Download - Via Glicolitica, Fermentacao
GLICLISE
Assim, podemos dizer que existem 3 estgios gerais que representam as principais vias metablicas em um organismo, de acordo com o tamanho dos metablitos presentes no momento:ROTAS CATABLICAS 1) digesto de macromolculas 2) metabolizao de biomolculas 3) gerao de molculas energticas ROTAS ANABLICAS 1) utilizao de molculas energticas 2) polimerizao de biomolculas 3) sntese de macromolculas
Metabolismo dos CarboidratosGlicliseFermentao Gliconeognese Sntese e Degradao do Glicognio Converso do Piruvato a Acetil-CoA Ciclo do cido Tricarboxlico Cadeia Transportadora de Eltrons
Fosforilao Oxidativa
Metabolismo dos Carboidratos
GlicliseFermentao
GliconeogneseSntese e Degradao do Glicognio Converso do Piruvato a Acetil-CoA Ciclo do cido Tricarboxlico Cadeia Transportadora de Eltrons Fosforilao Oxidativa
GlicliseSua localizao no mapa metablico
GLICOSE Papel central metabolismo energticoanimais, plantas, microorganismos Fonte de energia: oxidao completa da glicose
GLICOSE CO2 + H2Oenergia livre de 2840 kJ/mol Estoque glicose como polmeros de alto PM amido e glicognio Glicose, alm combustvel precursor intermedirios reaes biossintticas
Trs principais destinos da glicose dentro de uma clula: 1) estoque: polissacardeos ou sacarose 2) oxidado a interm. 3 carbonos (piruvato) pela gliclise, gerando ATP, NADH e intermedirios metablicos 3) oxidado pela via das pentose fosfato, gerando ribose-5-fosfato (sntese cidos nuclicos), NADPH (processos biossintticos)
GLICOSE
GLIGOGNIO
GLICOSE
GLIGOSE-6FOSFATO
RIBOSE -5 FOSFATO
PIRUVATO
AMINOCIDOS Acetil-CoA
LACTATO
DESTINO DA GLICOSE-6-FOSFATO
GLICLISE - DEFINIO Glycolysis tem a sua origem no Grego em que glyk = Doce + Lysis = Quebra
Gliclise = sequncia de reaes que converte Glicose em Piruvato, havendo a produo de Energia sob a forma de ATP e NADH ATP e NADH
GLICLISE Glicose degradada por uma srie de reaes catalisadas por enzimas em duas molculas de 3 carbonos = piruvato Durante estas reaes parte da energia livre da glicose liberada conservada na forma de ATP e NADH:glicose + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2Pi
2 piruvato + 2ADP + 2NADH + 2H+ + 4ATP + 2H2O
GLICLISE Gliclise uma via UNIVERSAL do catabolismo da glicose. A gliclise a nica fonte de energia em
algumas clulas de mamferos (hemcias, medularenal, crebro); muitos microorganismos anaerbicos so dependentes da gliclise para sobreviver Via metablica praticamente universal Via antiga - surgiu no incio da evoluo 3.5 bilhes de anos talvez 1 bilho de anos antes do surgimento de organismos fotossintetizantes (gerao de O2)
GLICLISEOcorre no CITOPLASMA das clulas
GLICLISEUma molcula de 6 carbonos glicose Duas molculas de 3 carbonos piruvato Energia livre da glicose liberada conservada na forma de ATP e NADH Condies anaerbicas ou aerbicas
A gliclise uma fase preparatria para o metabolismo aerbico da glicose
GLICLISE Fermentao degradao ANAERBICA da glicoseou outro nutriente orgnico, gerando ATP. A gliclise provavelmente a forma biolgica mais antiga de obteno de energia de molculas orgnicas. Evoluo: qumica das reaes altamente conservada, sendo encontradas diferenas entre as espcies somente em alguns pontos, como na regulao da
atividade das enzimas.
GLICLISE - GERALTodas as clulas apresentam a via glicoltica 10 reaes iguais todas clulas velocidades diferentes
2 fases Primeira fase converte glicose em 2 G-3-P Segunda fase produz 2 piruvatos
Os produtos so: piruvato, ATP e NADH 3 destinos possveis do piruvato
Biochemistry Garrett & Grisham 2 ed.
Biochemistry Garrett & Grisham 2 ed.
GLICLISE - HEMCIAS
GLICLISE MSCULO E CORAO
GLICLISE - ADIPOSO
GLICLISE - FGADO
GLICLISEEm condies aerbicas Piruvato at acetil-CoA Ciclo de Krebs Oxidao total da molcula de glicose Gerao NADH e FADH2 Obteno ATP
Gliclise dividida em 2 estgios:
Fase 1 (Fase Preparatria) Reaes iniciais de fosforilao da glicose, onde 2 molculas de ATP so usadas como doadoras grupos fosfato. Ocorre gasto de energia do ATP, onde os intermedirios da gliclise tm a energia livre aumentada, ocorrendo quebra em componente com 3C, gliceraldedo-3-fosfato.
Gliclise dividida em 2 estgios:
Fase 1 (Fase Preparatria) Reaes iniciais de fosforilao da glicose, onde 2 molculas de ATP so usadas como doadoras grupos fosfato. Ocorre gasto de energia do ATP, onde os intermedirios da gliclise tm a energia livre aumentada, ocorrendo quebra em componente com 3C, gliceraldedo-3-fosfato.Fase 2 (Fase Pagamento) Cada gliceraldedo-3-fosfato fosforilado (sem gasto de ATP) e as reaes subseqentes geram piruvato. A energia conservada pela fosforilao de 4 ADP em ATP e formao de 2 NADH.
Gliclise dividida em 2 estgios:
Fase 1 (Fase Preparatria) Reaes iniciais de fosforilao da glicose, onde 2 molculas de ATP so usadas como doadoras grupos fosfato. Ocorre gasto de energia do ATP, onde os intermedirios da gliclise tm a energia livre aumentada, ocorrendo quebra em componente com 3C, gliceraldedo-3-fosfato.Fase 2 (Fase Pagamento) Cada gliceraldedo-3-fosfato fosforilado (sem gasto de ATP) e as reaes subseqentes geram piruvato. A energia conservada pela fosforilao de 4 ADP em ATP e formao de 2 NADH.
Rendimento geral da gliclise: 2 ATP e 2 NADH por glicose utilizada
Viso Geral Fase Preparatria 2 fosforilaes Quebra de 1 hexose em 2 trioses ATP investido para formar compostos com maior energia livre de hidrlise
Fase do Pagamento Armazenamento da energia livre na forma de ATP Eficincia >60% na recuperao de energia Apenas 5,2% da energia de oxidao da glicose foram liberados. O restante permanece nas molculas de piruvato.
PRIMEIRA FASE DA GLICLISEPrimeira reao fosforilao da glicoseHexoquinase ou glicoquinase
Nesta reao: consumo de ATPATP faz com que a fosforilao da glicose seja espontnea
Hexoquinase regulada alostericamente inibida por(produto) glicose-6-P
GLICLISE reao 1
ATP
fosforilao glicose
DGo = -16,7 kJ/mol
PRIMEIRA FASE DA GLICLISE Segunda reao isomerizao da glicose pela fosfoglicoisomerase glicose-6-P para frutose-6-P
GLICLISE reao 2
converso G-6-P em F-6-P
DGo = 1,7 kJ/mol
PRIMEIRA FASE DA GLICLISE Terceira reao fosfofrutoquinase PFK um passo importante da gliclise!Segunda reao regulada da gliclise Reao de delta G negativo- PFK regulada ATP inibe, AMP reverte inibio
Citrato tambm um inibidor alostricoFrutose-2,6-difosfato um ativador alostrico PFK aumenta atividade em situao baixa energia
PFK diminui atividade em situao alta energia
GLICLISE reao 3
ATP
fosforilao F-6-P em F-diP
DGo = -14,2 kJ/mol
PRIMEIRA FASE DA GLICLISE Quarta reao aldolase molcula C6 quebrada a 2 C3 (DHAP, Gly-3-P)
GLICLISE reao 4
quebra da F-diP
DGo = 23,8 kJ/mol
PRIMEIRA FASE DA GLICLISE Quinta reao triose fosfato isomerase DHAP convertida a Gli-3-P
GLICLISE reao 5
interconverso trioses-P
DGo = 7,5 kJ/mol
SEGUNDA FASE DA GLICLISEENERGIA METABLICA PRODUZ 4 ATPRendimento ATP pela gliclise de 2 ATP
Segunda fase envolve a gerao de 2 intermedirios fosforilados de alta energia
1,3 BPGfosfoenolpiruvato
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Sexta reao gliceraldedo-3-fosfato desidrogenase Gli-3P oxidado a 1,3-BPGRendimento de energia na converso de aldedo a cido carboxlico usado para produo de 1,3-BPG e NADH
GLICLISE reao 6
NADH + H+
oxidao glicer-3P em diP-glicerato
DGo = 6,3 kJ/mol
ESTRUTURA DO NAD Nicotinamida adenina dinucleotdeoNAD+ (oxidado) NADH (reduzido)
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Stima reao fosfoglicerato quinase Sntese ATP a partir de fosfato de alta-energia
GLICLISE reao 7
ATP
transf. fosfato para ATP
DGo = -18,5 kJ/mol
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Oitava reao fosfoglicerato mutase Grupo fosforil de C-3 para C-2
GLICLISE reao 8
converso 3-Pglicerato em 2-Pglicerato
DGo = 4,4 kJ/mol
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Nona reao enolase 2-P-Gli para PEP
GLICLISE reao 9
desidrat. 2-Pglicerato em PEP
DGo = 1,8 kJ/mol
SEGUNDA FASE DA GLICLISE Dcima reao piruvato quinase PEP para piruvato gera ATPOs dois ATP (de uma glicose) nomeiam esta fasecomo etapa do pagamento da gliclise
Ativada alostericamente por AMP, F-1,6-bisPInibida alostericamente por ATP e acetil-CoA
GLICLISE reao 10
ATP
transf. fosfato para ATP
DGo = -31,4 kJ/mol
Biochemistry Garrett & Grisham 2 ed.
Biochemistry Garrett & Grisham 2 ed.
Rendimento geral da gliclise 2 ATP e 2 NADH por glicose utilizada
Glicose+2 NAD++2Pi + 2ADP 2 Piruvato +2NADH + 2H++2ATP + 2H2O
Balano Energtico da GlicliseNota: 1 NADH = 3 ATP 2 NADH (Reao Catalisada pela Gliceraldedo 3-P Desidrogenase) +2 ATP (Reao Catalisada pela Fosfoglicerato Quinase) +2 ATP (Reao Catalisada pela PK) -2 ATP (Necessrios para as reaoes catalisadas pela Hexoquinase e PFK-1)
8 ATP
REGULAO DA VIA GLICOLTICA
HK
PFK-1
PK
REGULAO DA HEXOQUINASE
-
REGULAO DA FOSFOFRUTOQUINASE-1Fosfofrutoquinase I Inibida aloestricamente por ATP, citrato, fosfoenolpiruvato Ativada aloestericamente pela AMP, ADP, frutose-6-fosfato e frutose-2,6-bisfosfato Frutose-2,6-bisfosfato produzida pela Fosfofrutoquinase-2 (PFK2)
REGULAO DA FOSFOFRUTOQUINASE-1
Fgado
REGULAO DA PIRUVATO QUINASE
Piruvato quinase: inibio aloestrica pelo ATP, diminuindo sua afinidade para fosfoenolpiruvato.
Piruvato quinase tambem inibida pela acetil-CoA e por cidos graxosInibida pela alanina Ativada pelo frutose-1,6-bisfosfato
REGULAO DA PIRUVATO QUINASE
Destinos do NADH e do PiruvatoCondies aerbicas ou anaerbicas? NADH tem energia 2 possveis destinosDisponibilidade de O2 = NADH reoxidado na cadeia transportadora de eltrons, com produo de ATP na fosforilao oxidativaEm condies anaerbicas, NADH reoxidado pela lactato desidrogenase (LDH), regenerando NAD+ para a via glicoltica
Destinos do NADH e do PiruvatoCondies aerbicas ou anaerbicas? Piruvato tem energia 2 possveis destinosAerbico: ciclo de KrebsAnaerbico: LDH produz lactato
CICLO DE KREBSCiclo de cido ctrico Ciclo dos cidos tricarboxlicosPiruvato da gliclise convertido a acetato e degradado at CO2 Produo de ATP Produo de NADH e FADH2 NADH e FADH2 produzem mais ATP no transporte de eltrons e fosforilao oxidativa
FermentaoUm processo anaerbico alm da gliclise Em nosso organismo usada para produzir NAD+ quando no h oxignio suficiente NAD+ deve ser regenerado a partir de NADH, caso contrrio a gliclise interrompida
Vejamos rapidamente 02 tipos de fermentao Lactato Etanol
Fermentao LcticaLactato Produzido nos msculos [O2]
Converso anaerbica de piruvato a lactato permite a regenerao de NAD+ O organismo pode, ento, produzir mais ATP
Fermentao AlcolicaUsada por bactrias anaerbicas para obter energia a partir da glicose
Regulation of GlycolysisEnzymes catalyzing irreversible reactions are often potential control sites.In glycolysis regulation occurs at hexokinase, phosphofructokinase, and pyruvate kinase. I. Phosphofructokinase: the most important control point in glycolysis. It is the first irreversible reaction that is unique to the pathway (i.e., the committed step).
Inhibited by ATPAMP reverses the inhibition by ATP. Thus PFK activity increases when the ATP/AMP ratio is lowered (i.e., as the energy charge of the cell decreases). Inhibited by a decrease in pH. Inhibited by citrate. Activated by Fructose 2,6-bisphosphate.***
Fructose 2,6-BP is formed by phosphorylation of fructose 6-phosphate via the enzyme phosphofructokinase 2. Fructose 2,6-BP can be hydrolyzed by the enzyme fructose bisphosphatase 2.
Fructose 6-phosphate both accelerates the synthesis of fructose 2,6-BP and inhibits its hydrolysis. Both mechanisms lead to increased fructose 2,6-BP.Phosphofructokinase 2
1
6
1
Causes phosphorylation of the enzyme which then activates the phosphatase function.
Fructose bisphosphatase 2
The activities of PFK2 and FBPase2 reside on the same polypeptide chain. Both activities are reciprocally regulated by phosphorylation of a single serine residue.
Thus low blood glucose, which then
blood glucagon,
cAMP-dependent PFK2 and FBPase 2,
phosphorylation of this bifunctional enzyme, F 2,6-BP, and
the activity of PFK1.
Phosphofructokinase 2
Causes phosphorylation of the enzyme which then activates the phosphatase function and inhibits the kinase.
Fructose bisphosphatase 2
Net result is to decrease fructose 2,6-bisphosphate level and therefore decrease PFK1 activity.
Regulation of GlycolysisII. Hexokinase: inhibited by its product glucose 6-phosphate. Thus PFK inhibition leads to hexokinase inhibition via the buildup of metabolites.
III. Pyruvate Kinase: catalyzes the third irreversible step in glycolysis. Controls the outflow of the pathway. 2 forms: L form (liver): subject to extensive allosteric regulation. Fructose 1,6-bisphosphate activates. ATP and alanine inhibit.
M form (muscle and brain): not allosterically regulated.
Regulation of GlycolysisThe L form of pyruvate kinase is inhibited by hormone-mediated cAMP-dependent phosphorylation as depicted below:Low glucose inhibits dephosphorylation of pyruvate kinase thereby maintaining the inactive form of the enzyme.
Low glucose stimulates phosphorylation of pyruvate kinase which inactivates the enzyme.
Low blood glucose, glucagon, cAMP-dependent phosphorylation, of pyruvate kinase, INACTIVATES. Thus low blood glucose, PFK1 and pyruvate kinase.
Bottom Line: liver does not consume glucose when it is more urgently needed by brain and muscle.