A prática do velocismo requer uma fonte de energia que possa ser rapidamente acessada O metabolismo anaeróbico de glicose provê tal fonte de energia para exercícios curtos e intensos

A prova de 100 metros rasos •menos de 10 segundos •45 passadas •36 km/h. Recorde mundial Homens U. Bolt Jamaica 9,58 s 2009, Mulheres F.G. Joyner Estados Unidos 10,49 s 1988,

Destinos da Glicose

Glicose

Piruvato Ribose 5-fosfato Glicogênio Amido Sacarose Amino açúcares Vitamina C Outros açúcares (Galactose, frutose...) NADP

NADPH

ADP + Pi;

_ATP

GTP

GDP + Pi

Nucleotídeos Lactato Etanol Acetil-CoA

NADH

NAD+

Glicólise

Glicose Glicose 6-fosfato Frutose 6-fosfato Frutose 1,6-bisfosfato Gliceraldeído 3-fosfato Dihidroxiacetona fosfato + 2 Gliceraldeído 3-fosfato



Hexoquinase



Fosfohexose isomerase



Fosfofrutoquinase



Aldolase



Triose fosfato isomerase Fosforilação da glicose e sua conversão em gliceraldeído 3-fosfato Gasto de 2 ATPs ATP ADP ATP ADP

(fase preparatória)



Fosfoglicerato mutase



Fosfoglicerato quinase Gliceraldeído 3-fosfato 1,3-bisfosfoglicerato 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato Fosfoenol piruvato Piruvato ADP ATP ADP ATP NAD+ NADH Pi H₂O



Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase



Enolase



Piruvato quinase

Glicólise

(fase de “pagamento”)

Síntese de 2 ATPs (por triose) Redução de 1 NAD+ (por triose) Consome gliceraldeído 3-P

A via glicolítica em três estágios

As três etapas da fase 1

começa com a fosforilação da glicose pela hexoquinase.

Dois fragmentos de três carbonos são produzidos de um açúcar de seis carbonos.

A oxidação dos fragmentos de três carbonos rende de ATP

Balanço (saldo) da via glicolítica

O saldo da glicólise é simples: a glicose é quebrada em duas moléculas de piruvato além disso duas moléculas de ATP e duas de NADH e dois prótons (H+_{) são formados.}

glicose

2 piruvato

NAD

+

2 NADH

ADP + Pi

2 ATP

1

0

re

aç

õ

es

(

1

0

e

n

zim

as

₎

Destinos do Piruvato

Rotas catabólicas.

Piruvato

Glicose

2 Acetil—CoA

4CO

₂

+ 4H

₂

O

Etanol + CO

₂

Lactato

Animais, plantas e

muitas células microbianas em condições aeróbias Fermentação a etanol

em leveduras (ex.: cerveja)

Fermentação à lactato: músculos em contração vigorosa; em eritrócitos; em microorganismos (ex.: iogurte) CO₂ Condições aeróbicas Condições anaeróbicas Hipóxia ou anaerobiose Glicólise

OBS - O piruvato também serve como um precursor em muitas reações anabólicas não mostradas aqui.

Ácido acético

(vinagre)

Glicólise com O

₂

e sem O

₂

Na presença de oxigênio, o piruvato e NADH vão para a mitocôndria onde são utilizados

Em condições anaeróbicas, produtos da fermentação, tais como lactato tem que ser formados no citoplasma a partir do piruvato e NADH para regenerar o NAD+ (NAD oxidado)

No estado anaeróbio a glicólise é o único meio de obtenção de ATP que as células animais possuem. Glicólise anaeróbica

(fermentação lactica)

Localização das etapas equilíbrio redox. A

geração e o consumo de NADH, na via glicolítica.

Diversos destinos do piruvato. Etanol e lactato podem ser formados por reações envolvendo NADH.

Alternativamente, uma unidade de dois carbonos pode ser acoplada a coenzima A , a partir do piruvato.

A via glicolítica no contexto do

metabolismo energético

Glicose-6P

Ribose

5-fostato

Piruvato

Lactato

Acetil—S—CoA

Glicogênio

Ácido Graxo

Ciclo dos ác. tricarboxílicos elétrons

Fosforilação

oxidativa

ADP + Pi

ATP

H

₂

O

O2

CO

2

Glicose

Frutose 1,6BP

Biossíntese de lipídeos Degradação de lipídeos (b-oxidação)

Via

glicolítica

Via das pentoses fosfato Biossíntese de glicogênio

Os tecidos cancerosos tem o

catabolismo da glicose descontrolado

A captação da glicose e a glicólise é cerca de dez vezes mais rápida nos tumores sólidos do que em tecidos não-cancerosos

As células tumorais geralmente experiênciam

hipóxia (fornecimento limitado de oxigênio), porque não

tem uma rede capilar para suprir o tumor com o oxigênio. células cancerosas mais do que 100 a

200  de distância do capilar mais próximo dependem da glicólise anaeróbica para grande parte da sua produção de ATP.

Fosfomanose isomerase

Como outros açúcares entram na glicólise

Entrada de glicogênio, dissacarídeos, e hexoses na glicólise. Glicose Glicose 6-fosfato Frutose 6-fosfato Frutose 1,6-bisfosfato Gliceraldeído 3-fosfato Sacarose Frutose Manose Glicogênio Trealose Lactose Frutose 1-fosfato

Gliceraldeído + dihidroxiacetona fosfato

sacarase Triose quinase Triose fosfato isomerase Frutose 1-P aldolase Frutoquinase Hexoquinase Hexoquinase Trealase Galactose Glicose 1-fosfato Fosforilase Pi Fosfoglicomutase Fosfofruto quinase ATP ATP ATP Lactase Aldolase Fosfohexose isomerase Manose 6-fosfato Hexoquinase ATP UDP-galactose UDP-glicose H₂O H₂O ATP

Variações de energia nas reações

glicolíticas

Note: G´o _{is the standard free-energy change, as defined in Chapter 13 (p. 491). G is the free-energy change}

calculated from the actual concentrations of glycolytic intermediates present under physiological conditions in

erythrocytes, at pH 7. The glycolytic reactions bypassed in gluconeogenesis are shown in red. Biochemical equations are not necessarily balanced for H or charge (p. 506).

Um ponto de Regulação da

Glicólise

A fosfofrutoquinase, que catalisa o passo

comprometido na glicólise é o ponto de controle mais importante dessa via

ATP é tanto um substrato para transferência de grupamento fosforil como uma molécula

regulatória

Alto nível de ATP inibe a fosfofrutoquinase

O sítio regulador é diferente do sítio do substrato e tem _____ (maior/menor) afinidade pelo

nucleotídeo

Esse efeito inibitório é aumentado por citrato e revertido por AMP

A velocidade da glicólise depende da relação ATP/AMP e do nível de citrato.

No fígado o principal regulador da

fosfofrutoquinase é a frutose 2,6-bisfosfato

Glicose 2,6-fosfatase é estimulada por glucagon menor

Ativação da fosfofrutocinase pela frutose

2,6-bisfosfato e sua modulação pelo ATP.

Inibida por iodoacetato, que reage com

sulfidrilas (--SH)

Mecanismo de oxidação do gliceraldeído 3-fosfato.

(Enz, gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase).

Revisão da Glicólise

Redução do piruvato a lactato pode regenerar NAD+

(na fermentação)

Localização subcelular: citossol Objetivos:

•produzir ATP,

•fornecer combustível para o ciclo de Krebs (Acetil-)

•fornecer “esqueletos de carbono” para biossíntese (piruvato, glicerol) entra sai Glicose Piruvato ADP ATP NAD+ _NADH Via resumida 2NADH

Questões

1. Qual a importância da redução do piruvato a lactato para o funcionamento da via glicolítica em anaerobiose?

2. Que efeito a frutose 2,6-bisfosfato tem sobre a a fosfofrutoquinase? E sobre a via glicolítica?

3. Que efeito o APT tem sobre a fosfofrutoquinase e sobre a via glicolítica? Diga qual o significado metabólico desse efeito.

4. Qual o mecanismo da toxicidade do iodoacetato? Que efeito você acha que ele teria sobre uma cisteíno protease (enzima que hidrolisa proteínas e que tem uma cisteína no sítio ativo)?

5. Explique por que o arsenato é tóxico.

6. A via glicolítica pode ser dividida em uma fase composta por hexoses e uma fase composta por trioses. Do ponto de vista energético, o que difere essas duas fases?

7. Como fica o balanço final da via glicolítica nas condições de aerobiose e anaerobiose?

8. Quais os principais pontos de conexão da via glicolítca com outras vias metabólicas?

9. A bactéria E.coli (coliforme fecal) pode viver na presença ou na ausência de O₂. Sua necessidade por ATP e a mesma em ambos os casos. Diga em que

situação ela vai consumir mais glicose para atender essa necessidade e explique porquê?