Apresentação1 met.carboidratos

A GLICÓLISE E O CATABOLISMO DAS

HEXOSES

MARIANA DALILASUEISLA LOPES

GlicoseA glicose é um monossacarídeo. As células a usam como fonte de energia.

Por meio armazenamento da glicose como um polímero, a célula pode acumular grandes quantidades de unidades de hexoses

A Glicose pode ser armazenada

POLISSACARIDEOS OU SACAROSE

SER OXIDADA A PIRUVATO ( 3 CARBONOS)

OXIDADO A PENTOSES

Vias principais de utilização da glicose nas células dos vegetais superiores e dos animais.

Rotas Metabólicas da Glicose

Glicogênio

Glicose

Lactato

GlicogenóliseGlicogênese

Glicólise

Gliconeogênese

Gli 6 P

Gli 1 P

Piruvato

Acetil CoACitrato

Ciclo de Krebs

Ciclo dasPentoses

Oxaloacetato

Ribose 5 P

Fru 6 P

Fru 1,6 biP

3P Gliceraldeído

CadeiaRespiratória

Pentose 5 PNucleotídios

DNA e RNA

2,3 biP Glicerato

Via Glicolítica1º via a ser estudadaA glicólise possui

duas fases:

fase preparatória

A energia do ATP é invertida, aumentando o conteúdo de energia livre dos intermediários, e as cadeias carbônicas de todas as hexoses metabolizadas são convertidas em GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO

Cada molécula de Gliceraldeído 3 P é oxidada por fosfato inorgânico para formar 1,3 bifosfoglicerato, que então são convertidas em 2 PIRUVATO

Fase de pagamento

• Fração Solúvel

Localização do Sistema Enzimático

Fases da Glicólise

Via Glicolítica -Sequência de reações

Glicose Gli-6-P Frut-6-P Frut-1,6-P

P- Diidroxiacetona Gliceraldeído 3 P

NADoxNADred

1,3 di P Glicerato

3 di P Glicerato

2 P Glicerato3 P enolpiruvato2 Piruvato

Aerobiose

Acetil CoA

C.K.

Mit.

Anaerobiose

Lactato

RESUMO DA GLICÓLISE

Funções da Via Glicolítica

• Transformar glicose em piruvato;

• Sintetizar ATP com ou sem oxigênio,

• Preparar a glicose para ser degradada totalmente em CO2 e H2O;

• Permitir a degradação parcial da glicose em anaerobiose;

REGULAÇÃO DA GLICÓLISE

Destinos do Piruvato

Glicólise Anaeróbica

• Quando o NADH gerado pela glicólise não pode ser reoxidado pelo O₂. (ocorre a incapacidade de regenerar NADH em NAD.)

• O NAD é regenerado durante a glicólise anaeróbica. Os elétrons do NADH formam o lactato e etanol.

Destino do NADred e do Piruvato em Anaerobiose

CHOCH-OHCH2-O-P

C-O-PCH-OHCH2-O-P

O+Pin

NADox NADredaldeído-3-P-glicérico

1,3-difosfoglicerato

COOHCOCH3

piruvato

COOHCH-OHCH3

L-Lactato

*

*LDH

Glicólise Anaeróbica na Contração Muscular

O NAD é regenerado a partir do NADH pela redução do Piruvato a Lactato.

Fermentação alcoólica

Levedura e Microorganismos

•O Piruvato sofre descarboxilação;

•Por ação do ácool desidrogenase, o acetaldeído é reduzido a etanol.

Destino do Piruvato em Aerobiose

piruvato

acetila-CoA

NADox NADred

Glicose

Glicose 6 fosfato

Frutose 6 fosfato

Frutose 1,6 bifosfato

Fosfoenolpiruvato (PEP)

Piruvato

hexoquinase

fosfofrutoquinaseFosfatase da Fru1,6P

PEPquinase

ATP, NADH,

Acetila-SCoA,

Ácidos graxos,

L-fenilalanina,

L-alanina

(-)

Enzimas regulatórias

Balancete Energético:Anaerobiose 2 aldeído-3-fosfoglicérico

1,3-difosfoglicerato

3-fosfoglicerato

fosfoenolpiruvato

piruvato

lactato

glicose

Gli-6-P

Frut-6-P

Frut-1,6-P

-1 ATP

-1ATP

NADoxNADred

+1 ATP

+1ATPTotal: 2ATP(x2) -2ATP 2ATP

Balancete Energético:Aerobiose

glicose

Gli-6-P

Frut-6-P

Frut-1,6-P

-1 ATP

-1ATP

aldeído-3-fosfoglicérico

1,3-difosfoglicerato

3-fosfoglicerato

fosfoenolpiruvato

piruvato

acetil-SCoA

NADoxNADred

+1 ATP

+1ATPTotal: (2 x2)+(3x 2)ATP -2ATP 8ATP

C.R.FAD

+2ATP

C.R.NAD

+3ATP

Todos os intermediários da glicólise compreendidos entre a glicose e o piruvato são fosforilados. Importância dos grupos fosfatos.

São ionizados em pH 7, dando, a cada um dos intermediários, uma carga negativa.

Como a membrana plasmática é impermeável às moléculas carregadas, os intermediários fosforilados não podem se difundir para fora da célula. Depois da fosforilação inicial, a célula não precisa mais gastar energia para reter tais intermediários, a despeito da grande diferença entre as concentrações intra e extra-celulares desses compostos.

A ligação dos grupos fosfato são aos sítios ativos das enzimas fornece energia de ligação que contribui para baixar a energia de ativação e aumentar a especificidade das reações catalisadas enzimaticamente.

Os ADP, ATP e dos intermediários glicolíticos formam complexos com Mg2+ e os sítios de ligação dos substratos de muitas enzimas glicolíticas são específicos para estes complexos de Mg2+.

Glicogênio e o amido são degradados na

fosforólise•As unidades de glicose dos ramos externos da molécula de glicogênio e do amido ganham entrada na via glicolítica através da ação seqüencial de duas enzimas: a fosforilase do glicogênio e a fosfoglicomutase.

•A fosforilase do glicogênio ou fosforilase do amido age repetidamente nas extremidades não redutoras do glicogênio ou da amilopectina;

A glicose-1-fosfato, o produto final das reações da fosforilase do glicogênio e do amido, é convertida em glicose-6-fosfato pela fosfoglicoisomerase, que entra, então, na glicólise.

O que é gliconeogênese e como esta, juntamente com a glicólise, são reguladas

de forma coordenada?

È um processo no qual muitos organismos podem sintetizar glicose a partir de piruvato e o lactato.

Converter substâncias não glicídicas em glicose ou glicogênio

•Este processo ocorre primariamente no fígado e seu papel é fornecer glicose para ser exportada para outros tecidos quando as outras fontes de glicose são exauridas.

•Sete das reações glicolíticas são livremente reversíveis e as enzimas que catalisam cada uma das reações também funcionam na gliconeogênese.

• Três reações da glicólise são irreversíveis: são aquelas catalisadas hexoquinase, fosfotrutoquinase-1 e piruvato quinase.

• A gliconeogênese emprega desvios ao redor de cada uma dessas reações irreversíveis.

Para prevenir o aparecimento de ciclos fúteis nos quais a glicose é simultaneamente degradada pela glicólise e ressintetizada pela gliconeogênese, as enzimas que são exclusivas para cada uma das vias são reguladas de maneira recíproca por efetores alostéricos comuns.

• A glicose tem outros destinos catabólicos, como a via das pentoses-fosfato;

• Que resulta na oxidação e descorboxilação na posição C-1 da glicose, produzindo NADPH e pentoses-fosfato;

•o NADPH fornece poder redutor para as reações de biossíntese;

• E as pentoses-fosfato são componentes essenciais dos nucleotídeos e ácidos nucléicos.

Via das Pentoses

ESTRUTURA DO ATP

ESTRUTURA DO NAD

Ciclo do ácido cítrico ou Ciclo de Krebs

•Descoberto por Hans Adolf Krebs;

•O ciclo é executado na matriz da mitocôndria dos

eucariontes e no citoplasma dos procariontes;

•Com a finalidade de oxidar a acetil-CoA (acetil coenzima A);

•Uma cadeia cíclica de reações bioquímicas ,durante a qual se

realizam, entre outros, fenômenos de oxirredução,

descarboxilação e uma fosforilação.

•Os compostos intermediários do ciclo de Krebs podem ser

utilizados como precursores em vias biossintéticas:

oxaloacetato e

α-cetoglutarato vão formar respectivamente aspartato e

glutamato.

Produção do acetato

•Nos organismos aeróbicos, a glicose e outros açúcares,

ácidos graxos, a maioria dos aminoácidos e em última

instância o CO2 e H2O são oxidadas pelo ácido cítrico.

•A reação completa catalisada pelo complexo da

piruvato desidrogenase é a descarboxilação oxidativa.

• A descarboxilação oxidativa envolve:

Ação sequencial de 3 diferentes enzimas:

-Piruvato desidrogenase(E1)

-Diidrolipol transacetilase(E2)

-Diidrolipol desidrogenase(E3)

5 diferentes coenzimas

Tiamina pirofosfato(TPP); flavina adenina dinucleotídeo(FAD), coenzima A (Co A), nicotiamida adenina dinucleotídeo (NAD) e lipoato.

• 4 vitaminas diferentes, requeridas na nutrição humana, são vitais no processo:

Tiamina (TPP)Riboflavina (FAD)Niacina (NAD)Pantotenato (Co A)

Reações do ciclo do ácido cítrico

•Possui 8 passos:

1. Formação do citrato

2. Formação do isocitrato via cis-aconitato

3. Oxidação do isocitrato à α-cetoglutarato e CO2

4. Oxidação do α-cetoglutarato a succinil-Co A e CO2

5. Conversão do succinil-Co A em succinato

6. Oxidação do succinato a fumarato

7. Hidratação do fumarato para produzir malato

8. Oxidação do malato a oxaloacetato

Ciclo de Krebs

Regulação do ciclo do ácido cítrico

• A produção de acetil-Co A pelo complexo da piruvato

desidrogenase é regulada por:

Mecanismos alostéricos;

-Valores altos das relações(ATP)/(ADP);(NADH)/(NAD+) e

(acetil Co A)/(Co A) inibem o complexo da piruvato

desidrogenase;

-A diminuição desses valores ativa a oxidação do

piruvato.

Mecanismos covalentes.

-Segundo nível de regulação;

-Modificação covalente de proteínas.

Ciclo do Glioxalato

• Organismos invertebrados utilizam o ciclo do glioxalato

como mecanismo para converter acetato em carboidrato;

Fonte de energiaFonte de fosfoenolpiruvato para a síntese de carboidratos

• Isocitrato liase e a malato sintase – Glioxissomos

•Torna possível a formação líquida de succinato, oxaloacetato e

outros intermediários do ciclo a partir da Co A;

•Os animais vertebrados não possuem as enzimas específicas

do ciclo do glioxalato(a isocitrato liase e a malato sintase) e

por isso não podem realizar a síntese líquida de glicose a partir

de lipídios.

Acetato

Gliconeogênese

• Formação da glicose a partir de precursores não-

carboidratos (diferentes das hexoses);

• Via universal encontrada em todos os animais,

vegetais , fungos e microorganismos, sendo que as

reações que fazem parte da gliconeogênese são iguais

em todos os casos;

•Nos animais superiores, ocorre principalmente no

fígado, e em menor quantidade no córtex renal;

3 reações que contornam os passos irreversíveis da

glicólise:

•Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato

Mitocôndria Citosol

•Conversão de frutose-1,6-bifosfato em frutose-6-fosfato

Frutose-1,6-bifosfato + H2O frutose-6-fosfato + Pi

Catalisada pela enzima Frutose-1,6-bifosfatase :

Promove a hidrólise irreversível do fosfato no C-1.

•Conversão da glicose-6-fosfato em glicose livre

Glicose-6-fosfato + H2O glicose + Pi

Catalisada pela enzima Glicose-6-fosfatase: Não requer

síntese de ATP, hidrólise simples de um éster fosfórico.

A gliconeogênese é energeticamente custosa

• Para cada molécula de glicose formada a partir do

piruvato, são consumidos:

6 grupos fosfato de alta energia;

4 ATP;

2 GTP;

2 moléculas de NADH- redução de 2 moléculas de 1, 3-

bifosfoglicerato.

Os metabólitos intermediários do ciclo do ácido cítrico e muitos aminoácidos são glicogênicos

A gliconeogênese e a glicólise são reguladas

reciprocamente

• O primeiro ponto de regulação determina a direção do

piruvato na mitocôndria:

Convertido em Co A (Ciclo do ácido cítrico);

Oxaloacetato (iniciar gliconeogênese).

• O segundo ponto é a reação catalisada pela frutose-1,6-

bifosfatase, que é fortemente inibida por AMP (adenosina

monofosfato).

• A regulação hormonal no fígado é mediada pela frutose-2,6-

bifosfato:

Ativa a PFK 1(Fosfofrutoquinase) e estimula a glicólise;

Inibe a FBPase (Frutose-1,6-bifosfatase) e desacelera a

gliconeogênese.

Biossíntese de glicogênio, amido e sacarose

•Formas de armazenamento:

Nos animais: Glicogênio;

Nos vegetais: Amido

•Formas de transporte:

Nos vertebrados a própria glicose é transportada pelo

sangue;

Nos vegetais na forma de sacarose;

Nos insetos na forma de trealose.

FOTOSSÍNTESE DOS CARBOIDRATOS

O processo fotossintético das plantas ocorre nos cloroplastos e resulta na liberação de oxigênio molecular e na captura de dióxido de carbono da atmosfera, que é utilizado para sintetizar carboidratos.

A fotossíntese pode ser representada pela seguinte equação:

CO2 + H2O + Energia luminosa =====> [CH2O] + O2 + H2O

Ciclo de Calvin

Ocorre em 3 etapas a fixação do CO2

1° etapa: reação de fixação do carbono: sua condensação com um receptor de cinco átomos C, a ribulose-1,5-bifosfato, para formar 2 mol. de 3-fosfoglicerato.

2° etapa: o 3-fosfoglicerato é reduzido a gliceraldeido-3-P. 3 moléculas de CO são fixadas em três moléculas de ribulose 1,5 BP para formar 6 de gliceraldeído-3-P(18 C).

3° etapa: 5 das 6 moléculas de gliceraldeído-3-P ( 15 C) regeneram 3 moléculas de ribulose- 1,5-BP.

1º ESTÁGIO DE ASSIMILAÇÃO CO₂

1° etapa: reação de fixação do carbono: sua condensação com um receptor de cinco átomos C, a ribulose-1,5-bifosfato, para formar 2 mol. de 3-fosfoglicerato.

2° ESTÁGIO ASSIMILAÇÃO DE CO₂

2° etapa: o 3-fosfoglicerato é reduzido a gliceraldeido-3-P. 3 moléculas de CO são fixadas em três moléculas de ribulose 1,5 BP para formar 6 de gliceraldeído-3-P(18 C).

3 ° ESTÁGIO ASSIMILAÇÃO DE CO₂

3° etapa: 5 das 6 moléculas de gliceraldeído-3-P ( 15 C) regeneram 3 moléculas de ribulose- 1,5-BP.

Cada triose fosfato sintetizada a a partir do CO2 custa 6 NADPH e 9

ATP

O resultado final do ciclo de Calvin é a conversão de 3 moléculas de CO2 e uma molécula de fosfato em uma molécula de triose fosfato

Para cada 3 moléculas de CO2 fixadas, é produzida uma molécula de trioses fosfato ( gliceraldeído-3-P)E 9 ATP e 6 NADH são consumidos.

Precursora da síntese do amido e sacarose

A enzima mais abudante do planeta; plantas C3 têm mais que as plantas C4;

Ela atua tanto na atividade carboxilase como na oxigenase;

• Concentração de substratos CO2 e O2.• Propriedades cinéticas da rubisco (têm alta afinidade pelo CO2);• Temperatura (diminui a abertura dos estômatos)

Na carboxilase ela utiliza ATP + NADPH para formar as pentoses ( carboidratos)

Rubisco

• A fotorrespiração desperdiça energia fotossintética nos vegetais C3, pela formação e oxidação do fosfoglicolato, um produto da oxigenação da ribulose pela rubisco.

• Nas plantas C4 existe uma via para impedir a fotorrespiração, o CO2 fixado é primeiro fixado nas células mesofílicas em um composto de 4 carbonos, que passa para as células envoltórias do feixe e libera CO2 em altas concentrações.

Esse CO2 é fixado nas céls envoltórias do feixe vascular pela rubisco.

OBRIGADA!