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Metabolismo!de Carboidratos:!Gliclise eCiclo de Krebs

Viso Geral1. Gliclise

1.1 - Fase Preparatria da Gliclise1.2 - Fase de Pagamento da Gliclise1.3 - Vias Tributrias da Gliclise

2. Acetil-CoA 2.1 - Converso do piruvato a acetil-CoA Ao da piruvato desidrogenase

3. Ciclo de Krebs3.1 - Reaes do Ciclo de Krebs3.2 - Conservao da energia de oxidao no Ciclo de Krebs3.3 - Reaes anaplerticas3.4 - Regulao do Ciclo

4. Consideraes Finais

Entender a importncia da glicose no metabolismo dos animais.

Compreender que a gliclise uma via quase universal do catabolismo dos carboidratos, na qual uma molcula de glicose rompida por uma srie de enzimas para liberar duas molculas de piruvato.

Compreender a funo do Ciclo de Krebs como via catablica central capaz de oxidar substratos gerando transportadores de eltrons, e principalmente esqueletos carbnicos para outras vias de sntese.

Objetivos

Catabolismodos Carboidratos

Glicognio, amido, sacarose

Armazenamento

Oxidao pela via glicoltica

Oxidao pela via das pentoses fosfato

Ribose - 5 - Fosfato

Glicose

Piruvato

Amino- cidos

cidos graxos Glicose

Estgio 1 produo de Acetil-CoA

Piruvato Complexo piruvato

desidrogenase

Acetil-CoA

Carreadores de e- reduzidos

Gliclise

Cadeia respiratria (transfere e-)

Estgio 2 oxidao de Acetil-CoA

Ciclo do cido ctrico

Estgio 3 transfere e-

e fosforilao oxidativa

GlicliseGlicose

Glicose 6 - fosfato

Frutose 6 - fosfato

Frutose 1,6 - bifosfato

Gliceraldedo 3 - fosfato

Diidroxicetona fosfato

Fosfoexose isomerase

Fosfofrutoquinase -1

Aldolase

Triose fosfato isomerase

Fase preparatria Fosforilao da glicose e sua converso em gliciraldedo 3 - Fosfato

Gliceraldedo 3 - fosfato desidrogenase

Fase de pagamento Converso oxidativa do gliceraldedo 3 - fosfato em piruvato e a formao acoplada de ATP e NADH

Gliceraldedo 3 - fosfato (2)

1,3 - Bifosfoglicerato (2)

3 - Fosfoglicerato (2)

2 - Fosfoglicerato (2)

Piruvato (2)

Fosfoenolpiruvato (2)

Fosfoglicerato quinase

Fosfoglicerato mutase

Enolase

Piruvato quinase

Gliclise

Glicose

2 Piruvato

2 Acetil-CoA

2 Lactato 2 Etanol + 2CO2

Hipxia ou anaerbico Anaerbico

Gliclise

Aerbico


2CO2

1. Fosforilao da glicose

Glicose ativadaATP - doador de fosfatoReao irreversvel.

Fase Preparatria

Hexoquinase

Glicose Glicose 6 - fosfato

2. Converso daglicose 6-fosfato emfrutose 6-fosfato

Isomerizao reversvelde uma aldose em cetose.

Papel crtico na qumicaglobal da gliclise.

Fase Preparatria

Fosfoexoseisomerase

Frutose 6 - fosfato Glicose 6 - fosfato

3. Fosforilao da frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bifosfato

Irreversvel e primeiro passo comprometido da via glicoltica.

Ponto principal deregulao da gliclise.

Fase Preparatria

Fosfofrutoquinase - 1(PFK - 1)

Frutose 1,6 - bifosfato Frutose 6 - fosfato

4. Clivagem dafrutose 1,6-bifosfato

As concentraes dos reagentes e a variao de energialivre padro so pequenas: a reao reversvel.

Fase Preparatria

Aldolase


Diidroxiacetona fosfato


5. A interconverso das trioses fosfatos

A diidroxiacetona fosfato rpida e reversivelmente convertida a gliceraldedo3-fosfato, porque apenasesse pode ser degradadona continuao da via.

Fase Preparatria

Triose fosfatoisomerase

Diidroxiacetona fosfato


6. Oxidao dogliceraldedo 3-fosfatoem 1,3-bifosfoglicerato

Primeira das duas reaes conservadoras de energia(acilfosfato) que formaro ATP.

Coenzima NAD+.

Fase de Pagamento

Gliceraldedo3 - fosfato

desidrogenase

1,3 - Bifosfoglicerato


Fosfato inorgnico

7. Transferncia dofosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP

Os passos 6 e 7 juntos soum processo acoplador de transferncia de energia.

Resultado desse acoplamento:Fosforilao ao nvel do substrato.

Fase de Pagamento

1,3 - Bifosfoglicerato

3 - Fosfoglicerato

Fosfogliceratoquinase

8. Converso do3-fosfogliceratoem 2-fosfoglicerato

Reao ocorre em 2 passos: forma o intermedirio 2,3-bifosfoglicerato que ser usado com co-fator.

Fase de Pagamento

Fosfogliceratomutase

3 - Fosfoglicerato 2 - Fosfoglicerato

9. Desidratao do 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato

Segunda reao que gera composto com alto potencial de transferncia do grupo fosforila.

Sada de gua redistribui energia interna da molcula e aumenta energia livre padro de hidrlise dogrupo fosforila.

Fase de Pagamento

Enolase

2 - Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato

10. Transfernciado grupo fosfato dofosfoenolpiruvatopara o ADP

A reao total tem uma variao de energialivre-padro grande enegativa.

Irreversvel e importantestio de regulao.

Fase de Pagamento

Piruvatoquinase

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

Piruvato (forma enlica)

Piruvato (forma ceto)

tautomerizao

Regulao da GlicliseHexoquinase:

Inibida pelo seu produto, glicose 6-fosfatoNo fgado h isoenzima glicoquinase, que no inibida pelo seu produto.

Fosfofrutoquinase: [ATP] inibe alostericamente [ADP] e [AMP] diminuem inibio por ATP [citrato] aumentam poder inibidor do ATP [frutose 2,6-bifosfato] diminui poder inibidor do ATP

Piruvato quinase: [ATP], [acetil-CoA] e [cidos graxos] inibe alostericamente [alanina] inibe sinalizando que h blocos em construo em abundncia [frutose 1,6-bifosfato] ativa

GlicliseBalano final:

1. Destino dos tomos de C da glicose2. Entrada de Pi e ADP e a sada de ATP3. Caminho dos eltrons nas reaes de xido-reduo

Cancelandoos termoscomuns: Glicose

Glicose

Alm da glicose, outros carboidratos podem ser usados na via glicoltica

Vias tributriasda Gliclise

Trealose Lactose

Sacarose

Glicognio, amido

D - Glicose

D - Frutose

D - Galactose

D - Manose

trealase lactase

sacarase

hexoquinase

frutoquinase

hexoquinase hexoquinase

fosfomanose isomerase

fosfoglicomutase

fosforilase

frutose 1 - fosfato aldolase

triose quinase

triose fosfato isomerase

amilase

Glicose 1 - fosfato

Glicose 6 - fosfato

Frutose 6 - fosfato



Gliceraldedo Diidroxiacetona fosfato

Manose 6 -fosfato

Frutose 1 -fosfato

UDP - galactose

UDP - glicose

Metabolismo

Amino- cidos Glicose

cidos graxos

Estgio 1 produo de Acetil-CoA

Piruvato Complexo piruvato

desidrogenase

Acetil-CoA

Gliclise

Cadeia respiratria (transfere e-)


Estgio 3 transfere e-

e fosforilao oxidativa

Estgio 2 oxidao de Acetil-CoA


Acetil-CoA


Produo do Acetil-CoA

Descarboxilao oxidativa

Reao irreversvel

Complexo da piruvato desidrogenase (PDH)

Piruvato Acetil - CoA

Complexo Piruvato desidrogenase

Complexo da piruvato desidrogenase (PDH):3 enzimas:

piruvato desidrogenase (E1) diidrolipoil transacetilase (E2) diidrolipoil desidrogenase (E3)

5 coenzimas ou grupos prostticos: TTP tiamina pirofosfato (Tiamina - B1) FAD flavina adenina dinucleotdeo (Riboflavina - B2) CoA coenzima A (cido pantotnico - B6) NAD nicotinamida adenina dinucleotdeo (Niancina - B3) lipoato

Produo do Acetil-CoA

Produo do Acetil-CoAComplexo da piruvato desidrogenase (PDH)

Grupo Tiol Reativo

cido Pantotnico

Adenina

Ribose 3 - fosfato

3 - fosfoadenosina difosfato Coenzima A Acetil - CoA Cadeia de polipepitdeo da E2

Resduo Lys da E2

cido lipico

Forma Oxidada

Forma Reduzida

Forma Acetilada

Produo do Acetil-CoAComplexo da piruvato desidrogenase (PDH):

C1 do Piruvato liberado como CO2, e C2 liga-se TPP.

Oxidao a acetato e reduoda ligao S-S do lipoil.

Transferncia para CoA. Transferncia de eltronspara regenerar S-Sgerando FADH2.

Transferncia de eltronspara regenerar FADgerando NADH.

Piruvato

Hidroxiacetil TPP

Piruvato desidrogenase E1

Diidrolipoil transacetilase

E2

Diidrolipoil desidrogenase E3

Lipoillisina oxidada

Lipoillisina reduzida

Acetil - CoA

Acil Lipolisina

Ciclo de Krebs

Acetil - CoA

Citrato

Isocitrato

Oxalacetato

Malato

fumarase

cetoglutarato Succinato

Succinil-CoA

Fumarato

succinato desidrogenase

citrato sintase

aconitase

aconitase

succinil-CoA sintetase

isocitrato desidrogenase

malato desidrogenase

Desidrogenao

Hidratao

Desidrogenao

Hidratao

Desidratao

Condensao

Ciclo do cido citrico

Fosforilao ao nvel do substrato

Descarboxilaco oxidativa

Descarboxilaco oxidativa

cis - Aconitato

complexo cetoglutarato

desidrogenase

Ciclo do cido Tricarboxlico, Ciclo do cido Ctrico ou Ciclo de Krebs

O ciclo do cido ctrico uma regio central do metabolismo, com viasde degradao chegando at ele e vias anablicas principiando nele

Regulado de forma estreita em coordenao com outras vias

Grupo acetil entra, saem 2 CO2 Oxalacetato regenerado 4 passos so oxidaes Ocorre nas mitocndrias Apenas a succinato desidrogenase est na membrana interna da mitocndria Outras enzimas esto na matriz mitocondrial

Ciclo de Krebs

Reaes do Ciclo de Krebs

1. Formaodo citrato

Hidrlise do tioster: reao exergnica. A variao de energia livre negativa essencial porque [Oxalacetato] baixa Co-A reciclada.

Acetil - CoA Oxalacetato

Citrato

citrato sintase


2. Formao doisocitrato viacis-aconitato

A [isocitrato] baixa e areao deslocada para direita porque esse logo consumido.

Aconitase tem um centro ferro-enxofre que atua na ligao do substrato ativoe na catlise da adio ou remoo de gua.

Citrato

aconitase aconitase

cis-aconitato

Isocitrato


3. Oxidaodo isocitrato aalfa-cetoglutaratoe CO2

Descarboxilao oxidativa Mn2+ estabiliza o enol formado na carbonila transitoriamente 2 formas de isocitrato desidrogenase: NAD+ (Matriz mitocondrial) e NADP+ (Matriz e citosol).


Isocitrato Oxalosuccinato cetoglutarato


4. Oxidao doalfa-cetoglutarato asuccinil-CoA e CO2

Descarboxilao oxidativa NAD+ receptor de eltronse CoA carreador do grupo succinil.

Energia de oxidao conservada na forma deuma ligao tioster.

Reao semelhantecatalisada pela PDH.

Succinil - CoA


desidrogenase cetoglutarato

5. Conversoda succinil-CoAem succinato

Reao conservadora de energia.

As clulas animais tem duas isozimas: uma para ATP outra para GTP.

GTP pode entregar grupofosfato para ADP sem mudana de energia livre. Fosforilao ao nvel do substrato.

succinil - CoA sintetase

Succinil - CoA Succinato


6. Oxidao do succinato a fumarato

Succinato desidrogenasetem 3 grupos ferro-enxofree uma molcula FAD e nos eucariotos; e firmemente ligada membranamitocondrial interna.

Participa da cadeia de transporte de eltrons.

Malonato anlogo do succinato e inibidor competitivo


Succinato Fumarato



7. Hidratao dofumarato produz malato

A fumarase altamente esteroespecfica.

Formao de umcarnbnion.

fumarase

Malato

Fumarato

fumarase

Carbnion estado transitrio


8. Hidratao do malatoa oxalacetato

Equilbrio deslocado para esquerda, o oxalacetato continuamente removidopela citrato sintase.

Por isso, [oxalacetato] sempre baixo.

malato desidrogenase

L- Malato Oxalacetato

Conservao de Energia do Ciclo de Krebs

2 tomos de carbonoemergiram como CO2.

A energia liberada nessas oxidaes foram conservadasna reduo de 3 NAD+ e um FAD e na sntese de 1 ATP/GTP.

Os dois tomos que aparecem como CO2 no so os que entram na forma de acetil.

O ciclo fornece grande fluxode eltrons para a cadeia respiratria.

Acetil - CoA

Citrato

Isocitrato Oxalacetato

Malato

Fumarato

cetoglutarato

Succinato

Succinil - CoA

Ciclo do cido

ctrico

Precursores Biossintticos

Nos organismos aerbicos:uma anfiblica.

Os intermedirios do cicloso repostos pelas reaes anaplerticas.

Estas reaes produzem intermedirios com 4 tomosde carbono.

Glicose

Porfirinas, heme

Purinas

Glutamina Prolina

Arginina

cidos Graxos, esteris

Aspartato Aspargina

Fenilalanina Tirosina Triptofano

Fosfoenolpiruvato (PEP)

PEP carboxiquinase

PEP carboxilase

piruvato carboxilase

enzima mlica

Acetil - CoA

Oxalacetato

Malato

Citrato

cetoglutarato

Succinil-CoA


Piruvato

Piruvato Pirimidinas

Serina

Glicina Cistena

Glutamato

Regulao do Ciclo de Krebs

Inibio alostrica pelos produtos

acetato, acumula AMP, CoA eNAD+ (ativadores alostricos)

A atividade da enzima desligada quando as substncias combustveis esto aumentadas

Atividade enzimtica ligada quando a demanda de energia necessria

Piruvato

Acetil - CoA

complexo piruvato

desidrogenase

ATP, acetil - CoA, NADH, cido graxos

NADH, succinil - CoA, citrato, ATP

Regulao do Ciclo de Krebs

3 fatores: Disponibilidade de substratos Inibio pelos produtos Inibio alostrica

Regulado nos 3 passos exergnicos

As concentraes de substrato e intermedirios regulam o fluxo em uma velocidade que fornece concentraes timas de ATPe NADH.

Piruvato

Acetil - CoA

complexo piruvato

desidrogenase

ATP, acetil - CoA, NADH, cido graxos

NADH, succinil - CoA, citrato, ATP

Citrato

Isocitrato Oxalacetato

Malato cetoglutarato

Succinil - CoA

Ciclo do cido

ctrico

NADH, succinil - CoA


citrato sintase

malato desidrogenase



desidrogenase

Consideraes FinaisGliclise uma via na qual uma molcula de glicose rompida por uma srie 10 reaes enzimticas, para liberar duas molculas de piruvato.

A gliclise composta por duas fases: Fase Preparatria e Fase de Pagamento

O piruvato produzido pela gliclise convertido em acetil-CoA pela PDHe entra no Ciclo de Krebs O Ciclo de Krebs uma via central quase universal onde compostosderivados da quebra de carboidratos, gorduras e protenas so oxidadosat CO2 e FADH2 e NADH

O Ciclo anfiblico, isto , serve tanto ao catabolismo quanto ao anabolismo.

Para cada molcula de glicose so produzidos 30 - 32 ATP

Referncias BibliogrficasD.L. Nelson; M.M. Cox. Leningher: Princpios de Bioqumica.5 ed. Artmed : So Paulo. 2010.

D.Voet, J.G. Voet. Bioqumica. 3 ed. Artmed Editora : So Paulo. 2006.

J.M. Berg; J.L. Tymoczko; L. Stryer. Bioquimica. 6 ed. Guanabara Koogan : Rio de Janeiro. 2008.

T. M. Devlin. Manual de bioqumica com correlaes clnicas. 6 ed. Blucher : So Paulo, 2007.

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