Livro Texto bioquimica metabólica- Unidade I (6)

Prévia do material em texto

Autores: Prof. Enny Fernandes Silva
 Profa. Maristela Tsujita
Colaboradores: Prof. Juliano Rodrigo Guerreiro
 Profa. Laura Cristina da Cruz Dominciano
Bioquímica Metabólica
Professoras conteudistas: Enny Fernandes Silva / Maristela Tsujita
© Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou 
quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem 
permissão escrita da Universidade Paulista.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
S586p Silva, Enny Fernandes.
Bioquímica Metabólica / Enny Fernandes Silva, Maristela Tsujita. 
– São Paulo: Editora Sol, 2020.
164 p., il.
Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e 
Pesquisas da UNIP, Série Didática, ISSN 1517-9230.
1. Enzimas. 2. Ácidos nucleicos. 3. Vitaminas. I. Silva, Enny 
Fernandes. II. Tsujita, Maristela. III. Título.
CDU 577.1
U508.90 – 20
Enny Fernandes Silva 
Graduada em Ciências Biológicas, modalidade médica, 
pela Universidade de Santo Amaro (Unisa, 1981), é 
especialista em clonagem em Bacillus subtillis pelo Public 
Heath Department of the City of New York (1982), mestre 
em Bioquímica na área de biologia celular e molecular 
(1989) e doutora em Bioquímica na área de biologia celular 
e molecular pela Universidade de São Paulo (USP, 2003). 
Iniciou seu pós-doutorado na Faculdade de Medicina da 
USP com o Dr. Roger Chammas, na área de adesão celular. 
Foi chefe do Departamento de Engenharia Química na 
Fundação Armando Alvares Penteado (FAAP, 1994-2000), 
onde também ministrou a disciplina de Bioquímica das 
Fermentações para Engenharia Química, e Meio Ambiente 
para Engenharia Civil, Engenharia Mecânica, Engenharia 
Mecatrônica, Engenharia Metalúrgica, Engenharia Elétrica, 
Engenharia Eletrotécnica e Engenharia Química. Foi 
professora de Bioquímica Básica e Clínica no Instituto de 
Pesquisa e Educação em Saúde de São Paulo (Ipesp). Desde 
1990 é professora de Bioquímica Estrutural, Bioquímica 
Metabólica, Bioquímica Clínica, Físico-química, Enzimologia, 
Patologia, Biotecnologia e Ciências do Ambiente/
Saneamento na Universidade Paulista (UNIP). É responsável 
pela disciplina de Bioquímica do curso de Especialização em 
Análises Clínicas da Faculdade de Medicina de São José do 
Rio Preto (Famerp). É coordenadora do curso de Biomedicina 
do campus Cidade Universitária da UNIP. Tem experiência 
na área de bioquímica com ênfase em vias de sinalização, 
atuando principalmente nos seguintes temas: óxido nítrico, 
câncer, vias de sinalização, apoptose e adesão focal celular. 
Maristela Tsujita
Graduada em Farmácia pela Universidade de São Paulo 
(USP, 1999), é mestre (2004) e doutora (2016) em Análises 
Clínicas pela mesma instituição. 
Trabalhou no laboratório de Imunopatologia da 
Fundação Pró-Sangue, hemocentro de São Paulo, onde atuou 
no diagnóstico de neoplasias hematológicas por citometria 
de fluxo; e no banco de sangue do Hospital Sírio-Libanês 
como supervisora do laboratório de criopreservação de 
células-tronco para transplante de medula óssea. É professora 
de disciplinas dos cursos de Biomedicina, Enfermagem, 
Farmácia e Nutrição na UNIP. Além disso, é docente da 
disciplina Hematologia Clínica do curso de Especialização 
em Análises Clínicas da Faculdade de Medicina de São José 
do Rio Preto (Famerp). Na área de pesquisa tem experiência 
em Bioquímica, com ênfase em sinalização celular, óxido 
nítrico e câncer e em hematologia clínica no estudo do 
nicho hematopoiético.
Prof. Dr. João Carlos Di Genio
Reitor
Prof. Fábio Romeu de Carvalho
Vice-Reitor de Planejamento, Administração e Finanças
Profa. Melânia Dalla Torre
Vice-Reitora de Unidades Universitárias
Profa. Dra. Marília Ancona-Lopez
Vice-Reitora de Pós-Graduação e Pesquisa
Profa. Dra. Marília Ancona-Lopez
Vice-Reitora de Graduação
Unip Interativa – EaD
Profa. Elisabete Brihy 
Prof. Marcello Vannini
Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar
Prof. Ivan Daliberto Frugoli
 Material Didático – EaD
 Comissão editorial: 
 Dra. Angélica L. Carlini (UNIP)
 Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR)
 Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT)
 Apoio:
 Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD
 Profa. Deise Alcantara Carreiro – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos
 Projeto gráfico:
 Prof. Alexandre Ponzetto
 Revisão:
 Jaci Albuquerque
 Juliana Muscovick
Sumário
Bioquímica Metabólica
APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................9
INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................9
Unidade I
1 ENZIMAS ........................................................................................................................................................... 11
1.1 Classificação e nomenclatura ........................................................................................................ 14
1.2 Cinética enzimática: fatores que alteram a velocidade de uma 
reação enzimática ........................................................................................................................................ 15
1.3 Inibidores da atividade enzimática ............................................................................................... 18
1.4 Gráficos de Lineweaver-Burk .......................................................................................................... 20
1.5 Enzimas alostéricas e isoenzimas .................................................................................................. 21
1.5.1 Enzimas alostéricas ................................................................................................................................ 21
1.5.2 Isoenzimas ................................................................................................................................................. 21
1.6 Enzimologia clínica .............................................................................................................................. 22
1.7 Erros metabólicos hereditários ....................................................................................................... 23
1.7.1 Fenilcetonúria e albinismo .................................................................................................................. 24
1.7.2 Albinismo ................................................................................................................................................... 25
1.7.3 Galactosemia ............................................................................................................................................ 26
1.7.4 Doença de von Gierke ou glicogenose tipo I ............................................................................. 26
1.7.5 Cretinismo .................................................................................................................................................. 26
2 CARBOIDRATOS ................................................................................................................................................ 27
2.1 Digestão dos carboidratos ................................................................................................................ 27
2.2 Transportadores de glicose ............................................................................................................... 28
2.3 Glicólise .................................................................................................................................................... 30
2.4 Ciclo de Krebs ......................................................................................................................................... 39
2.5 Cadeia respiratória ...............................................................................................................................44
2.6 Metabolismo do glicogênio: glicogênese e glicogenólise ................................................... 48
2.7 Gliconeogênese ..................................................................................................................................... 52
2.8 Via das pentoses ................................................................................................................................... 55
3 LIPÍDIOS ............................................................................................................................................................... 57
3.1 Processo de liberação de lipídeos do tecido adiposo ............................................................. 58
3.2 Ciclo de Lynen........................................................................................................................................ 61
3.3 Aproveitamento do glicerol ............................................................................................................. 61
3.4 Regulação da lipólise .......................................................................................................................... 62
3.5 Lipogênese ou biossíntese de ácidos graxos ............................................................................. 64
3.6 Formação de triglicerídeos ............................................................................................................... 65
3.7 Regulação da síntese de ácidos graxos ....................................................................................... 67
3.8 Cetogêsene ou síntese de corpos cetônicos .............................................................................. 67
3.9 Síntese de corpos cetônicos ............................................................................................................. 68
3.10 Consequências da cetogênese ...................................................................................................... 69
4 COLESTEROL ...................................................................................................................................................... 71
4.1 Síntese de colesterol ........................................................................................................................... 71
4.2 Principais etapas da síntese do colesterol .................................................................................. 72
4.3 Regulação da síntese do colesterol ............................................................................................... 72
4.4 Transporte do colesterol .................................................................................................................... 74
4.5 Degradação do colesterol ................................................................................................................ 75
4.6 Arteriosclerose ....................................................................................................................................... 76
Unidade II
5 ÁCIDOS NUCLEICOS ....................................................................................................................................... 82
5.1 Síntese de nucleotídeos e bases nitrogenadas ......................................................................... 84
5.2 Síntese de DNA (replicação ou duplicação) ............................................................................... 84
5.3 Transcrição (síntese de RNA) ........................................................................................................... 88
5.4 Transcrição reversa............................................................................................................................... 91
5.5 Degradação de DNA e RNA .............................................................................................................. 92
5.6 Formação de ácido úrico ................................................................................................................... 93
6 AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS ..................................................................................................................... 95
6.1 Síntese de aminoácidos ..................................................................................................................... 95
6.2 Síntese de proteína (tradução) ....................................................................................................... 95
6.2.1 Ativação de aminoácidos ..................................................................................................................... 95
6.2.2 Iniciação ..................................................................................................................................................... 96
6.2.3 Elongação ................................................................................................................................................... 96
6.2.4 Terminação ................................................................................................................................................ 98
6.3 Inibidores da síntese de proteínas ................................................................................................. 99
6.4 Modificações pós-traducionais ....................................................................................................100
6.5 Degradação de proteínas e aminoácidos ..................................................................................101
6.5.1 Transaminação .......................................................................................................................................103
6.5.2 Desaminação ..........................................................................................................................................105
6.5.3 Ciclo da ureia ..........................................................................................................................................106
Unidade III
7 GRUPO HEME .................................................................................................................................................112
7.1 Estrutura química do grupo heme ..............................................................................................113
7.2 Síntese do grupo heme ....................................................................................................................114
7.3 Porfirias...................................................................................................................................................116
7.4 Degradação do grupo heme ..........................................................................................................118
8 VITAMINAS E SAIS MINERAIS ...................................................................................................................121
8.1 Vitaminas ...............................................................................................................................................121
8.1.1 Vitamina A .............................................................................................................................................. 122
8.1.2 Vitamina D .............................................................................................................................................. 126
8.1.3 Vitamina E ............................................................................................................................................... 130
8.1.4 Vitamina K .............................................................................................................................................. 130
8.1.5 Complexo B ............................................................................................................................................ 133
8.1.6 Vitamina C (ácido ascórbico) ..........................................................................................................139
8.2 Sais minerais .........................................................................................................................................141
8.2.1 Cálcio .........................................................................................................................................................141
8.2.2 Fósforo ...................................................................................................................................................... 143
8.2.3 Magnésio ................................................................................................................................................. 143
8.2.4 Sódio, cloreto e potássio ................................................................................................................... 143
8.2.5 Ferro .......................................................................................................................................................... 144
8.2.6 Zinco ......................................................................................................................................................... 144
8.2.7 Selênio ...................................................................................................................................................... 144
8.2.8 Cobre ......................................................................................................................................................... 145
8.2.9 Iodo ............................................................................................................................................................ 145
9
APRESENTAÇÃO
A bioquímica estuda as reações químicas e biológicas dos seres vivos. Essas reações são 
fundamentais para o entendimento dos processos que permitem a manutenção da vida e o 
desenvolvimento de tecnologias que permitem melhor qualidade de vida.
A presente disciplina tem como objetivo geral capacitar o aluno a entender os processos 
bioquímicos que regulam a função celular e fornecer uma visão integrada do metabolismo 
energético. O aluno terá conhecimentos a respeito das principais vias de síntese e degradação 
de carboidratos, lipídios e proteínas. A disciplina também abordará conceitos fundamentais de 
bioenergética, do grupo heme e das vitaminas e sais minerais. 
INTRODUÇÃO
Desde a Antiguidade, a bioquímica está presente na vida do ser humano, por exemplo, nos 
processos fermentativos de produção de queijos e cervejas. Também nos deparamos com a bioquímica 
nas conversas entre amigos ou quando é abordada em rádio, televisão e redes sociais. Inúmeras vezes 
ouvimos informações a respeito de diabetes, emagrecimento, doença celíaca, intolerância à lactose 
entre outras. Será que todas as informações veiculadas são verdadeiras? Por outro lado, é crescente o 
interesse da comunidade científica e da população por essas informações. 
A bioquímica está presente na indústria de alimentos, cosméticos, medicamentos, agricultura, medicina 
diagnóstica, e cabe aqui destacar que o entendimento da estrutura do DNA (ácido desoxirribonucleico) 
e a compreensão da importância do gene na síntese proteica foi o marco para o desenvolvimento da 
biotecnologia, que engloba a produção de alimentos transgênicos, estudos com células-tronco, técnicas 
de clonagem e fabricação de imunoterápicos.
Esta disciplina faz parte do currículo de muitos cursos da saúde, o que indica sua característica 
multidisciplinar. Os conhecimentos aqui adquiridos são fundamentais para a formação dos profissionais 
de saúde, uma vez que possibilita ao discente a compreensão dos processos biológicos a nível molecular, 
o que viabiliza o entendimento dos mecanismos celulares. 
O entendimento das reações orgânicas é imprescindível para a compreensão das reações de 
anabolismo e catabolismo, entretanto, é importante que você tenha uma visão ampla sobre como essas 
reações estão relacionadas, bem como do papel das enzimas e seu controle nessas reações.
11
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Unidade I
1 ENZIMAS 
Enzimas são exemplos de proteínas, que coordenam as reações químicas, pois são responsáveis 
pela catálise, isto é, deixam as reações mais rápidas. Apesar de serem exemplos de proteínas, não são 
estudadas a fundo em bioquímica estrutural por seu papel importante no metabolismo. Hormônios 
como insulina ou adrenalina, ATP, metabólitos como glicose, citrato, entre outros, podem ativar essas 
enzimas ou inibi-las, controlando a velocidade das vias metabólicas e, por consequência, o metabolismo 
como um todo. Se uma via for ativada, formará muito produto, e, ao contrário, pode não formar produto 
suficiente para as reações subsequentes, e a via em questão ou esse determinado metabolismo (pode 
ser de carboidrato, proteínas, lipídeos, heme) ficará prejudicado. Essa é a razão de estarmos estudando 
enzimas nesse contexto da bioquímica metabólica: as enzimas irão comandar o metabolismo mediante 
a substância (efetuador) que se ligará a ela. 
 Observação
As enzimas são proteínas, mas em 1981 foi descoberto um tipo com 
características diferentes das já conhecidas: as ribozimas, moléculas de 
RNA com capacidade autocatalítica semelhante às enzimas, também 
chamada RNA catalítico, descritas em vírus, procariotos e em eucariotos. 
Estão relacionadas com o processamento ou maturação do RNA e a síntese 
de proteínas. Os pesquisadores Altman e Cech ganharam o Prêmio Nobel 
de Química, em 1989, pela descoberta dos RNAs catalíticos. Acredita-se 
que podem ter papel na terapêutica de doenças, podendo ser usadas 
na inativação de oncogenes celulares e de alguns retrovírus, como 
o vírus da aids. 
A função dessa pequena molécula de catalisar reações levou a 
especulações sobre a origem da vida, e alguns cientistas acreditam que 
a vida não teria começado a partir de proteínas, e sim no RNA, ou seja, 
seria a primeira forma de vida na Terra e que depois teria sido englobada 
por uma membrana celular, formando DNA e proteínas e, portanto, dando 
início à primeira célula procariota.
12
Unidade I
 Saiba mais
Para mais detalhes sobre enzimas e, especificamente, sobre ribozimas, 
leia o artigo:
CECH, T. R. RNA as an enzyme. Scientific American, v. 255, n. 5, 
 p. 76-84, 1986.
Por definição, enzimas são catalizadores biológicos de alta especificidade. Mas o que significa isso?
•	 Catalizadores: aumentam a velocidade da reação.
•	 Biológico: provêm de um ser vivo.
•	 Alta especificidade: catalisam uma reação específica.
Para que ocorra o aumento da velocidade, a enzima deve promover a diminuição da energia de 
ativação (energia necessária para que os reagentes cheguem ao estado de transição e ocorra a reação 
química), tornando o caminho menor e mais rápido (figura a seguir). 
Energia Estado de 
transição
Reagentes
Ea sem catalisador
Ea com catalisador
Produtos
Caminho da reação
 
Figura 1 – Gráfico da energia versus caminho da reação; 
com enzima, a energia para chegar no estado ativado é menor, 
o que leva a uma maior velocidade para gerar produtos
13
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Podemos dizer que as enzimas alteram a velocidade e a energia de ativação, e não alteram 
a natureza das reações (se a reação é endotérmica, não a torna exotérmica), não muda 
as concentrações finais das reações (se é 1A → 1B não vai mudar para 1A → 100B) nem a 
constante de equilíbrio (que depende das concentrações dos produtos e reagentes), entalpia 
(ΔH) e entropia (ΔG). 
O substrato (também chamado reagente) será a substância que irá se modificar pela ação da 
enzima, logo após se ligar ao local especial chamado sítio ativo ou catalítico. Sabendo-se que 
a enzima é uma molécula polipeptídica que apresenta estrutura terciária ou quaternária, enovelada, 
ou seja, tem forma ou estrutura tridimensional globosa, como uma esfera que terá uma depressão 
que se encaixa ao substrato, os aminoácidos do sítio ativo direcionam o substrato, o posicionam 
corretamente no sítio ativo para que seja corretamente modificado,por exemplo: aminoácidos 
negativos do sítio ativo da enzima posicionam regiões positivas do substrato de tal forma a 
combinarem com esse local. 
Enzima
Substrato
Sítio ativo
Figura 2 – Esquema de encaixe de um 
substrato no sítio ativo da enzima
Para entender como se mede a quantidade da enzima (medida em concentração de atividade 
enzimática: U/mL) em uma amostra biológica, temos que entender o que é atividade enzimática. Por 
definição da bioquímica, segundo a International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) 
e a International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac): 1 unidade (1U) de atividade enzimática 
corresponde à quantidade de enzima que catalisa uma reação que formará 1 micromol de produto por 
um determinado período de tempo em condições padrões.
Existem muitas enzimas com especificidades diferentes para diferentes reações. Há ocasiões em 
que se precisa ter sua atividade muito maior (mais rápida) ou menor (mais lenta), então as enzimas 
precisam sofrer regulação da sua atividade ou velocidade por substâncias, como hormônios, 
metabólitos, NADH, ATP, por exemplo, que irão modular sua velocidade, aumentando ou diminuindo 
a velocidade de reações pertencentes a uma determinada via metabólica em que se insere. 
14
Unidade I
 Observação
Enzimologia é a parte da bioquímica que estuda o comportamento das 
enzimas nas reações. Muitas reações são extremamente lentas, mas nosso 
corpo precisa dos produtos imediatamente para outras reações, pois eles serão 
substratos de outras enzimas, criando uma rede de reações que chamamos de 
metabolismo (ou via metabólica). As enzimas, como as outras proteínas, podem 
ser separadas para serem estudadas (por carga, tamanho ou solubilidade) e 
usadas para várias finalidades, desde farmacológicas até para outros usos, 
como, por exemplo, amaciamento da carne (feito pela bromelina encontrada no 
abacaxi), amilase usada para branqueamento de peças de roupa e amaciamento 
de tecidos, renina na coagulação de leite para obtenção de queijo etc.
Algumas enzimas requerem ligação a moléculas não proteicas chamadas cofatores, para que possam 
exercer a sua atividade. Os cofatores são íons metálicos, como Ca2+, Zn2+, que irão para o sítio ativo 
e estão envolvidos na reação catalítica. Pode acontecer de a enzima precisar de mais ajuda para a 
catálise: as coenzimas, que são pequenas moléculas que transportam grupos químicos de um substrato 
para outro. Alguns exemplos são as vitaminas do complexo B, compostos que não são sintetizados no 
organismo (vêm da dieta), como riboflavina, tiamina e o ácido fólico, podendo ser encontradas também 
em substâncias como NADH, NADPH, FADH2.
1.1 Classificação e nomenclatura 
As enzimas são classificadas nos seguintes grupos, conforme o tipo de reação química que catalisam:
•	 Oxidorredutases: reações de oxidação-redução ou transferência de elétrons. Exemplo: 
desidrogenases e oxidases.
•	 Transferases: transferência de grupos funcionais, como amina, fosfato, acil e carboxila. Exemplo: 
quinases e transaminases.
•	 Hidrolases: reações de hidrólise. Exemplo: peptidases.
•	 Liases: reações de quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás 
carbônico. Exemplo: dehidratases e descarboxilases.
•	 Isomerases: reações de interconversão ou isomerização entre isômeros óticos ou geométricos 
(cis/trans). Exemplo: epimerases.
•	 Ligases: reações de formação de novas moléculas a partir da ligação entre duas pré-existentes. 
Exemplo: sintetases.
15
BIOQUÍMICA METABÓLICA
 Observação
As enzimas de restrição ou endonucleases de restrição são produzidas 
por bactérias. Seu descobrimento aconteceu pois pesquisadores perceberam 
que as bactérias resistiam à infeção dos vírus ou outras bactérias produzindo 
enzimas que clivavam o DNA viral ou bacteriano, fragmentando-o em porções 
inofensivas, por isso as chamam de tesouras moleculares. Essas enzimas não 
conseguiam fazer o mesmo com o DNA da produtora, pois havia alguma 
modificação nesse DNA (por exemplo, um grupamento acetil ou metil) que 
não permitia o reconhecimento da endonuclease na bactéria que a produziu.
Atualmente são usadas comumente em biologia molecular, 
principalmente quando se pensa em clonagem molecular. Essas enzimas 
clivam em sequências específicas compostas por 4-6 nucleotídeos, por 
exemplo, a enzima EcoRI (que tem esse nome por que vem de Escherichia 
coli cepa RI), e tem como sequência de reconhecimento 5’GAATTC 3’CTTAAG.
1.2 Cinética enzimática: fatores que alteram a velocidade de uma 
reação enzimática
A parte da enzimologia que estuda a velocidade das reações se chama cinética enzimática. Há 
vários fatores que podem influenciar na reação enzimática, como quantidade de sais e composição 
de solvente, mas entre os principais fatores que alteram a atividade ou velocidade das enzimas, estão: 
temperatura, pH, concentração da enzima e do substrato.
•	 pH: cada enzima possui uma faixa de pH considerada ideal. Nessa faixa, a velocidade (atividade) é máxima. 
Caso a enzima seja submetida a extremos, o pH pode sofrer desnaturação e perder a estrutura. Como 
toda proteína, as enzimas também são sensíveis a variações de pH, mas podemos encontrar enzimas 
que suportam faixas de pH extremamente baixos, entre 0,1 e 5,4, como bactérias acidófilas, como a 
Helicobacter pylori, que pode colonizar a parede estomacal ou suportar faixas de pH entre 8,5 e 11,5 
(chamadas bactérias alcalinófilas como a Vibrio cholerae) apresentando um crescimento ótimo em pH 9.
pH ótimo
Vmax
V
pH
Figura 3 – Existe uma faixa de pH em que a 
velocidade é máxima (temperatura ótima)
16
Unidade I
•	 Temperatura: cada enzima possui uma faixa de temperatura considerada ideal. Nessa faixa, a 
velocidade (atividade) é máxima. Temperaturas extremamente altas podem desnaturar as enzimas, 
enquanto temperaturas baixas (por exemplo, 0 °C) preservam sua atividade. 
Temperatura ótima
Vmax
V
Temperatura
Figura 4 – O gráfico é semelhante ao do pH versus velocidade; 
algumas espécies de bactérias encontradas em fontes 
termais toleram temperaturas de até 110 °C
 Observação
Certas bactérias, como Bacillus stearothermophilus (agora chamado 
Geobacillus stearothermophilus), encontradas em pilhas de adubo 
orgânico, crescem otimamente entre 65 °C e 75 °C. Os esporos dessa 
bactéria são utilizados para validar os processos de esterilização nas 
indústrias alimentícia e farmacêutica, sendo uma das principais 
ferramentas da garantia de qualidade, pois controla o funcionamento 
de autoclaves em laboratórios de microbiologia e processos de 
esterilização em geral. Operações de esterilização em que ocorra 
crescimento de esporos sobreviventes nesse indicador biológico (Bacillus 
stearothermophilus), após passagem por autoclave, irão mostrar a 
ineficiência da esterilização
O organismo mais importante a ser destruído em enlatados ou 
em conserva é o microrganismo anaeróbio Clostridium botulinum, 
pequenos bacilos gram-positivos capazes de produzir neurotoxina letal 
muito potente que desencadeia paralisias musculares, podendo levar o 
indivíduo a morte. 
•	 Concentração da enzima: quanto maior a concentração da enzima, maior será a velocidade da 
reação (por exemplo 1 ug de enzima = velocidade, 2 ug = 2 v, 3 ug = 3 v).
17
BIOQUÍMICA METABÓLICA
V
1v
2v
3v
2E1E 3E [E]
Figura 5 – Gráfico da concentração da enzima ([E]) 
versus velocidade (V)
•	 Concentração do substrato: quanto maior a concentração da enzima e do substrato, maior será 
a velocidade da reação.
[S]
V
Vmax/2
KM
maxV
Figura 6 – Gráfico da concentração de substrato ([S]) versus velocidade; 
esse gráfico foi descrito por Leonor Michaelis e Maud Menten, e 
por essa razão é chamado gráfico de Michaelis e Menten
Nesse gráfico podemos verificar que quanto mais aumenta a quantidade de substrato, mais aumenta 
a velocidade da enzima no substrato, quase chegando à velocidade máxima (falamos que tende a 
determinado ponto, que há tendência, ao ponto de velocidademáxima). 
Michaelis e Menten verificaram que há um ponto extremamente importante: é o ponto que converge 
a metade da velocidade máxima (
1
2
 Vmax) para uma quantidade de substrato, que se chama KM (KM = [S]). 
Esse ponto se chama constante de Michaelis-Menten e é característico de cada enzima e pode ser 
usado como uma medida da afinidade da enzima pelo substrato. Quanto menor o KM, mais forte é a 
ligação do substrato pela enzima, ou seja, irá precisar de menor quantidade de substrato para chegar na 
metade da velocidade máxima.
Em seus estudos com cinética enzimática, Michaelis-Menten descrevem o que ocorre numa reação 
enzimática desta forma:
E +S ↔ ES → E + P
18
Unidade I
Analisando a reação, percebemos que a enzima (E) liga-se ao substrato (S) para formar um complexo 
enzima-substrato (ES), que se separa em enzima e produto (P).
Sabendo-se que ocorre um equilíbrio químico, podemos igualar as velocidades e arrumar os 
componentes chegando à equação de Michaelis e Menten, que mostra qual é a velocidade em qualquer 
momento da reação, se soubermos parâmetros como Vmax, KM e [S]:
v
V S
K Sm
= [ ]
+ [ ]
max
A representação gráfica da velocidade da reação em função da concentração de substrato é uma 
hipérbole, onde 
1
2
 da velocidade máxima corresponde ao KM, que é uma determinada concentração de 
substrato ([S]).
1.3 Inibidores da atividade enzimática
Substâncias (que podem ser desde venenos até medicamentos) podem inibir a atividade da enzima. 
Algumas substâncias tóxicas, como pesticidas, agrotóxicos, toxinas de plantas ou animais podem parar 
completamente alguma enzima, e a reação em que ela age fica totalmente prejudicada, ocorrendo 
o bloqueio de uma única reação que afetará toda a sequência de reações, pois não irá ser gerado o 
produto que será substrato da outra reação seguinte. 
Essa inibição enzimática pode ocorrer caso a enzima tenha sofrido alguma mutação e não esteja 
fazendo a catálise corretamente, ou seja, sem controle hormonal ou de metabólitos que possam 
modular sua velocidade. Nesse caso, medicamentos podem fazer essa função e diminuir drasticamente 
sua velocidade, levando o paciente a ter vida normal, pois haverá controle da enzima.
Analisando-se onde e como é feita a ligação entre o inibidor e a enzima, podemos dividir os inibidores 
em dois tipos: reversível e irreversível. Na inibição irreversível, a atividade enzimática é definitivamente 
inativada, pois a ligação desse inibidor com a enzima é do tipo covalente (ligação forte e mais estável), 
alterando a atividade catalítica de forma permanente. Esse inibidor é chamado de suicida, pois vai ser 
degradado junto à enzima quando for o momento dela ser degradada.
 Observação
O íon cianeto (CN−) é inibidor irreversível da enzima citocromo oxidase, 
que é ligada ao processo de respiração celular. Caso inativada, a célula não 
respira e morre.
Muitas mortes e envenenamentos são devidos ao mau uso de agrotóxicos 
com carbamatos e organofosforados que são inibidores potentes da enzima 
19
BIOQUÍMICA METABÓLICA
acetilcolinesterase (enzima que cliva a acetilcolina, neurotransmissor do 
sistema nervoso). Acumulando acetilcolina na fenda sináptica ocorre 
estimulação contínua dos receptores provocando desde lacrimejamento, 
micção, diarreia até paralisia e hipertensão. 
Várias plantas com flores muito bonitas são causadoras de 
envenenamentos do gado brasileiro, como o cafezinho (Palicourea 
marcgravii), uma das plantas tóxicas mais perigosas do Brasil. Também 
é chamado café-bravo, café-do-mato, erva-brava, erva-de-gado, 
erva-de-rato. Essa planta tem ácido monofluoracético, que inibe a enzima 
aconitase do ciclo de Krebs, levando à falência respiratória e cardíaca do 
gado e dos seres humanos.
Na inibição reversível, o inibidor se liga à enzima por ligações fracas, instáveis, que podem ser 
facilmente rompidas, e a enzima volta a catalisar como antes. Nessa inibição iremos estudar a competitiva 
e não competitiva.
Na inibição competitiva, como o próprio nome diz, o inibidor compete com o substrato pelo 
sítio ativo, pois ambos têm uma estrutura muito parecida com a do substrato da enzima, e como 
está em maior quantidade, ele é que toma o espaço no sítio ativo, e dessa forma a enzima não 
catalisa o substrato. Então a afinidade (KM) da enzima para com o substrato irá ser modificada, mas a 
velocidade máxima não.
 Observação
As estatinas, fármacos hipolipemiantes que agem reduzindo os 
níveis plasmáticos de colesterol total e LDL-C colesterol, e que auxiliam 
no tratamento da aterosclerose, são um exemplo de medicamento que 
tem como mecanismo de ação a inibição competitiva da HMG-CoA 
redutase, enzima responsável pela formação de colesterol pelo fígado e, 
consequentemente, pela formação das lipoproteínas plasmáticas, como, 
por exemplo, LDL-C colesterol, diminuindo o processo de formação de 
ateroma. Os pacientes devem periodicamente fazer exames laboratoriais 
para controlar efeitos adversos no fígado ou músculos.
Outros exemplos são o fármaco alopurinol, que é inibidor da 
enzima da síntese de ácido úrico, xantina oxidase, controlando a 
doença gota úrica, e o metotrexato, fármaco antineoplásico que 
impede a síntese de purinas e pirimidinas, e, portanto, DNA e RNA, 
eficaz no tratamento de leucemias, pois inibe competitivamente a 
enzima di-hidrofolato redutase. 
20
Unidade I
Na inibição não competitiva, o inibidor pode ligar-se tanto à enzima (em um sítio que não é o sítio 
ativo) ou ao complexo enzima-substrato. Nesse caso, a ligação do inibidor com a enzima não impede 
que haja a ligação da enzima com o substrato, ou seja, a afinidade não é modificada (KM), mas atrapalha 
na velocidade de catálise bruscamente (muda a velocidade máxima) pois há mudança na forma da 
enzima, impedindo a formação do produto da reação.
 Observação
Como exemplo de inibição não competitiva, podemos citar medicamentos 
do coquetel anti-aids (ou Haart – terapia antirretroviral altamente ativa), 
aprovados pelo FDA: delavirdina (Rescriptor®), efavirenz (Sustiva®) e 
nevirapina (Viramune®), sendo que a nevirapina é um dos poucos fármacos 
utilizados para prevenir a transmissão do HIV de mãe para filho. 
São exemplos de inibidores não nucleosídeos da transcriptase 
reversa do HIV (NNTRs) e afetam a reação que ocorreria no sítio ativo da 
enzima do vírus. 
Existem muitos tratamentos terapêuticos que se baseiam na inibição enzimática. Vários 
antibióticos combatem infecções por bactérias através da inibição irreversível de enzimas desses 
microrganismos. A penicilina, por exemplo, inibe a atividade da enzima transpeptidase, indispensável 
à formação da parede celular bacteriana. Com a inativação dessa enzima, a bactéria não tem 
como fabricar a parede celular, o que impede a sua reprodução. As células animais, por sua vez, 
não utilizam essa enzima em seu metabolismo, por isso a penicilina não causa mal ao organismo 
humano (exceto em situações de alergia). Quando não há mais bactéria, para-se o medicamento. 
1.4 Gráficos de Lineweaver-Burk
Os estudos enzimáticos geralmente são realizados com os gráficos de Michaelis-Menten 
(gráficos de MM), mas, na prática, é difícil obter o valor da velocidade máxima (Vmax) com precisão 
(lembra-se que há tendência de chegar à velocidade máxima?). 
Hans Lineweaver e Dean Burk, analisando o gráfico de MM, perceberam que poderia ser realizada a 
inversão de velocidade 
1
v
 
   e de substrato [ ]
1
S
 
   e dessa forma iria gerar uma reta a partir da curva 
do gráfico de Michaelis Menten. Essa reta corta o eixo da velocidade mostrando o ponto 
1
Vmax
, e dessa 
 
forma esse gráfico tem a grande vantagem sobre o gráfico de MM, pois o valor aparece com muita 
clareza. Da mesma maneira, quando corta o eixo [ ]
1
S
 
  
, teremos o ponto 
M
1
K
−
 e facilmente conseguimos 
saber o valor de KM. 
21
BIOQUÍMICA METABÓLICA
[ ]
1
S
M
1
K
−
1
Vm
1
v
Figura 7 – A linearização do gráfico de Michaelis-Menten gera uma reta que é o gráficode Lineweaver-Burk, 
em que podemos verificar o número exato da velocidade máxima 
1
Vmax
 
   e o KM M
1
K
 −
  
1.5 Enzimas alostéricas e isoenzimas
1.5.1 Enzimas alostéricas
São as chamadas enzimas marca-passo, pois elas controlam a velocidade de todas as reações de 
uma determinada via. Não obedecem à cinética de Michaelis-Menten (a curva da velocidade versus [S] 
é sigmoide (como é possível ver na figura a seguir).
V
[S]
Hipérbole (Michaelis-Menten)
Sigmoide (alostérica)
Figura 8 – Representação das curvas das sigmoide e hipérbole 
de enzimas do tipo Michaelis-Menten e alostérica 
Essas enzimas têm, além do sítio ativo, outro sítio chamado alostérico ou regulatório, em que uma 
substância (hormônio, ATP, NADH, metabólito) pode se ligar, e modificando o sítio ativo pode facilitar 
(ativar) a enzima para uma reação ou atrapalhar a entrada do substrato na enzima (inibir).
1.5.2 Isoenzimas
São enzimas que diferem na sequência de aminoácidos, mas que catalisam a mesma reação química 
em órgãos diferentes. Isso ocorre para que funcione de formas distintas em vários compartimentos 
do corpo, ajustando a velocidade da reação para determinado metabolismo. Podemos citar a creatina 
quinase (ou creatina cinase), o lactato desidrogenase e a fosfatase alcalina.
A creatina quinase é um dímero com dois tipos de subunidades, M (muscular) e B (cerebral). No 
musculoesquelético, as duas subunidades são do tipo M (CPK3 ou CKMM), no cérebro as duas unidades 
são do tipo B (CPK1 ou CKBB), mas no miocárdio encontramos as duas subunidades: M e B (CPK2 
ou CKMB). Consegue-se separar os três tipos por diferentes mobilidades na eletroforese. Essa enzima 
catalisa a formação de energia (ATP) a partir de creatina fosfato gerando creatinina. 
22
Unidade I
A lactato desidrogenase (LD ou LDH) é tetramérica, ou seja, contém 4 subunidades de 2 
tipos diferentes: H, para o coração e M para o musculoesquelético, gerando 5 formas dessas 
isoenzimas: LDH1 (HHHH), presente no coração; LDH2 (HHHM), encontradas no miocárdio e 
nos eritrócitos; LDH3 (HHMM), no cérebro e rim; LDH4 (HMMM); e, por fim, LDH5 (MMMM), 
encontrada no fígado e musculoesquelético. Essa enzima catalisa a reação de piruvato para 
lactato (reversível), dessa forma, podemos dizer que ela será acionada quando não tiver muita 
oferta de oxigênio para a célula.
A fosfatase alcalina pode ser encontrada no osso, no fígado, no intestino e na placenta, durante a 
gravidez. A fosfatase alcalina óssea é marcador da atividade osteoblástica, ou seja, destruição óssea, que 
geralmente ocorre no câncer ósseo. A isoenzima de origem hepática (ALP1) é termoestável, enquanto 
a fração óssea (ALP2) é inativada pelo calor. A determinação laboratorial da fosfatase alcalina, quando 
analisada com outros parâmetros e outras enzimas, pode ajudar no diagnóstico de doenças de ossos ou 
fígado. Essa enzima faz desfosforilação, ou seja, remove grupos fosfato de algumas moléculas, como 
proteínas ou nucleotídeos e atua em pH alcalino.
1.6 Enzimologia clínica
Em algumas doenças, a atividade de certas enzimas é modificada, geralmente aumentadas 
se comparadas ao normal. As enzimas podem ser quantificadas no plasma sanguíneo, líquido 
cefalorraquidiano, urina e exsudatos, e sua atividade deve ser comparada ao valor de referência liberado 
pelos laboratórios que comercializaram o kit de determinação da enzima.
Sua medida colabora com o auxílio diagnóstico nos processos patológicos, pois quando um órgão 
tem alguma alteração (patologia), suas atividades são modificadas e liberadas para o exterior da célula 
e daí para o sangue, como no caso de lesão tecidual provocada por processos patológicos que levam ao 
aumento na permeabilidade celular ou morte da célula.
 Observação
Embora a maioria das enzimas funcione dentro das células, há 
algumas que funcionam no sangue como as relacionadas à formação e 
degradação de coágulos.
Algumas enzimas são rotineiramente medidas em laboratório clínico, como no quadro a seguir:
23
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Quadro 1 – Apresentação de algumas enzimas e relação com algumas patologias
Enzima Patologia relacionada com o aumento no plasma
Amilase Enfermidade no pâncreas, parotidite
Creatina cinase (CK) Enfermidades musculares, cardíacas e cerebrais
Fosfatase ácida Enfermidades na próstata
Fosfatase alcalina Enfermidades hepáticas, doenças ósseas
Lactato desidrogenase (LD) Enfermidade hepática, cardíaca, renal, hemólise
Lipase Enfermidades pancreáticas
Gama glutamil transferase (γ GT) Enfermidades hepáticas
Transaminase glutâmico oxalacética (TGO ou AST) Enfermidades hepáticas, cardíacas, musculares, renais
Transaminase glutâmico pirúvica (TGP ou ALT) Enfermidades hepáticas
A amilase é uma enzima produzida pela glândula parótida ou pelo pâncreas, portanto, caso haja 
aumento dessa enzima no sangue, poderá ser por patologia no pâncreas (por exemplo, pancreatite) 
ou se tiver aumento no tamanho de uma ou mais glândulas salivares (geralmente a parótida, mas 
pode ser também glândulas sublinguais ou submandibulares).
A enzima lipase é produzida no pâncreas e seu aumento no sangue, junto à amilase, denotam 
com certeza problemas pancreáticos. 
Fosfatase ácida é uma enzima produzida na próstata, e quando há aumento nesse local, há 
extravasamento dessa enzima para o sangue. Apesar de ser um bom marcador de problemas 
prostáticos, há uma glicoproteína chamada PSA, que é mais específico e mais sensível.
Gamaglutamiltransferase (γ-GT) é uma enzima hepática, que além de outras funções, transfere 
aminoácidos e grupamento glutamil pela membrana celular para peptídeos. 
TGO e TGP são enzimas encontradas em vários órgãos, mas principalmente no fígado. TGO é 
encontrada dentro das mitocôndrias, enquanto TGP é citoplasmática. Quando há lesão hepática 
é liberada, primariamente, a TGP, e quando essa lesão é grave, por exemplo, com necrose onde as 
organelas são degradadas, a mitocôndria libera TGO no sangue.
Creatina cinase, lactato desidrogenase e fosfatase alcalina já foram explicadas no item Isoenzimas.
1.7 Erros metabólicos hereditários
Os erros inatos do metabolismo (EIM) ocorrem quando uma determinada enzima não é produzida 
corretamente, geralmente por mutação no DNA que se prolifera para o RNAm e a proteína (enzima). 
Esse defeito genético que levou a um defeito enzimático pode até interromper uma via metabólica, e 
os produtos dessa via não serão sintetizados, levando às doenças metabólicas hereditárias (DMH), que 
correspondem a cerca de 10% de todas as doenças genéticas.
24
Unidade I
Geralmente ao nascer, as crianças portadoras com EIM parecem normais e algum fator externo 
inicia as manifestações agudas diagnosticadas em laboratório clínico. Dependendo do erro inato do 
metabolismo e da substância acumulada, tem-se a terapêutica que vai desde dieta até transplante 
de medula óssea.
1.7.1 Fenilcetonúria e albinismo
A fenilcetonúria é uma doença genética, autossômica e recessiva, em que a enzima fenilalanina hidroxilase 
está mutada e dependendo do tipo de mutação poderá ocorrer a ausência ou deficiência desta enzima, que 
não faria a transformação da fenilalanina em tirosina e, dessa forma, a via ficaria toda prejudicada. 
• Fenilalanina
• Tirosina
• L-Dopa
• Dopamina
• Norepinefrina
• Epinefrina
Fenilalanina hidroxilase
Figura 9 – Esquema da transformação de fenilalanina até adrenalina
Com esse aumento das moléculas de fenilalanina do sangue, ocorre a transformação destas em ácido 
fenilpirúvico, que pode ir para a urina pelo sangue e para outros órgãos, mostrando-se tóxica, inclusive 
no cérebro. Caso a doença não seja diagnosticada com o teste do pezinho (do Programa Nacional de 
Triagem Neonatal do Ministério da Saúde), seu início poderá ser manifestado clinicamente em torno 
do 3o ou 4o mês de vida, quando a criança começa a apresentar atraso global do desenvolvimento 
neuropsicomotor, irritabilidade ou apatia, convulsões, coceiras crônicas, coloração esbranquiçada na 
pele (hipopigmentaçãocutânea), e se não tratada, chega ao retardo mental.
 Observação
Adoçantes artificiais, como sacarina, ciclamato de sódio, aspartame e 
outros, são usados por diabéticos para substituir o açúcar, mas pessoas 
que querem emagrecer utilizam esses produtos também. Alimentos light 
são aqueles que têm uma redução de 25% de um ingrediente em relação 
ao original. Alimentos diet são aqueles que não têm algum componente 
nutricional, como gordura ou açúcar. Dessa forma, diabéticos não deveriam 
consumir produtos light e sim diet. 
25
BIOQUÍMICA METABÓLICA
O aspartame (criado nos Estados Unidos em 1965) é formado pela 
união de dois aminoácidos: ácido aspártico e fenilalanina, resultando 
em um produto doce que substitui o açúcar, mas fenilcetonúricos não 
podem ingerir, pois já possuem fenilalanina no organismo, o que agravaria 
muito sua condição 
Caso faça corretamente a dieta livre de fenilalanina, a criança pode ter desenvolvimento e expectativa 
de vidas normais.
1.7.2 Albinismo
O albinismo provém de falha na produção de melanina. Para que ocorra, tanto o pai como a 
mãe irão passar os genes defeituosos para os filhos (herança autossômica recessiva). Sua natureza 
genética afeta a atividade da enzima tirosinase, podendo ser classificado em: tirosinase-negativo 
(quando não há produção de melanina) e tirosinase-positivo (quando há pequena produção de 
melanina), e por consequência, ausência parcial ou total de pigmentos na pele, nos cabelos e nos 
olhos. Esse pigmento serve como barreira natural contra as radiações solares e sua falta pode 
provocar fotossensibilidade, queimaduras e câncer de pele. Não compromete o desenvolvimento 
físico e mental de seus portadores. 
O albinismo pode ocorrer também em animais (que sofrem mais facilmente o ataque de predadores 
e da energia solar) e plantas (que não produzem pigmento clorofila e vivem com o armazenamento de 
substâncias energéticas que estão presentes nas sementes).
• Fenilalanina
• Tirosina
Tirosinase
Tirosinase
• L-Dopa
Melanina
Figura 10 – Esquema da produção de melanina e criança da raça negra e albina
26
Unidade I
 Lembrete
O albinismo acomete seres humanos, animais e plantas. 
1.7.3 Galactosemia
É a deficiência em enzimas que são usadas na conversão da galactose no sangue, entre elas a 
galactose-1-fosfato-uridil transferase devido à herança autossômica recessiva. Após a amamentação, 
aparecem vômitos, hepatomegalia, crescimento deficiente, letargia, diarreia e disfunção renal, que levam 
à acidose metabólica. A restrição da galactose da dieta, que tem como fonte principal o carboidrato 
lactose, é o tratamento principal.
1.7.4 Doença de von Gierke ou glicogenose tipo I 
Esse distúrbio metabólico hereditário autossômico recessivo leva ao acúmulo de glicogênio por 
causa da deficiência da enzima glicose-6-fosfatase, que é responsável por liberar glicose a partir do 
glicogênio (glicogenólise), acumulando-o no fígado (leva a hepatomegalia) e nos rins (nefromegalia), 
podendo acarretar convulsões, irritabilidade, tremores, desmaios. O diagnóstico ocorre por hipoglicemia, 
aumento de ácido láctico, colesterol, ácidos graxos, triglicérides, fosfolípides e ácido úrico. O tratamento 
é a prevenção da hipoglicemia e da acidose láctica, sendo que a dieta deve ter alimentos ricos em 
glicose ou amido. 
1.7.5 Cretinismo
A ausência do hormônio tiroxina (hormônio proteico com moléculas de iodo) afeta o amadurecimento 
cerebral, levando à deficiência mental pelo hipotireoidismo congênito, que pode ser por deficiência 
enzimática durante o desenvolvimento do hormônio da tireoide. É possível identificar a doença por 
meio do teste do pezinho.
Epiglote
Cartilagem tireóidea
Glândulas 
paratireóideas 
superiores
Glândula tireóidea
Glândulas 
paratireóideas inferiores
Traqueia
Figura 11 – Desenho esquematizado da tireoide
27
BIOQUÍMICA METABÓLICA
2 CARBOIDRATOS
Por que nos alimentamos? Nos alimentamos para gerar energia para nossas células. E de que modo 
nossas células produzem energia? Elas produzem energia na forma de adenosina trifosfato (ATP) a partir 
da oxidação de macronutrientes (carboidratos, lipídios e proteínas) por meio de reações que constituem 
o metabolismo. Essas reações de degradação (catabolismo) dos macronutrientes em moléculas menores 
e de construção (anabolismo) que permitem a formação de macromoléculas são reguladas por enzimas, 
vitaminas, sais minerais e hormônios. Então estudaremos como essas reações químicas de conversão de 
uma molécula em outra ocorrem em nossas células.
Metabolismo
Anabolismo
Construção de moléculas 
complexas a partir de 
moléculas simples
Consumo de ATP
Degradação de moléculas 
mais complexas em 
moléculas simples
Produção de ATP
Catabolismo
Figura 12 – Interdependência do anabolismo e do catabolismo
Em bioquímica estrutural, cita-se como exemplo a ingestão de um café da manhã com pão, biscoitos, 
bolo, mel e leite. Já sabemos como esses carboidratos são classificados quanto à complexidade, agora 
iremos compreender a sua digestão até que possam atingir a corrente sanguínea e serem utilizados por 
todas as células do organismo. Por questões didáticas, iremos estudar a digestão dos macronutrientes 
de forma individualizada, mas ressaltamos que estes são digeridos ao mesmo tempo, às vezes não 
compartilham o mesmo local de digestão e demandam enzimas distintas. 
2.1 Digestão dos carboidratos
Na cavidade bucal, o amido é degradado em dextrinas de amido pela enzima alfa-amilase (ptialina), 
que quebra as ligações α-1,4 da molécula de amido. No intestino, as moléculas de dextrina de amido 
continuam a ser degradadas pela amilase pancreática em moléculas de maltose. E a maltose é hidrolisada 
em duas moléculas de glicose. A glicose (monossacarídeo) pode ser absorvida para a corrente sanguínea 
através das células do intestino delgado. 
A digestão da sacarose (dissacarídeo) ocorre no intestino delgado na presença da enzima sacarase 
e origina produtos como glicose e frutose (monossacarídeo), que são absorvidos para a corrente 
sanguínea. O leite contém outro açúcar, a lactose, que também é um dissacarídeo, e a degradação 
depende da lactase. Nesse caso, os produtos gerados são glicose e galactose. E a digestão da frutose? 
É um monossacarídeo, então ela é prontamente absorvida pelas células intestinais.
28
Unidade I
Lactose
Lactose
Glicose
Glicose
Galactose
Glicose
Amido
Maltose
Sacarose
Sacarose
Glicose
Frutose
Lactase SacaraseAmilase pancreática
α-amilase
Dextrinas de amido
Maltase+
+
+
Moléculas 
simples 
absorvidas
Figura 13 – Digestão de carboidratos
 Saiba mais
Alguns indivíduos apresentam intolerância à lactose. A sua má absorção 
ocorre em virtude da inatividade ou ineficiência da lactase. Os indivíduos 
intolerantes à lactose apresentam flatulência, dores abdominais e diarreia. 
Vale a pena a leitura do artigo:
DENG, Y. et al. Lactose intolerance in adults: biological mechanism 
and dietary management. Nutrients, v. 7, n. 9, 8020-8035, 18 set. 2015. 
Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4586575/
pdf/nutrients-07-05380.pdf. Acesso em: 29 jun. 2020.
2.2 Transportadores de glicose
Uma vez na corrente sanguínea, como a glicose entra nas células? Ela não pode difundir-se 
através dos poros da membrana, pois é muito grande. Seu peso molecular é de 180 kDa e o máximo 
das partículas permeáveis é cerca de 100 kDa. Existem dois tipos de mecanismos de transporte de 
glicose através da membrana: facilitado, mediado por transportadores de membrana específicos 
(GLUT, do inglês glucose transporter), e o cotransporte, com o íon sódio (SGLT, do inglês sodium 
glucose transporter).
29
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Glicose
Glicose
Célula
Transportador 
de glicose
Sódio-potássio 
ATPase
Na+
Na+
Na+
K+
K+
Figura 14 – Transportador de glicose
Existe uma família de transportadores (atualmente é proposta a existência de doze tipos de 
transportadores) que diferem quanto às características funcionais e distribuiçãotecidual e que podem 
transportar outros monossacarídeos, com estruturas semelhantes à da glicose, incluindo, especialmente, 
a galactose. A maioria das células expressa um número diferente de GLUTs em proporções distintas. E a 
atividade dos GLUTs pode ser regulada ou não pela insulina. Assim, a quantidade de glicose passível de se 
difundir para o interior da maioria das células, na ausência de insulina, é insuficiente para o metabolismo 
energético. Nessas células, o transporte de glicose é dependente de insulina (ver figura a seguir). Nos 
hepatócitos e nos neurônios, a entrada de glicose também é mediada pelos GLUTs, entretanto, não é 
dependente de insulina.
Insulina
Receptor 
de insulina
Glicose
Insulina 
ligada ao 
receptor
Transportador 
de glicose 
aberto
Transportador 
de glicose 
fechado
Célula Célula
Figura 15 – Entrada de glicose na célula mediada pela insulina
No epitélio intestinal e tubular renal, o transporte de glicose ocorre contra gradiente e acoplado 
ao sódio na membrana apical das células através dos cotransportadores (SGLT1-SGLT2), com posterior 
difusão facilitada para o interstício através de GLUTs presentes na membrana basolateral. 
30
Unidade I
Vejamos as características de alguns GLUTs:
•	 O transportador de glicose tipo 1 (GLUT1) está amplamente distribuído pelas células, e realiza 
o transporte basal de glicose celular. Está presente nos tecidos fetais, mas sua expressão está 
diminuída nos tecidos adultos. Não tem atividade alterada pela presença da insulina.
•	 O transportador de glicose tipo 2 (GLUT2) está presente nos hepatócitos, células β pancreáticas, 
mucosa intestinal e rins. Possui alta afinidade com a glicose e não tem atividade modulada pela 
insulina. As células β pancreáticas detectam a variação da glicemia e iniciam automaticamente o 
controle da secreção de insulina, e em reposta o fígado capta ou libera glicose.
•	 O transportador de glicose tipo 4 (GLUT4) é o mais abundante e está nas membranas celulares do 
musculoesquelético, cardíaco e tecido adiposo. É dependente de insulina.
•	 O transportador de glicose tipo 5 (GLUT5) é uma proteína transportadora de frutose, com pequena 
ou nenhuma afinidade pela glicose.
Desse modo, uma vez dentro das células, a glicose será utilizada com diferentes finalidades, 
dependendo do estado metabólico do organismo, ou seja, absortivo, pós-absortivo ou em jejum. 
A variação da glicemia (quantidade de glicose na corrente sanguínea) determina quais hormônios são 
produzidos e quais reações químicas estão favorecidas. 
Agora iremos estudar as vias metabólicas correspondentes ao metabolismo dos carboidratos.
2.3 Glicólise
No balanço geral da glicólise (C6H12O6), ela produz duas moléculas de piruvato ou ácido pirúvico 
(C3H4O3), duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH, mas isso ocorre numa sequência de reações 
no citosol das células.
Glicose
2 Piruvato
10 reações
NAD+
2NADH
2ATP
ADP + Pi
Figura 16 – Esquema simplificado da glicólise
31
BIOQUÍMICA METABÓLICA
O ácido pirúvico é um composto orgânico que contém três átomos de carbono (C3H4O3). Dissocia-se 
em meio aquoso e forma o ânion piruvato, que é a forma sob a qual participa dos processos metabólicos.
C C
O O
O O
OH O–
H+
C C
CH3
Ácido pirúvico Piruvato
CH3
Figura 17 – Diferença entre ácido pirúvico e piruvato
 Observação
ATP é uma sigla usada para indicar a molécula de adenosina trifosfato 
(adenosine triphosphate). A molécula de ATP é formada por uma base 
nitrogenada adenina, uma ribose e por três grupos fosfato. A adenina 
ligada à ribose é chamada adenosina. Quando a adenosina está ligada a 
apenas dois grupos fosfato, temos a adenosina difosfato (ADP). 
O O O
P P P CH2
–O O O
H H
O
H
ATP
H
OH OH
O– O– O–
N N
NN
NH2
O O
P P CH2
–O O
H H
O
H
ADP
H
OH OH
O– O–
N N
NN
O
NH2
Figura 18 – Moléculas de ATP e ADP
Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH), em inglês (nicotinamide adenine dinucleotide) é 
uma coenzima que pode estar no estado: NAD+ (oxidado) ou NADH (reduzido).
32
Unidade I
H H
O
N
O
N+
NH2 NH2
Ribo Ribo
ADP ADP
NAD+ + H+ + 2e+ NADH
Redução
Oxidação
H
Figura 19 – Molécula de NADH; ribose (Ribo)
•	 Reação 1: uma vez dentro da célula, a glicose é modificada para que não possa sair. E isso é 
possível a partir da reação de fosforilação pelo ATP, formando a glicose-6-fosfato. Essa reação é 
catalisada pela enzima hexoquinase ou glicoquinase (ver figura a seguir). O fosfato adicionado 
à glicose confere carga negativa à glicose e assim não permite que ela passe pela membrana 
plasmática. O magnésio é o cofator dessa reação.
CH2OH
Glicose Glicose-6-fosfato
H
H
OH
OH
OH
OH
6
5
4 1
23
H
H
O
CH2O
– P
H
H
OH
OH
OH
OH
6
5
4 1
23
H
H
O
Hexoquinase
ou
glicoquinase
ATP ADP
Figura 20 – Conversão de glicose em glicose-6-fosfato
O P dentro do círculo que aparece nas moléculas corresponde ao grupo fosfato PO4
-3. E a seta para 
cima indica que o ATP está sendo consumido na reação, e a seta para baixo indica que o ADP está sendo 
formado pela reação.
A seta única da reação (→) indica que esta é irreversível. E quando a reação é reversível, pode ser 
representada pelas seguintes setas: ↔ ou ← 
→
•	 Reação 2: ocorre a isomerização da glicose à frutose. Isso é possível pela ação da enzima 
fosfoglicoisomerase, que transforma a aldose da glicose em uma cetose. 
Fosfoglicoisomerase
CH2O
– P
H
H
OH
OH
OH
OH
6
5
4 1
23
H
H
O
P –OCH2 CH2OH
H
HOH
HO OH
5
4
2
3
Glicose-6-fosfato Frutose-6-fosfato
O
16
Figura 21 – Conversão de glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato
33
BIOQUÍMICA METABÓLICA
•	 Reação 3: a frutose-6-fosfato é então fosforilada pelo ATP e se transforma em frutose-1,6-bisfosfato 
com o auxílio da fosfofrutoquinase (FFK). Essa enzima é alostérica e é um dos pontos de regulação 
da glicólise. O magnésio é o cofator dessa reação.
Fosfofrutoquinase
–OCH2 –OCH2CH2OH CH2O–
H H
H HOH OH
HO HOOH OH
5 5
6 6
4 4
2 2
1 1
3 3
Frutose-6-fosfato
ATP ADP
Frutose-1,6-bifosfato
O O
Figura 22 – Conversão de frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato
•	 Reação 4: a frutose-1,6-bisfosfato é clivada em duas moléculas: di-hidroxiacetona fosfato e 
gliceraldeído-3-fosfato. Essa reação é catalisada pela aldolase. 
P –OCH2 CH2O – P
H
HOH
HO OH
5
6
4
2
1
3
Frutose-6-fosfato
O
Aldolase
H
H
C
C
C
CH2O
CH2O
CH2OH
O
O
OH
Di-hidroxiacetona fosfato
Gliceraldeído 3-fosfato
+
P
P
Figura 23 – Quebra da frutose-1,6-bifosfato em gliceraldeído-3-fosfato e di-hidroxiacetona fosfato
•	 Reação 5: apesar de serem formadas duas moléculas, é o gliceraldeído-3-fosfato que é 
utilizado na continuação da glicólise; por isso é necessário que a di-hidroxiacetona seja 
interconvertida a gliceraldeído-3-fosfato. Essa isomerização é catalisada pela triose-fosfato 
isomerase. Observe que existe uma seta com duplo sentido na isomerização, isso indica que 
o gliceraldeído-3-fosfato também pode ser convertido em di-hidroxiacetona, mas para que 
isso não ocorra, ele é prontamente consumido, e a conversão da di-hidroxiacetona para 
aldeído é favorecida. 
34
Unidade I
C
CH2O
CH2OH
O
Di-hidroxiacetona fosfato
P H
H
C
C
CH2O
O
OH
Gliceraldeído 3-fosfato
P
Triose-fosfato
isomerase
Figura 24 – Isomerização da di-hidroxiacetona fosfato
•	 Reação 6: a molécula de gliceraldeído-3-fosfato é transformada em 1,3-disfosfoglicerato 
(1,3-BPG), em uma reação catalisada pelo gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. Observe 
que uma molécula de NAD+ (coenzima no estado oxidado) foi reduzida a NADH (coenzima no 
estado reduzido). 
H
H
C
C
CH2O
O
OH
Gliceraldeído 3-fosfato 1,3–difosfoglicerato
P
H
C
C
CH2O
O
O
OH
P
PGliceraldeído 3–fosfato
desidrogenase
Pi
NAD+ NADH
Figura 25 – Conversão de gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-difosfoglicerato
•	 Reação 7: é a primeira vez que forma um ATP. O 1,3-disfosfoglicerato se converte em 
3-fosfoglicerato, em uma reação catalisada pelo fosfoglicerato quinase (vejafigura a seguir). 
A fosforilação ocorreu com a transferência do grupo fosfato diretamente do substrato. Essa reação 
forma 2 ATP por molécula de glicose. 
H
COO–
C
CH2O
OH
3-fosfoglicerato1,3–difosfoglicerato
P
H
C
C
CH2O
O
O
OH
P
P Fosfoglicerato 
quinase
ADP ATP
Figura 26 – Conversão do 1,3-difosfoglicerato em 3-fosfoglicerato
•	 Reação 8: o fosfato do 3-fosfoglicerato é transferido do carbono 3 para o carbono 2, formando 
o 2-fosfoglicerato. Isso ocorre por que o composto 3-fosfoglicerato possui baixo potencial de 
transferência de substrato (veja figura a seguir). Para aumentar o seu potencial, o fosfato passa 
da posição 3 para a posição 2.
35
BIOQUÍMICA METABÓLICA
H
COO–
C
CH2O
OH
3-fosfoglicerato
P
H
COO–
C
CH2OH
O
2-fosfoglicerato
P
Fosfoglicerato 
mutase
Figura 27 – Mudança do radical fosfato da posição 3 para a posição 2
•	 Reação 9: para aumentar ainda mais seu potencial de transferência de fosfato, o 2-fosfoglicerato 
se transforma em fosfoenolpiruvato.
H
COO–
C
CH2OH
O
2-fosfoglicerato
P
Fosfoenolpiruvato
COO–
C
CH2
O P
Enolase
Figura 28 – Formação do fosfoenolpiruvato
•	 Reação 10: o fosfoenolpiruvato se transforma em piruvato por ação da piruvato quinase (veja 
figura a seguir). Nessa reação, formam-se 2 ATP a partir do substrato. Essa reação é irreversível, 
devido ao alto valor de ΔG.
Fosfoenolpiruvato
COO–
C
CH2
O P Piruvato quinase
ADP ATP
Piruvato
C
C
CH3
O
O
O–
Figura 29 – Formação do piruvato
Após o estudo individual das reações, podemos agrupá-las em dois momentos distintos: a fase 
preparatória da glicose e a de produção de energia. 
A fase preparatória da glicólise inicia-se na glicose e origina gliceraldeído-3-fosfato e 
di-hidroxiacetona. Nessa fase são gastos ATPs em duas fosforilações. Essa fase termina com a quebra da 
hexose em duas trioses. 
36
Unidade I
Glicose
Glicose 6-fosfato
Frutose 6-fosfato
Frutose 1,6-dfosfato
Gliceraldeído
3-fosfato
Di-hidroxiacetona 
fosfato
Hexoquinase ou glicoquinase 
Gasto de ATP
Fosfoglicoisomerase
Fosfofrutoquinase 
Gasto de ATP
Fase preparatória
Aldose
Gliceraldeído 
3-fosfato
Triose-fosfato 
isomerase
Gasto de 2 moléculas de ATP
Figura 30 – Fase preparatória da via glicolítica
Na de produção de energia: do gliceraldeído-3-fosfato até piruvato ocorrem duas reações de 
fosforilação em nível de substrato. Isso significa que a reação transfere não só energia livre ao ADP, mas 
também o próprio fosfato, necessário à síntese de 1 ATP.
2 (gliceraldeído 3-fosfato)
2 (1,3-difosfoglicerato)
2 (3-fosfoglicerato)
2 (2-fosfoglicerato)
2 (2-fosfoenolpiruvato)
2 (Piruvato)
Gliceraldeído 3-fosfato 
desidrogenase
Produção de 2NADH
Fosfoglicerato quinase
Produção de 2 ATP
Fosfoglicerato 
mutase
Enolase
Piruvato 
Quinase
Produção de 2 ATP 
Fase de produção 
Produção de 2 moléculas de 
ATP e de 2 moléculas de NADH
Figura 31 – Fase de produção de energia
37
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Observe que são formadas duas moléculas de NADH, que é um aceptor intermediário dos elétrons 
formados nas reações de oxidação da via. O NADH é constantemente regenerado. E quando isso ocorre? 
Nas próximas etapas de metabolização do piruvato.
O piruvato possui três destinos distintos dependendo da presença ou ausência de oxigênio. Na 
presença de oxigênio (aerobiose), o piruvato produz dióxido de carbono, e em aerobiose os produtos 
podem ser etanol ou ácido lático.
Glicose
2 Piruvato
2 Acetil-CoA
2 Lactato2 Etanol + 2CO2
4CO2 + 4H2O
Glicose
Condições 
aeróbias
Condições 
anaeróbias
Condições 
anaeróbias
Ciclo de Krebs
Figura 32 – Destinos do piruvato nas células na presença ou ausência de oxigênio
Na respiração anaeróbica, ou fermentação, ocorre uma série de reações de degradação da glicose 
para a obtenção de energia sem a utilização de O2. Esse processo irá ocorrer no citoplasma das células 
e a formação de ATP não é eficiente, ou seja, menor quantidade de ATP é produzida em comparação com a 
respiração aeróbica. Nesses casos, um mol de glicose irá gerar somente dois mols de ATP. Existem dois 
tipos de fermentação: alcoólica e láctica (vejas as figuras a seguir).
C6H12O6
Glicólise
2 +4H+ + 4e– → +2CO2
Ácido pirúvico
Álcool etílico
(Etanol)
O
C
C
C
O
H3
OH
OH
CH2
CH3
Figura 33 – Fermentação alcoólica
38
Unidade I
C6H12O6
Glicólise
2 2+4H+ + 4e– →
Ácido pirúvico Ácido lático
O
C
C
CH3
O
OH
O
C
CH
CH3
OH
OH
Figura 34 – Fermentação lática
Na fermentação alcoólica que ocorre principalmente nas leveduras e em vários outros 
microrganismos, é possível a produção de vinho e cerveja, por exemplo. Na primeira etapa, o piruvato 
é descarboxilado pela ação da piruvato descarboxilase, gerando aldeído acético, que na sequência é 
reduzido a etanol pela ação da enzima álcool desidrogenase, com a concomitante formação de NAD+, 
por meio da regeneração de um NADH.
Na respiração aeróbica, o processo é mais eficiente e acontece nas mitocôndrias das células. Vamos 
relembrar a estrutura dessa organela.
Matriz ou 
estroma
Crista 
mitocondrial
Membrana 
externa
Membrana 
interna
Ribossomo
Figura 35 – Mitocôndria
Nessa forma de obtenção de energia, ocorre a produção de 38 mols de ATP com apenas 1 mol de glicose. 
Quase todos os seres vivos utilizam a respiração celular aeróbica como processo de obtenção de energia para 
suas diversas atividades.
39
BIOQUÍMICA METABÓLICA
2.4 Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs (CK) também é conhecido como ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou ciclo do ácido 
cítrico e ocorre na matriz mitocondrial. É uma sequência de reações nas quais acontece a oxidação de 
moléculas e como consequência ocorre a liberação de elétrons que serão utilizados na cadeia respiratória 
para a obtenção de ATP. A representação das reações está em forma de um ciclo.
Cada volta do ciclo de Krebs produz 3 moléculas de NADH, 1 FADH2 e 1 GTP. Entretanto, quando uma 
molécula de glicose inicia a glicólise aeróbia, são geradas 2 moléculas de piruvato, que se convertem em 
acetil-CoA e, por isso, consideramos que duas moléculas de acetil-CoA iniciam esse ciclo.
Acetil-CoA
Oxaloacetato Citrato
IsocitratoMalato
Fumarato
Succinato
α-cetoglutarato
Succinil-CoA
Figura 36 – Intermediários do ciclo de Krebs
 Saiba mais
O funcionamento do ciclo de Krebs foi descrito pelo biólogo, médico 
e químico alemão Hans Adolf Krebs, o que lhe rendeu o Prêmio Nobel em 
1953. Você pode conhecer sua história na indicação a seguir:
HANS KREBS. Biográfico. The Nobel Prize. Nobel Media AB, 2020. 
Disponível em: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1953/krebs/
biographical/. Acesso em: 30 jun. 2020.
40
Unidade I
Figura 37 – Hans Adolf Krebs
É importante que o processo global de produção de energia que está na forma de moléculas de NADH 
e FADH2 seja compreendido. Agora observe em quais etapas ocorrerá a produção dessas coenzimas no 
estado reduzido.
Acetil-CoA
NADH
FADH2 NADH
NADH
CO2
CO2
GTP
Oxaloacetato Citrato
IsocitratoMalato
Malato
desidrogenase
Succinato
desidrogenase
Isocitrato
desidrogenase
Aconitase
Citrato sintase
Succinil-CoA
sintetase
Complexo 
α-cetoglutarato 
desidrogenase
Fumarase
Fumarato
Succinato
α-cetoglutarato
Succinil-CoA
Figura 38 – Produção de coenzimas (NADH e FADH2), GTP e CO2 no ciclo de Krebs
Para que ocorra o ciclo de Krebs, é necessário que a molécula de piruvato sintetizada na glicólise seja 
transformada em acetil-CoA na mitocôndria por ação da piruvato desidrogenase. 
41
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Piruvato
C
C
CH3
O
O
O–
Acetil-CoA
Coenzima A
C
CH3
O
CO2
CoA NAD+ NADH
Figura 39 – Conversão de piruvato em acetil-CoA
Agora vejamos detalhadamente as oito reações que compõem o ciclo de Krebs.
•	 Reação 1: síntese do citrato. O acetil-CoA inicia o ciclo de Krebs, reage com o oxaloacetato, 
na presença do citrato sintase e forma citrato. Observe a soma de carbonos. O citrato tem seis 
carbonos, quatro carbonos provenientes do oxaloacetato e dois carbonos do acetil-CoA.Acetil-CoA
Coenzima A
C
CH3
O
Oxaloacetato
Coenzima A
Citrato 
sintase
H2O
CH2
C
COO–
COO–
O
Citrato
C
C
H2C
H2C COO
–
COO–HO
COO–H+
Figura 40 – Formação do citrato
•	 Reação 2: isomerização do citrato em isocitrato. O citrato formado é então isomerizado a 
isocitrato, o que facilita sua descarboxilação em uma reação catalisada pela aconitase.
Aconitase
Citrato
C
C
H2C
H2C COO
–
COO–HO
COO–H
Isocitrato
C
C
OH
H2C COO
–
COO–HO
COO–H
Figura 41 – Isomerização do citrato
•	 Reação 3: descarboxilação oxidativa do isocitrato. O isocitrato formado sofre descarboxilação, 
catalisada pelo isocitrato desidrogenase, para formar o α-cetoglutarato. Utiliza o NADH como 
transportador de dois hidrogênios liberados na reação, havendo o desprendimento de uma 
molécula de CO2.
42
Unidade I
Isocitrato 
desidrogenase
CO2
NAD+ NADH
Isocitrato
C
C
OH
H2C COO
–
COO–HO
COO–H
α-cetoglutarato
C
C
O
H2C COO
–
HH
COO–
Figura 42 – Descarboxilação oxidativa do isocitrato
•	 Reação 4: descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato a succinil-CoA. O a-cetoglutarato também 
sofre descarboxilação, catalisada pelo complexo a-cetoglutarato desidrogenase, formando um 
intermediário, o succinilcoenzima-A (succinil-CoA). Esse complexo também utiliza o NADH como 
transportador de dois hidrogênios liberados na reação, havendo o desprendimento de mais uma 
molécula de dióxido de carbono.
Complexo de α-cetoglutarato 
desidrogenase
CoA-SH
NAD+ NADH
Succinil-CoA
C
C
O
H2C COO
–
H + CO2H
S-CoA
α-cetoglutarato
C
C
O
H2C COO
–
HH
COO–
Figura 43 – Descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato
•	 Reação 5: formação de um GTP a partir do substrato. A enzima succinil-CoA catalisa a quebra da 
succinil-CoA, o que permite a liberação de energia na forma de um GTP (figura anterior). O GTP 
pode transferir o seu Pi para um ADP, formando um ATP. Essa é a única etapa do ciclo em que 
ocorre a formação de um composto pronto de alta energia.
Succinil-CoA
Isocitrato 
desidrogenase
Coenzima A
GDP GTP
Succinato
C
C
H2C COO
–
COO–
HH
H HC
C
O
H2C COO
–
HH
S-CoA
Figura 44 – Formação de GTP
•	 Reação 6: desidrogenação do succinato. É formado o fumarato, pela ação do succinato 
desidrogenase, que utiliza o FADH2 como transportador de dois hidrogênios liberados na reação. 
A coenzima A retorna ao pool inicial da mitocôndria. E finalmente ocorrem reações que permitem 
43
BIOQUÍMICA METABÓLICA
a regeneração do oxaloacetato. O succinato sofre uma série de reações de oxidação, hidratação e 
uma segunda oxidação para a formação do oxaloacetato.
Fumarato
Succinato 
desidrogenase
FAD FADH2
Succinato
C
C
H2C COO
–
COO–
HH
H H C
C
O
COO–
H
H
Figura 45 – Desidrogenação do succinato
•	 Reação 7: hidratação do fumarato. A fumarase catalisa a hidratação do fumarato e ocorre a 
produção do malato.
Fumarato
Fumarase
Malato
C
C
COO–
COO–
HH
H OHC
C
COO-
COO–
H
H
Figura 46 – Hidratação do fumarato
•	 Reação 8: desidrogenação do malato. A malato desidrogenase catalisa a oxidação do malato em 
oxalacetato e utiliza o NADH como transportador de dois hidrogênios liberados na reação.
Malato
desidrogenase
Malato
C
C
COO–
COO–
HH
H OH
Oxaloacetato
C
C
O
H
COO–
COO–
H
NAD+ NADH
Figura 47 – Desidrogenação do malato
Agora, vamos entender a quantidade de moléculas de ATP, NADH e FADH2 produzidas considerando 
uma molécula de glicose em glicólise aeróbia.
44
Unidade I
Quadro 2 – Produtos formados a partir de uma 
molécula de glicose em glicólise aeróbia
Etapa Combustão aeróbia de 1 molécula de glicose
Glicólise 2 ATP2 NADH
Conversão do piruvato em acetil-AcoA 2 NADH
Ciclo de Krebs
6 NADH
2 FADH2
2 GTP
 Lembrete
Cada volta do ciclo de Krebs produz 3 moléculas de NADH, 1 FADH2 
e 1 GTP. Entretanto, quando uma molécula de glicose inicia a glicólise 
aeróbia, são geradas 2 moléculas de piruvato. Estas se convertem em acetil-
CoA e por isso consideramos que duas moléculas de acetil-CoA iniciam 
o ciclo de Krebs.
E como a atividade do ciclo de Krebs é controlada? A partir da razão NAD/NADH, que, por sua vez, 
é dependente da quantidade de ADP e ATP celular. Além disso, algumas enzimas do ciclo também são 
reguladas, como é o caso do citrato sintetase, que é inibido alostericamente pelo ATP, e do isocitrato 
desidrogenase, que é ativado pelo ADP e inativado pelo ATP e o NADH. A succinato desidrogenase é 
inibida pelo oxaloacetato, e a sua disponibilidade é controlada pela malato desidrogenase, que depende 
da razão NADH/NAD. 
Você deve ter percebido que no ciclo de Krebs houve produção de muitas moléculas de NADH e 
FADH2, mas como elas irão originar ATP? Essa produção irá acontecer na cadeia respiratória, que é nosso 
próximo assunto.
2.5 Cadeia respiratória
Os componentes da cadeia respiratória são denominados complexos (I, II, III e IV) e estão 
localizados na membrana interna da mitocôndria. Na figura a seguir estão representados: o complexo I 
(NADH-ubiquinona oxidorredutase), o complexo II (succinato-ubiquinona oxidoreductase), o 
complexo III (ubiquinol-citocromo-c oxidoreductase) e, finalmente, o complexo IV (citocromo-c oxidase). 
Os complexos I e II estão conectados pela coenzima Q (CoQ), e o citocromo c conecta os complexos III e IV.
45
BIOQUÍMICA METABÓLICA
I
II
IVIII
CoQ
C
Espaço intermembranas
Matriz mitocondrial
Membrana 
interna
Figura 48 – Representação esquemática dos complexos da cadeia respiratória 
mitocondrial; complexos I, II, III e IV, coenzima Q (CoQ) e citocromo C
Os complexos I, III e IV funcionam como uma bomba de prótons. Estes acumulam-se no espaço 
intermembranas e geram uma diferença de potencial eletroquímico, que é utilizado pela ATP sintase 
na formação de ATP, a partir de ADP e Pi. Esses componentes, bem como a bomba de ATP sintetase, 
formam o sistema de fosforilação oxidativa que sintetiza ATP. A função geral da cadeia respiratória 
é a oxidação de NADH e FADH2, provenientes das diversas vias metabólicas (carboidratos, lipídios e 
proteínas), bem como o transporte de equivalentes reduzidos ao longo de uma série de transportadores 
para o aceitador final, o oxigênio. Como os elétrons são transportados ao longo da cadeia? Os elétrons 
ao serem transportados, e muitos dos complexos, utilizam a energia para bombear prótons da matriz 
mitocondrial para o espaço intermembranar, formando um gradiente de prótons.
Todos os elétrons que entram na cadeia de transporte vêm das moléculas de NADH e FADH. O NADH 
doa eficientemente seus elétrons em reações redox, isto é, seus elétrons estão em um alto nível de energia, 
portanto ele pode transferir seus elétrons diretamente para o complexo I, voltando a ser NAD+. Conforme 
os elétrons percorrem o complexo I em uma série de reações redox, energia é liberada e o complexo usa 
essa energia para bombear prótons da matriz para o espaço intermembranar. O FADH não é bom doador 
de elétrons em comparação ao NADH, isto é, seus elétrons estão em um nível de energia mais baixa, então 
não pode transferir seus elétrons para o complexo I. Em vez disso, ele os leva pela cadeia de transporte 
até o complexo II, que não bombeia prótons através da membrana. Isso justifica porque cada molécula de 
FADH faz com que menos prótons sejam bombeados do que cada molécula de NADH.
I
II
IVIII
Espaço intermembranasMenor potencial de redução
Maior potencial de redução
Matriz mitocondrial
NADH Succinato
Membrana 
interna
CoQ
C
e– e– e
– e–
e–
e–e–
Figura 49 – Transferência de elétrons na cadeia respiratória
46
Unidade I
À exceção desses dois primeiros complexos, NADH e FADH, os elétrons percorrem exatamente 
a mesma rota. Tanto o complexo I quanto o complexo II passam seus elétrons para a ubiquinona 
(Q), que é reduzida e forma QH. Essa molécula atravessa a membrana e entrega os elétrons ao 
complexo III. Conforme os elétrons percorrem o complexo III, mais íons H+ são bombeados através da 
membrana, e os elétrons são finalmente entregues a outro carreadordenominado citocromo C (cit C). 
O cit C transporta os elétrons até o complexo IV, onde um último grupo de íons H+ é bombeado 
através da membrana. O complexo IV passa os elétrons para o oxigênio, que se divide em dois 
átomos e aceitam prótons da matriz, formando água. São necessários quatro elétrons para reduzir 
cada molécula de O2, e duas moléculas de água são formadas no processo.
O trabalho dos complexos I, III, e IV é extremante importante. À medida que os elétrons se 
movem para níveis de energia mais baixos, os complexos capturam a energia liberada e a 
utilizam para bombear íons H+ da matriz para o espaço intermembranas. Esse bombeamento 
forma um gradiente eletroquímico através da membrana mitocondrial interna, denominado de 
força próton-motiva. Os prótons não podem atravessar diretamente a bicamada fosfolipídica da 
membrana, pois o interior desta é muito hidrofóbico. Então os prótons H+ se movem a favor de seu 
gradiente de concentração com auxílio de proteínas de canal que formam túneis hidrofílicos através 
da membrana. Na membrana mitocondrial interna, íons H+ têm apenas um canal disponível: uma 
proteína transmembranar conhecida como ATP sintase. À medida que a ATP sintase transforma a 
energia, ela catalisa a adição de um fosfato ao ADP, capturando a energia do gradiente de prótons 
na forma de ATP.
Espaço entre 
a membrana 
externa e interna
Membrana 
interna da 
mitocôndria
ATP sintetase 
ou ATP sintase½O2 + 2e
– + 2H+
ADP + P ATP
H2O
H+
Matriz da 
mitocôndria
Proteína transportadora 
de elétrons
NADH + H+
NAD+
H+ H+H2
+ H+
e e e
Figura 50 – Cadeia transportadora de elétrons
E quantos ATPs por glicose são produzidos na respiração celular? Se você pesquisar, irá encontrar 
respostas ligeiramente diferentes. E isso acontece porque muitos autores consideram a energia 
necessária para transportar o ADP para dentro e o ATP para fora da mitocôndria.
Aqui vamos considerar 38 mols de ATP para cada molécula de glicose. Para calcular o saldo de 
ATP, vamos considerar que cada molécula de NADH que libera elétrons durante a cadeia respiratória 
47
BIOQUÍMICA METABÓLICA
produz 3 moléculas de ATP. E os elétrons carreados pelas moléculas de FADH2 produzem apenas 
2 ATPs. Sendo assim, temos:
Quadro 3 – Saldo de ATP a partir de uma molécula de glicose em glicólise aeróbia
Reação(ões) Saldo ATP
Glicólise 2 NADH2 ATP
6
2
Piruvato → acetil-CoA 2 NADH 6
Ciclo de Krebs
6 NADH
2 FADH2
2 GTP
18
4
2
Saldo 38
O que são os inibidores e desacopladores da cadeia respiratória? 
Os inibidores são drogas que inibem o transporte de elétrons. O resultado dessa ação é a 
paralisação do transporte de elétrons e das vias metabólicas que dependem da cadeia para a 
reoxidação das coenzimas. No quadro a seguir, encontram-se exemplos de inibidores da cadeia de 
transporte de elétrons.
Quadro 4 – Exemplos de inibidores da cadeia respiratória
Inibidor Local de atuação
Rotenona (inseticida) Complexo I
Barbitúricos (hipnóticos) Complexo I
Malonato (inibidor da succinato desidrogenase) Complexo II
Antimicina A (antibiótico) Complexo III
Azida, cianeto e monóxido de carbono Complexo IV
Já os desacopladores são substâncias que desvinculam o fluxo de elétrons do transporte 
contra gradiente de prótons. O processo torna-se energeticamente mais favorável e sua 
velocidade aumenta. Nesse caso, o consumo de oxigênio torna-se maior. Substâncias 
lipofílicas como o DNP (2,4-dinitrofenol) são capazes de dissociar o transporte de elétrons 
da fosforilação oxidativa. No passado, há cerca de cinquenta anos, o DNP era usado como 
medicação para emagrecimento. Por que ele ajuda a perder peso? O dinitrofenol interrompe 
o gradiente de prótons e reduz a síntese de ATP. Assim, a maior parte dos alimentos ingeridos 
não pode ser utilizada para produção de ATP, portanto ocorre a perda de peso. Imagine uma 
quantidade excessiva de DNP. Isso poderia levar a uma produção insuficiente de ATP para 
garantir a homeostasia. Uma pequena mudança na concentração de DNP poderia levar o 
indivíduo à morte.
48
Unidade I
2.6 Metabolismo do glicogênio: glicogênese e glicogenólise
O glicogênio é um polissacarídeo de reserva animal essencial para o funcionamento adequado do 
metabolismo, sendo composto por subunidades de glicose e ramificações entre 8 a 12 monômeros, em 
média (figura a seguir). Pode ser encontrado principalmente no fígado e no músculo, seus principais 
locais de reserva. 
α(1,4)
α(1,6)
Figura 51 – Molécula de glicogênio
 Lembrete
O glicogênio é um polissacarídeo formado pela união de moléculas de 
α-glicose. Possui cadeia ramificada com ligações α (1 → 4) e α (1 → 6) nos 
pontos de ramificação.
A demandas celulares são atendidas pelas vias de síntese e degradação de glicogênio, que são 
denominadas glicogênese e glicogenólise, respectivamente.
Glicogênio
Glicose
Glicogenólise Glicogênese
Figura 52 – Glicogênese e glicogenólise
A regulação do metabolismo do glicogênio é distinta nos tecidos musculares e hepático. O glicogênio 
muscular tem como finalidade atender às demandas somente para a contração do próprio músculo, enquanto 
o glicogênio hepático tem por finalidade controlar a glicemia e fornecer glicose para os demais tecidos.
49
BIOQUÍMICA METABÓLICA
A síntese de glicogênio ocorre mais intensamente no fígado e no músculo. O fígado armazena o 
excesso de glicose em glicogênio para ser utilizado na forma de glicose quando requisitado. O músculo 
armazena apenas para consumo próprio, e só utiliza durante o exercício quando há necessidade de 
energia rápida. 
A glicogênese é o conjunto de reações que permitem a formação do glicogênio a partir de 
moléculas de glicose. Na glicogênese, as moléculas de glicose unem-se através das hidroxilas livres. Na 
sequência de reações, a glicose se transforma de glicose-6-fosfato, que sofre isomerização por ação da 
fosfoglicomutase e origina glicose-1-fosfato. Nessa etapa, a glicose-1-fosfato origina a glicose-UDP. 
A enzima que utiliza a glicose para formar o glicogênio é a glicogênio sintase. Entretanto essa enzima 
precisa de um resíduo iniciador, ou primer, para começar a ligar as moléculas de glicose. A glicose se 
liga a esse primer quando está na forma ativa, e essa ativação depende de ATP e UTP (uridina trifosfato). 
Vejamos a ordem das reações:
•	 Reação 1: glicose + ATP → glicose 6-fosfato + ADP + H+ 
•	 Reação 2: glicose 6-fosfato ↔ glicose 1-fosfato 
•	 Reação 3: glicose 1-fosfato + UTP ↔ UDP- glicose + PPi 
A reação a seguir esquematiza o alongamento do primer de glicogênio pela adição de UDP-glicose. 
Essa reação é catalisada por glicogênio sintase. 
(Glicogênio)n resíduos + UDP-glicose → (glicogênio)n + 1 resíduo + UDP
Entretanto, a glicogênio sintase catalisa apenas as ligações glicosídicas α-1,4. Para a formação das 
ligações α-1,6, outra enzima ramificadora será necessária para realizar a transferência de 6 a 7 resíduos 
de glicose da molécula linear para a parte mais nova (interna) que está sendo formada.
Enzima 
ramificadora
α(1,6)
Figura 53 – Formação das ramificações do glicogênio
50
Unidade I
 Observação
As glicogenoses são doenças raras relacionadas ao armazenamento 
de glicogênio e são causadas por deficiências das enzimas envolvidas 
na síntese ou degradação do glicogênio. As deficiências podem 
ocorrer no fígado ou músculos e causar hipoglicemia ou deposição de 
glicogênio nos tecidos. 
À medida que a célula necessita de glicose, o estoque de glicogênio é mobilizado e moléculas 
de glicose são liberadas. Esse processo é denominado glicogenólise e consiste na remoção dos 
resíduos de glicose terminal. A glicogenólise se processa pela ação de três sistemas enzimáticos: 
glicogênio fosforilase, transferase e enzima desramificadora. A regulação da glicogenólise ocorre 
essencialmente pela enzima glicogênio fosforilase.
Inicialmente, a fosforilase catalisa a quebra das ligações glicosídicas α-1,4 pela adição de 
fosfato inorgânico nos resíduos de glicose das extremidades das cadeias. Esse processoprossegue 
até restarem quatro resíduos de glicose. Em seguida, outra enzima é acionada, a transferase, que 
transfere os resíduos de glicose para uma cadeia vizinha, na qual a fosforilase pode continuar a 
ação. Ao chegar na ligação da ramificação, uma terceira enzima é necessária, a desramificadora, 
que quebra a ligação do tipo α-1,6. 
Fosforilase Transferase Enzima 
desramificadora Glicose
+
Glicogênio Glicogênio Glicogênio Glicogênio
Figura 54 – Glicogenólise, ação das enzimas fosforilase, transferase e desramificadora
No fígado, a glicose 6-fosfato é transformada em glicose por meio da ação da enzima glicose 
6-fosfatase e enviada para a corrente sanguínea para a manutenção da glicemia. Já no músculo, a 
glicose 1-fosfato é transformada em glicose 6-fosfato, entretanto, em virtude da ausência da 
enzima glicose 6-fosfatase, a glicose pode não sair do músculo, ou seja, só poderá gerar energia através 
da glicólise anaeróbia.
51
BIOQUÍMICA METABÓLICA
A. B.
Fígado
Glicogênio
Glicogênio
Glicose 6-fosfato
Glicose 6-fosfato
Glicose
Glicose
Energia
Músculo
Corrente sanguínea
Figura 55 – Glicogenólise: (A) no fígado: a glicose produzida regula a glicemia; 
(B) no músculo: a glicose produzida é utilizada como fonte energética para o próprio músculo
Os principais reguladores do metabolismo do glicogênio são os hormônios insulina e glucagon, e 
as enzimas marca-passo glicogênio sintase e glicogênio fosforilase, que participam, respectivamente, 
da síntese e da degradação desse polissacarídeo. Quando os níveis de ATP celular estão normais e 
a glicose está excedente, a própria concentração de glicose 6-fosfato, assim como a insulina, ativam a 
enzima glicogênio sintase, o que favorece a síntese do glicogênio. Inversamente, quando os níveis de 
ATP e glicose estiverem reduzidos, a insulina deixa de ser produzida, e hormônios tais como glucagon 
e adrenalina aumentam em concentração, ativando a enzima de membrana denominada adenilato 
ciclase (AC), que, por sua vez, transforma ATP em AMP cíclico. Este age como segundo mensageiro e 
promove a ativação da enzima glicogênio fosforilase e inibição da enzima glicogênio sintase. Desse 
modo, ocorre a glicogenólise.
Primer Glicogênio
Glicose - UDP
Glicose 1-fosfato
Insulina 
Glicose 6-fosfato
Glicogênio 
sintase
Adrenalina 
glucagon
Adrenilato 
ciclase
AMP cíclico ATP
Glicogênio 
fosforilase
+ +
+
+–
Figura 56 – Regulação do metabolismo do glicogênio
52
Unidade I
A glicogenólise hepática é um processo altamente eficaz, entretanto as reservas logo são exauridas. 
E quando a reserva de glicogênio hepático já foi utilizada, como ocorre a manutenção da glicemia? 
Quando há diminuição da glicemia, o organismo consegue produzir sua própria glicose a partir de 
fontes que não são carboidratos por uma sequência de reações denominadas gliconeogênese. E quais 
são essas fontes? São aminoácidos glicogênicos, lactato, piruvato e glicerol. Os aminoácidos cetogênicos 
fornecem diretamente acetil-CoA e, portanto, não fornecem substratos para essa via metabólica, mas 
estimulam a produção de energia para o ciclo de Krebs. Já os ácidos graxos não fornecem substratos para 
a gliconeogênese, pois o acetil-CoA é utilizado diretamente para a produção de energia, ou é deslocado 
para o citoplasma para a produção de colesterol ou corpos cetônicos. Entretanto a degradação dos 
triglicerídeos (TG) libera glicerol, que pode ser utilizado como substrato para a gliconeogênese.
2.7 Gliconeogênese
A gliconeogênese é um conjunto de reações que ocorrem principalmente no fígado e em menor 
quantidade no rim. Permite a síntese de glicose a partir de substâncias que não são carboidratos, tais 
como glicerol, aminoácidos e lactato. O cérebro humano requer cerca de 120 g de glicose por dia. 
O sistema nervoso, eritrócitos, testículos, medula renal e tecidos embriônicos também utilizam a glicose 
como principal fonte de energia. Assim, quando a glicemia diminui, os estoques de glicogênio hepático 
e muscular são degradados, como vimos anteriormente. Mas pode ser que esse suprimento de glicose 
não seja suficiente. Assim, entre as refeições e durante longos jejuns, ou após exercícios vigorosos, o 
glicogênio é depletado, o que também ocorre quando há deficiência do suprimento de glicose pela dieta 
ou por dificuldade na absorção pelas células. Nessas situações, o organismo precisa sintetizar glicose a 
partir de precursores que não sejam carboidratos. 
O lactato produzido no musculoesquelético em exercício é liberado no sangue. No ciclo de Cori (figura 
anterior), a glicose oriunda do sangue é convertida pelo músculo em exercício em lactato, que é difundido 
para o sangue. Esse lactato é captado pelo fígado e reconvertido em glicose, pela via da gliconeogênese, 
que é liberta de volta para a circulação. Lembre-se de que o músculo não tem a enzima glicose-6-fosfatase, 
exclusiva do hepatócito. Assim a glicose formada é utilizada somente no próprio músculo. 
Glicose
Glicose
Glicose
Lactato
Lactato Fígado
Lactato
Sangue
Músculo
Fermentação 
láctica
Figura 57 – Esquema do ciclo de Cori
53
BIOQUÍMICA METABÓLICA
 Saiba mais
Gerty Cori, nascida na República Tcheca e pesquisadora nos Estados 
Unidos, juntamente ao seu marido, Carl Cori, descobriram o ciclo de Cori. 
O casal ganhou o Prêmio Nobel de 1947 pela descoberta, tornando Cori a 
primeira mulher a receber um Nobel em fisiologia ou medicina. Conheça 
a trajetória dessa cientista inspiradora em:
GERTY CORI. Biográfico. The Nobel Prize. Nobel Media AB, 2020. 
Disponível em: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1947/cori-gt/
biographical/. Acesso em: 30 jun. 2020.
 
Figura 58 – Gerty Cori
Entre os aminoácidos utilizados na gliconeogênese, a alanina é o mais importante a ser convertido 
em intermediários glicolíticos. Durante o jejum prolongado ou inanição, a alanina e outros aminoácidos 
são liberados das proteínas dos músculos esqueléticos. A alanina é transportada para o fígado, onde 
sofre transaminação para gerar piruvato. O piruvato, por meio da gliconeogênese, forma glicose, que 
pode retornar aos músculos ou ser degradada pela via glicolítica. O mecanismo é chamado ciclo da 
glicose-alanina e, também, transporta amônia (NH4
+) ao fígado para a síntese da ureia. 
A princípio, poderíamos imaginar que a gliconeogênese é uma via reversa da glicólise, mas não 
é, pois existem reações irreversíveis. A gliconeogênese não pode utilizar a via reserva da glicólise, 
pois as fosforilações da primeira fase (conversão de glicose em glicose-6-fosfato e a conversão de 
frutose-1,6-fosfato em frutose-1,6-bi-fosfato) e a formação de piruvato a partir do fosfoenol-piruvato, 
são reações irreversíveis (veja a figura a seguir). Então, na gliconeogênese, existem três barreiras 
energéticas específicas que precisam ser contornadas. Vejamos quais são essas reações:
54
Unidade I
•	 Reação 1: conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato. O piruvato (que está no citoplasma) 
atravessa as membranas mitocondriais e na matriz mitocondrial é convertido a oxalacetato. 
O oxaloacetato não pode atravessar a membrana, e por isso é reduzido pelo NADH em malato, 
e este, então, pode ser liberado para o citoplasma. No citoplasma, o malato é oxidado pelo 
NAD+, gerando, novamente, o oxalacetato, que é convertido em fosfoenol-piruvato pela enzima 
fosfoenol-piruvato-carboxiquinase, cujo doador de Pi é um GTP. 
•	 Reação 2: conversão de frutose-1,6-difosfato em frutose-6-fosfato. Nessa etapa é necessária a 
enzima frutose-1,6-difosfatase, que remove o grupo fosfato do C1 da frutose por hidrólise.
•	 Reação 3: conversão de glicose-6-fosfato em glicose livre. Nessa etapa é necessária a enzima 
glicose-6-fosfatase que está presente nos hepatócitos. Lembre-se de que essa reação ocorre 
também na glicogenólise e permite que o fígado controle a glicemia plasmática.
Glicose
Glicose-6-P
Frutose-6-P
Frutose-1,6-P
Gliceraldeído-3-P
1,3-Difosfoglicerato
3-Fosfoglicerato
2-Fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato
DHAPATP
ATP
ADP
NADH
NAD+
ADP
ADP
ADP
ATP
NAD+
NADH
ATP
Glicoquinase
Fosfofrutoquinase
Piruvato quinase
Piruvato desidrogenase
Piruvato
Lactato
Acetil-CoA
Ciclo 
de 
Krebs
Glicose
Pi
Pi
Glicose-6-P
Frutose-6-P
Frutose-1,6-P
Gliceraldeído-3-P
Glicerol-3-P
Fosfoenolpiruvato
Oxalacetato
DHAP
NAD+
NAD+
ADP
GDP
NADH
NADH
ATP
GTP
Glicoquinase 6-fosfatase
Frutose 6-difosfatase
Piruvato 
carboxiquinase
Piruvato 
carboxilase
Malato
Malato
Piruvato
Ciclo 
de 
Krebs
Glicerol
Lactato
Aminoácidos
Aminoácidos
Oxalacetato
A) B)
Figura 59 – (A) reações da gliconeogênese: em vermelho, as etapas que necessitam de enzimas que diferem da glicólise; 
(B) reações da glicólise: em vermelho, as enzimas que diferem da gliconeogênese
55
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Essas três reações permitem a formação dos intermediários do ciclo de Krebs, que são produzidos 
pelo catabolismo dos aminoácidos (citrato, isocitrato, α-cetoglutarato, succinato, fumarato e malato), 
assim como os que fornecem piruvato, podem produzir oxalacetato e fornecer glicose através 
da gliconeogênese.
As reações da gliconeogênese são estimuladas por glucagon, epinefrina e cortisol. 
Como vimos até agora, as células dos tecidos animais degradam a glicose 6-fosfato na via glicolítica 
até piruvato. Grande parte desse piruvato é oxidada a acetil-CoA, que, por sua vez, será oxidado no ciclo 
de Krebs levando à formação de ATP. Entretanto a glicose-6-fosfato também pode ser utilizada por uma 
via alternativa, conhecida como via das pentoses ou via do 6-fofo-gliconato. Vamos estudar a via das 
pentoses a seguir.
2.8 Via das pentoses
Essa via tem algumas características importantes: ocorre no citoplasma, não há geração de ATP, mas 
há produção de NADPH e pentoses. 
A via das pentoses é composta por duas fases: oxidativa e não oxidativa (veja figuras a seguir). 
Durante a fase oxidativa, as moléculas de glicose-6-fosfato são oxidadas por moléculas de NADP+ 
pela enzima glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD) com formação de moléculas NADPH e 6-fosfato-
gliconato. Essas moléculas de 6-fosfo-gliconato também são oxidadas, gerando ainda mais moléculas 
de NADPH, moléculas de CO2 e ribulose-5-fosfato. 
NADP+
H2O
NADP+
NADPH
H+
NADPH
CO2
Glicose-6-fosfato
Glicose-6-fosfato 
desidrogenase
6-fosfoglucono-δ-lactona
6-fosfogliconolactonase
6-fosfogliconato
Fase não oxidativa
Ribulose-5-fosfato
Figura 60 – Fase oxidativa da via das pentoses
A partir desse ponto, as reações são não oxidativas, e a ribulose-5-fosfato, por isomerização, passa 
para a forma de ribose-5-fosfato. Parte da ribose-5-fosfato continua no processo de isomerização, 
gerando a xilulose-5-fosfato. Essas pentoses podem gerar novas moléculas de glicose-6-fosfato. E qual 
via metabólica pode ocorrer a partir da glicose-6-fosfato? Ela pode ser utilizada tanto na via de pentoses 
como em todas as vias de metabolismo da glicose. Durante a fase não oxidativa, são geradas moléculas 
de glicose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato, que são intermediários da via glicolítica. 
56
Unidade I
Ribulose-5-fosfato
Ribulose-fosfato-3-epimerase Ribulose-fosfato-isomerase
Xilulose-5-fosfato Ribose-5-fosfato
Transquetolase
Transaldolase
Sedoeptulose-7-fosfato Gliceraldeído-3-fosfato
Eritrose-4-fosfato
Transcetolase
Gliceraldeído-3-fosfato Frutose-6-fosfato
Frutose-6-fosfato
Figura 61 – Fase não oxidativa da glicólise
A G6PD é uma enzima citoplasmática presente nos tecidos, mas é no metabolismo das 
hemácias que a G-6-PD exerce suas funções de destaque. A G6PD tem papel essencial no 
metabolismo das hemácias, tanto na obtenção de energia a partir da glicose quanto na sua 
proteção contra a ação de agentes oxidantes por manter uma proteína denominada glutationa 
no estado reduzido. Mutações no gene da G6PD geram defeito enzimático nas hemácias, que 
podem causar anemia hemolítica. 
 Saiba mais
Você pode se aprofundar nesse assunto lendo o artigo:
MONTEIRO, W. M. et al. G6PD deficiency in Latin America: systematic 
review on prevalence and variants. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz, 
v. 109, n. 5, p. 553-568, ago. 2014. Disponível em: http://www.scielo.br/
scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0074-02762014005040123&lng=en
&nrm=iso&tlng=en. Acesso em: 1º jul. 2020.
Agora vamos detalhar as reações químicas:
57
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Fase não oxidativa
C O
H
HO
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
CH2O– P
OH
OH
O
OH
OH
OH
H
O
H
H
HO
H
H
C
C
C
C
C
CH2O– P
OH
H
OH
OH
H
H
H
O
C
C
C
CH2O– P
H
OH
OH
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
CH2O– P
OH
O
OH
OH
OH
Ribulose-5-fosfato
Síntese de 
ácidos nucleicos
Ribulose-5-fosfato Eritrose-4-fosfato Xilulose-5-fosfato
H
H
HO
H
H
C
C
C
C
C
CH2O– P
O
OH
H
OH
OH
H
H
HO
H
H
C
C
C
C
C
CH2O– P
O
OH
H
OH
OH
Glicose-6-fosfato Glicose-6-fosfato Ribulose-5-fosfato Xilulose-5-fosfato Frutose-6-fosfatoGliceraldeído-3-fosfato Gliceraldeído-3-fosfato
NADP+ NADP+
CO2
NADPH + H+ NADPH + H+
H2O
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
CH2O– P
O
OH
OH
OH
OH
H
H
HO
H
H
H
C
C
C
C
C
CH2O– P
O
H
OH
OH
OH
HO
H
H
C
C
C
C
CH2O– P
CH2OH
O
H
OH
OH
H
H
C
C
CH2O– P
O
OH
H
H
C
C
CH2O–
O
OH
Fase oxidativa
Figura 62 – Reações da via das pentoses
Observamos, assim, que há um intercâmbio entre as vias, de acordo com as necessidades da célula. 
E a entrada da glicose-6-fosfato na via das pentoses ou na via glicolítica depende das necessidades 
momentâneas da célula, assim como da relação entre as concentrações de NADPH e NADP+ ([NADPH]/
[NADP+]). Quando a concentração de NAPDH é maior do que a de NADP+, ocorre inibição alostérica 
da primeira enzima da via, a glicose 6-P desidrogenase, e, portanto, mais glicose 6-P está disponível 
para a glicólise.
Exemplo de aplicação
De acordo com o explicitado até aqui, por que os indivíduos com deficiência de G6PD não podem 
usar drogas oxidativas?
Pacientes com anemia por deficiência de G6PD devem evitar exposição a fármacos ou outras 
substâncias que produzam peróxido e causem a oxidação da hemoglobina e das membranas das hemácias. 
Entre os fármacos que podem ser o gatilho da hemólise estão: salicilatos, primaquina, nitrofuranos, 
alguns derivados da vitamina K, e fenazopiridina.
3 LIPÍDIOS
Os lipídeos ingeridos ou fabricados por nosso corpo ficarão armazenados nos adipócitos, pois 
serão grande fonte de energia para quase todas as nossas células, e quando nós precisamos de ATP 
(energia) para funções vitais e não temos de onde retirar (por exemplo, do glicogênio de estoque ou da 
alimentação), são os lipídeos que serão nossa reserva maior de energia. Como eles são apolares, não há 
58
Unidade I
água ao seu redor, podemos até dizer que são anidros, então, quando estocados, não há aumento de 
volume pela presença de água (ou seja, há maior peso seco), dessa forma, quando sofrerem o processo 
de oxidação completa, irão gerar 9 kcal/g, muito mais se comparado a 4 kcal/g de carboidratos e 
4 kcal/g de proteínas.
Os triglicérides encontrados na corrente circulatória provêm de dois locais: alimentação e produção 
do próprio corpo. Como já explicado em bioquímica estrutural, a lipoproteína VLDL e LDL levam os TG até 
o tecido adiposo e, chegando lá, a enzima lipoproteína lipase hidrolisa os triacilgliceróis ou triglicérides 
que estão nas lipoproteínas, para que possam entrar nas células adiposas e serem armazenados.
De certa forma, descreveremos os processos de emagrecimento ou perda de gordura ou queima de 
gordura (lipólise) e engorda (lipogênese). O processo de lipólise ocorre quando não há disponibilidade 
de alimento ou durante a prática de exercícios físicos, resultando na redução da gordura corporal, 
enquanto o outro seria o inverso.
 Observação
Assim como o colesterol, todos nós temos triglicérides no sangue e 
não há problema algum nisso, pelo contrário, pois tem função importante 
em todas as células, mas em quantidades muito altas, triglicerídeos com 
níveis iguais ou superiores a 400 mg/dL, estão relacionados a um maior 
risco cardiovascular, obesidade,esteatose hepática (gordura no fígado) e 
pancreatite, entre outras patologias.
Na alimentação, eles estão disponíveis nos alimentos ricos em carboidratos 
simples (açúcar, farinha branca etc.) e nos gordurosos − principalmente de 
origem animal, como carnes, leite integral e queijos amarelos.
Variações nas dietas, na atividade física, no uso de bebidas alcoólicas e certos medicamentos são as 
causas mais frequentes de grandes variações dos níveis de triglicérides.
3.1 Processo de liberação de lipídeos do tecido adiposo
Com o jejum superior a 8 horas, os triglicerídeos começam a ser degradados. Em resposta ao nível 
baixo de glicose no sangue os triglicerídeos (TG) dos adipócitos serão clivados pela enzima marca-passo 
lipase hormônio sensível (LHS). Ela é ativada pelos hormônios glucagon ou epinefrina (também 
chamada adrenalina), que em uma reação em sequência (ou reação em cadeia) ligam-se em receptores 
de membrana dos adipócitos, ativam a proteína G que está no citoplasma, que ativa a enzima adenilato 
ciclase (AC), presente na membrana plasmática do adipócito, aumentando a concentração intracelular 
de AMP cíclico (AMPc) pela reação ATP → AMPc + PPi. O AMPc fosforila, que coloca radical fosfato, uma 
proteína quinase dependente de AMPc, ativando a enzima LHS que irá hidrolisar os triacilglicerol em ácido 
graxo e glicerol que saem da célula. O cérebro e as hemácias não utilizam TGs (triglicerídeos) como fonte 
energética, só utilizam glicose, e o cérebro também pode usar além da glicose os corpos cetônicos (CC).
59
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Os ácidos graxos, que são liberados dos adipócitos, são transportados pelo sangue ligados à albumina 
e serão utilizados por musculoesquelético, coração e fígado como fonte energética.
[Glicose] sg Hormônios glocagon ou epinefrina
Membrana celular
Receptor do adipócito
Sangue
Proteína G
Adenilato ciclase
ATP → AMPc + PPI
Proteína quinase
LHS TG
AG + 
glicerol
Figura 63 – Esquema da ativação do AMPc e sua implicação na lise de triglicerídeos 
 Lembrete
O cérebro e as hemácias não utilizam TGs (triglicerídeos) como fonte 
energética, só glicose, e o cérebro também pode usar além da glicose os 
corpos cetônicos (CC).
Os TGs irão liberar ácidos graxos livres (AGLs) e glicerol no citoplasma, e os AGLs deverão entrar 
nas mitocôndrias das células-alvo para gerar ATP. Mas, para isso, deverão passar as duas membranas 
mitocondriais: a externa e a interna chegando na matriz mitocondrial.
Primeiro os AGL de cadeia longa são ativados (reação onde é gasto 1 ATP até AMP, que em termos de 
análise de gasto de energia, podemos contar gasto de 2 ATPs por que foram gastas duas ligações ricas 
em fosfato, e depois se ligam à coenzima A se transformando em acil-CoA, como demonstrado a seguir:
Ácido graxo + ATP + CoA → Acil-CoA + AMP + PPi
60
Unidade I
Os acil-CoA se ligam à carnitina, liberando a coenzima A, e se transformam em AG-carnitina ou 
acil-carnitina. A carnitina é uma molécula transportadora, como uma lançadeira, pois a membrana 
interna da mitocôndria é impermeável à coenzima A e à acil-CoA, e a carnitina disfarça o ácido graxo (AG), que 
consegue passar pelo espaço intermembranar e chegando à matriz mitocondrial (figura a seguir). Nesse 
local ocorre a ligação novamente à coenzima A e se inicia a chamada β-oxidação ou ciclo de Lynen.
Espaço intermembranoso
Carnitina 
aciltransferase II
Carnitina 
aciltransferase I
Carnitina
Matriz 
mitocondrial
O
O
O
O
+
C
C
C
C
Carnitina + CoA
Carnitina
CoA
CoA
R
CoA + R
Carnitina + R
R
Figura 64 – Esquema da passagem do ácido graxo (AG) pela membrana da mitocôndria auxiliada pela carnitina
 Observação
A carnitina (3-hidroxi 4-trimetilaminobutanoato) é um composto 
sintetizado pelo organismo, sendo que a L-carnitina (isômero na forma 
ativa da carnitina) é sintetizada principalmente no fígado, nos rins e no 
cérebro, a partir de dois aminoácidos essenciais: lisina e metionina, além de 
ferro, ácido ascórbico (ou vitamina C), niacina (ou vitamina B3) e piridoxina 
(ou vitamina B6). Alimentos de origem animal, como carne vermelha 
e os derivados do leite podem ser fontes exógenas de carnitina. Esta é 
transportada até o coração e o musculoesquelético para exercer sua função 
de ajuda no transporte do AGL para atravessar a membrana da mitocôndria.
61
BIOQUÍMICA METABÓLICA
3.2 Ciclo de Lynen
Nesse compartimento (matriz mitocondrial) ocorrerá oxidação (reação com o oxigênio) na posição β 
da molécula de acil-CoA.
Consiste em uma sequência de quatro reações que resultam na saída de dois carbonos de uma cadeia de 
ácidos graxos e que consta de uma desidrogenação que produz 1 FADH2, uma hidratação, outra desidrogenação 
com a produção de NADH + H+, terminando com uma clivagem (reação irreversível), em que ocorre a liberação 
de 1 molécula de acetil-CoA que inicia o ciclo de Krebs, liberando NADH + H+, FADH2 e uma molécula de AGL com 
dois carbonos a menos, o que irá iniciar essas reações novamente, por isso se chama ciclo de Lynen (bioquímico 
que descobriu esse processo), recomeçando o ciclo a partir da desidrogenação e formação de FADH2.
Se o AG tiver cadeia par de carbonos, terminará em 4 carbonos que se dividem em 2 moléculas 
de 2 carbonos (2 acetil-CoA). Para a maioria dos mamíferos, os ácidos graxos com cadeias ímpares são 
raros, mas são encontrados em ruminantes. Nesse caso, o término será com 5 carbonos (número ímpar), 
o que liberará uma molécula de 2 carbonos (acetil-CoA) e uma molécula de 3 carbonos (propionil-CoA), 
convertido a succinil-CoA, intermediário do ciclo de Krebs. A oxidação dos ácidos graxos com número 
ímpar de carbonos é difícil de ocorrer em seres humanos, portanto não iremos nos ater a ela.
Caso o AG tiver duplas ligações, essas deverão ser clivadas antes do início do ciclo de Lynen, usando 
para isso uma molécula de NADPH+ H+ para desfazer cada dupla ligação.
 Lembrete
A oxidação dos ácidos graxos com número ímpar de carbonos é difícil 
de ocorrer em seres humanos.
3.3 Aproveitamento do glicerol
O glicerol proveniente da degradação dos triglicerídeos não pode ser reaproveitado pelos adipócitos, que 
não têm a enzima gliceroquinase, sendo então liberado no sangue e metabolizado no fígado, onde há essa 
enzima. O glicerol é convertido a glicerol-3-fosfato pela transferência de um grupo fosfato do ATP e depois 
transformado em di-hidroxiacetona fosfato, um intermediário da glicose ou da gliconeogênese (figura a 
seguir). Dependendo do estado fisiológico do organismo, o glicerol toma o caminho da glicólise hepática, 
ou o caminho da gliconeogênese do fígado. Representa cerca de 5% da energia dos TG e 95% vem dos AG. 
Glicerol 3-fosfato
Glicerol 3-fosfato
desidrogenase
Di-hidroxicetona 
fosfato
NAD+ NADH + H+
H2C
H2C
H2C
OH
OH
O P
H2C
H2C
H2C
OH
O
O P
Figura 65 – Reação do glicerol-3p em di-hidroxicetona fosfato
62
Unidade I
3.4 Regulação da lipólise
Como não ocorre a entrada de glicose nas células, o corpo acredita que não há oferta de glicose para 
o sangue, dessa forma tenta aumentar a quantidade de glicose no sangue para que entre nas células 
com o aumento dos níveis dos hormônios glucagon, adrenalina e GH (hormônio de crescimento), que 
são caracterizados como hormônios lipolíticos e hiperglicêmicos. No momento que há necessidade de 
energia e não tem carboidratos (no caso: glicose), deverão ser oxidados os triglicerídeos até ácidos 
graxos e glicerol, que em sua maioria, estão no interior dos adipócitos do tecido adiposo branco e 
representam as principais reservas de energia nos mamíferos. Nesse momento, podemos dizer que irá 
iniciar o processo de lipólise (lise = quebra + lipo = lipídeos). 
 Observação
A oxidação de ácidos graxos insaturados fornece menos energia 
que a oxidação dos ácidos graxos saturados, pois deverá ocorrer a 
quebra da dupla antes do começar o ciclo de Lynen pela liberação de 
hidrogênio pelo NADPH. 
A enzima lipase hormônio sensível (LHS) é inibida pelo hormônio insulina e ativada porglucagon, 
adrenalina e GH, além dos glicocorticoides, e fará o trabalho de quebra dos TGs e, ao passarem pela 
membrana celular do adipócito, irão para a corrente sanguínea, se ligam à albumina e são transportados 
para vários tecidos do organismo, como rins, tecido adiposo marrom, coração e, principalmente, fígado 
e musculoesquelético. Chegando nesses órgãos, o TG será liberado pela lipoproteína lipase presente em 
cada um deles e sofrerá catabolismo.
Exemplo de aplicação
Quantos ATPs geram um ácido graxo de 16C, saturados, se forem oxidados até CO2 e H2O?
Para o AG entrar na célula, é gasto 1 ATP.
Cada volta no ciclo de Lynen gera 1 NADH + H+ (correspondente a 3 ATPs) + 1 FADH2 (correspondente 
a 2 ATP), portanto 5 ATPs por volta, se são feitas 7 voltas teremos 35 ATPs no total.
Se em cada volta do ciclo de Lynen ou β-oxidação libera 1 acetil-CoA, serão liberadas 8 moléculas 
no total.
Cada molécula faz 1 ciclo de Krebs gerando 1 GTP (= 1 ATP), 3 NADH + H+ (3 × 3 ATPs = 9 ATPs) 
e 1 FADH2 ( 2 ATP), total de 12 ATPs por volta, então, serão 8 voltas (por que teremos 8 acetil-CoA), 
portanto um total de 96 ATP.
Saldo final de ATP: 35 + 96 = 131 ATPs – 2 ATPs. Total é de 129 ATP (ver figura a seguir).
63
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Primeira volta
Segunda volta
Terceira volta
Quarta volta
Quinta volta
Sexta volta
Sétima volta
+
+
+
+
+
+
acil-CoA com número par 
de carbonos (16 carbonos)
acetil-CoA
acetil-CoA
acetil-CoA
acetil-CoA
acetil-CoA
acetil-CoA
acetil-CoAacetil-CoA
acil-CoA com 2 carbonos a menos (14)
acil-CoA com 2 carbonos a menos (12)
acil-CoA com 2 carbonos a menos (10)
acil-CoA com 2 carbonos a menos (8)
acil-CoA com 2 carbonos a menos (6)
acil-CoA com 2 carbonos a menos (4)
Figura 66 – Esquema da oxidação de um ácido graxo de 16 C sem saturações
64
Unidade I
Quando a principal fonte de energia para o organismo (glicose), se esgota, os ácidos graxos devem 
ser oxidados para liberar energia.
 Observação
Existem distúrbios da oxidação dos ácidos graxos (DOAG) por causa de 
deficiências genéticas em que o organismo é incapaz de oxidar os ácidos 
graxos para produzir energia, devido à ausência ou mau funcionamento 
de uma enzima específica dessa via, e, portanto, não tem disponibilidade 
de energia. Um exemplo desses distúrbios é a síndrome da morte súbita 
do lactente, doença autossômica recessiva que apresenta maior incidência 
em brancos de origem norte-europeia (Reino Unido, Holanda, Países 
Escandinavos, Alemanha), provocada por uma mutação pontual (adenina 
substituída pela guanina em um gene de uma das enzimas do ciclo de Lynen). 
Se manifesta com hipoglicemia (sem corpos cetônicos), vômitos, letargia e 
alterações mentais, incluindo o coma e ainda cardiomiopatia e miopatia.
Grandes quantidades de ácidos graxos com 6-12 carbonos podem 
ser excretadas pela urina (ácidos orgânicos urinários) e analisados em 
cromatografia gasosa, como diagnóstico da doença, além de se analisar 
o perfil de acilcarnitinas quantitativo e dosagens de carnitina total e livre 
no plasma. O tratamento consta em evitar o jejum por 4-6 horas, fato que 
leva à hipoglicemia e letargia, necessitando de hospitalização. Múltiplas 
refeições com alimentos pobres em gordura e ricos em carboidratos e 
uso de suplementos de L-carnitina são pontos principais do tratamento 
dessas enfermidades.
3.5 Lipogênese ou biossíntese de ácidos graxos
O ato de engordar era importante no passado, na época das cavernas, para os seres humanos, pois 
levaria à sobrevivência quando não houvesse comida. Mas atualmente a oferta de comida é grande e 
então a capacidade de armazenar gordura não é tão apreciada como antes, levando até à obesidade.
A lipogênese ocorre no fígado, nos rins, no cérebro, no pulmão, nas glândulas mamárias e no tecido 
adiposo, é uma via citoplasmática, anaeróbica, sendo sua molécula precursora o acetil-CoA proveniente, 
por exemplo, do metabolismo de carboidrato.
Quando ocorre ingestão de dietas hipercalóricas com carboidratos e/ou proteínas em excesso, 
formam-se várias moléculas de acetil-CoA que iniciam o ciclo de Krebs com a formação de muitas 
moléculas de GTP, NADH + H+ e FADH2, que na fosforilação oxidativa irão gerar muitas moléculas de ATP. 
Quando o ATP está sendo produzido em excesso, não é mais necessário girar o ciclo de Krebs, então 
uma das enzimas marca-passo do ciclo de Krebs, a isocitrato desidrogenase, é inibida aumentando o 
65
BIOQUÍMICA METABÓLICA
nível de citrato (integrante do CK). O aumento de citrato e ATP favorece a síntese de ácidos graxos, pois 
essa molécula é permeável à membrana mitocondrial e extravasa para o citosol, onde é transformado 
em acetil-CoA (molécula que inicia a lipogênese e não consegue passar a membrana mitocondrial) 
e ácido oxalacético, e esse último é transformado em malato no próprio citosol. O malato passa a 
piruvato, que retorna à mitocôndria. 
Carboidratos e proteínas
Piruvato
Piruvato
Acetil-CoA
Ácido graxo
Ciclo de 
Krebs
CitratoOxaloacetato
Oxaloacetato Acetil-CoA
Citrato
Malato
Fumarato
Succinato
Succiil-CoA
Isocitrato
α-cetoglutarato
Mitocôndria Citossol
NADPH
Figura 67 – Esquema da saída de citrato da mitocôndria em direção ao citosol
A primeira reação da síntese de AG é a formação de malonil-CoA a partir da carboxilação (adição 
de carbono) de acetil-CoA pela enzima acetil-CoA carboxilase (enzima marca-passo da lipogenese). 
Usando energia derivada da hidrólise de ATP, na primeira etapa, um CO2 é ligado a um resíduo de biotina 
(vitamina com função de coenzima), e transferido para acetil-Co-A. O recém-formado malonil-CoA (com 
3 carbonos) e é ligado à proteína carregadora de acila (ACP), que reúne várias enzimas formando uma 
roda-gigante (um complexo multienzimático), então chamada malonil-ACP. As reações que ocorrem são 
a perda da coenzima A e a ligação desse malonil-ACP a outra acetil-CoA, e depois da saída de 1 CO2, será 
gasto 1 NADPH (proveniente da via das pentoses), saída de água, e gasto de mais 1 NADPH, gerando um 
AG inicial de 4C, saturados ligados ao ACP. Para que esse pequeno AG seja alongado deverá ter a reação 
com outros malonil-CoA repetidamente, e as reações descritas anteriormente.
3.6 Formação de triglicerídeos
Os triglicerídeos são produzidos no retículo endoplasmático dos diferentes órgãos que são 
responsáveis pela síntese de lipídeos. Os ácidos graxos sintetizados na lipogênese se combinam por 
reação de esterificação com uma molécula de glicerol que deve estar na forma de glicerofosfato para 
gerar triglicerídeos, que é a forma de armazenamento de lipídeos nos adipócitos. 
No fígado, a gliceroquinase que está ativa no fígado e não no tecido adiposo transforma o 
glicerol em 3-glicerofosfato. Como no tecido adiposo, a síntese de triglicérides não ocorre por meio 
66
Unidade I
da enzima gliceroquinase, que não existe nesse tecido, então o glicerofosfato é obtido através da 
fosfodi-hidroxicetona, que com a ajuda da enzima glicerofosfato desidrogenase transforma o glicerol 
em fosfodi-hidroxicetona, proveniente da via glicolítica ou da via das pentoses, e depois em 
3-glicerofosfato resultando em triglicérides.
O glicerofosfato se transforma em ácido fosfatídico (figura a seguir), que origina um diacilglicerol e, 
depois, o último acil-CoA será unido e se transformará em triacilglicerol.
R2
H2C
H2
C
O
O
OO CH
C
O
O
O
P
R1
O–
O–
Figura 68 – Esquema de um ácido fosfatídico (glicerol + 2 AG) 
Os TGs recém-formados no fígado são transportados para as células adiposas através de junção 
com lipoproteínas (VLDL ou LDL), pois, como é lipossolúvel ou hidrofóbico, não se dissolve no sangue 
(líquido com predominância de água). Quando a lipoproteína chega até a célula adiposa, a enzima 
lipoproteína lipase (ativada pela insulina) presente nos órgãos (músculo adiposo, cardíaco e esquelético) 
cliva seu conteúdo, e os ácidos graxos resultantes se difundem pela membrana da célula adiposa, pois 
são lipossolúveis e a membrana é lipoproteica, sejuntando novamente no interior da célula adiposa se 
tornando novamente TGs e armazenando-se no seu interior.
Exemplo de aplicação
Qual seria a explicação para a reação global da síntese de lipídeos de 16 C saturados?
8 acetil-CoA + 14 NADPH + 14 H+ + 7 ATP > ácido palmítico + 14 NADP+ + 7 ADP + 7 Pi + 7 H2O
Um acetil-CoA se junta com um acetil que se transformou em malonil-CoA, o qual perde 1 carbono. 
A cada volta na via de síntese dos AGs, a molécula ganha dois carbonos do malonil-CoA (que tem 
3 carbonos, mas sempre irá perder 1 carbono), até a formação do palmitato (ao ácido palmítico se não 
estiver ionizado), liberando a coenzima A. 
Então: 1 molécula de acetil-CoA + 7 moléculas de malonil-CoA (que eram acetil-CoA); ao 
todo 8 acetil-CoA.
Cada vez que entra um malonil-CoA, significa 1 volta, portanto 7 voltas.
Se em cada volta gasta 2 NADPH + H+ e 1 ATPs que será hidrolisado em 7 voltas, serão 14 NADPH 
+ H+ e 7 APTs.
67
BIOQUÍMICA METABÓLICA
3.7 Regulação da síntese de ácidos graxos
A síntese de ácidos graxos tem entre outras funções o armazenamento de gorduras para utilização 
posterior. Portanto, fica claro que a insulina, que é um hormônio que induz armazenamento, seja 
estimuladora da síntese de malonil-CoA e consequentemente de ácidos graxos. Os hormônios 
glucagon e epinefrina são liberados quando se faz necessário a disponibilidade de energia para as 
células, portanto é lógico pensar que esses hormônios inibirão a síntese de ácidos graxos. O excesso de 
ácidos graxos formado fará um feedback negativo na transformação de acetil-CoA em malonil-CoA, 
modulando dessa forma a produção de ácidos graxos, e o citrato (precursor do acetil-CoA) em excesso 
fará um feedback positivo estimulando a formação de malonil-CoA a partir de acetil-CoA, que, dessa 
forma, impedirá o acúmulo de citrato.
Na hiperglicemia, a insulina ativa as vias hipoglicemiantes, que são a glicólise ativada pela insulina e 
inibida pelo glucagon, inativada pelos produtos malonil glicogênese e a via das pentoses, e a lipogênese, 
por isso é chamado hormônio hipoglicemiante e lipogênico. As enzimas marca-passo acetil-CoA 
carboxilase-CoA e palmitoil-CoA (AG com 16 C), ativadas pelo citrato, são inativadas devido à presença 
de adrenalina/glucagon.
Quando há grande produção de ATP, tanto ciclo de Krebs e cadeia respiratória são bloqueados, 
causando o acúmulo de acetil-CoA dentro da mitocôndria, que irá sair para o citoplasma na forma 
de citrato (pois a membrana é impermeável a acetil-CoA) e através da enzima citrato liase, presente 
no citoplasma celular, voltará a ser acetil-CoA.
3.8 Cetogêsene ou síntese de corpos cetônicos
A cetogênese é um mecanismo que ocorre na matriz mitocondrial hepática e desvia o excesso de 
acetil-CoA formado na quebra dos AG em corpos cetônicos (CC). Esse processo ocorre no fígado e é 
dependente da enzima HMG-CoA sintase.
Após a sua formação no tecido hepático, os corpos cetônicos são exportados para outras partes do 
corpo, tais como músculo, cérebro e córtex renal. Apesar de outros órgãos, como coração e córtex renal, 
oxidarem AG, também podem usar CC para obter energia. 
O fígado não tem enzimas para transformar acetoacetato em acetil-CoA, e, portanto, usam os AG 
como fonte de energia. As células nervosas, em compensação, não têm enzimas para fazer β-oxidação, 
dependem de glicose e CC, e as hemácias também dependem de glicose unicamente, pois não podem 
utilizar corpos cetônicos já que serão utilizados na mitocôndria (ciclo de Krebs).
Em períodos de jejum, dieta de restrição de carboidratos, exercícios intensos prolongados, alcoolismo 
ou em diabetes mellitus tipo 1 não tratada são formadas grandes quantidades de CC, porque a quantidade 
excessiva de acetil-CoA não pode ser convertida em glicose.
O fato de proteínas influenciarem a quantidade de CC no corpo é explicado, já que a acetil-CoA e 
a acetoacetil-CoA podem vir do catabolismo dos aminoácidos fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, 
68
Unidade I
tirosina, triptofano, treonina e os aminoácidos leucina e lisina, que são exclusivamente cetogênicos, pois 
se transformam em componentes do ciclo de Krebs.
3.9 Síntese de corpos cetônicos
Na síntese de colesterol, ocorre a junção de acetoacetil-CoA e acetil-CoA resultando em HMG 
Co-A, reação que é catalisada pela enzima HMG-CoA-sintase. Com o excesso de acetil Co-A e a não 
necessidade de sintetizar colesterol ocorrerá clivagem da HMG-CoA, formando acetoacetato (corpo 
cetônico) e acetil-CoA.
H3C C
O OH
Acetoacetil-CoA Acetil-CoA
HMG-CoA 
sintase
H2O Coenzima A HMG-CoA
CH3
CH2
O
+
O OO
C CoA CoAH3C C CoA CC CCH2 CH2O
H3C C
OOH
Acetoacetato Acetil-CoA
HMG-CoA 
liase
HMG-CoA
CH3
CH2
O
+
OOO
C O–CoA H3C C CoACC CCH2 CH2O
HMG-CoA 
liase
CO2
H3C C
O
Acetoacetato
CH2
O
C O–
Acetona
H3C C
O
CH3
CH3
O
OC
β-hidroxibutirato 
desidrogenase
NAD+NADH + H+
H3C C
O
Acetoacetato
CH2
O
C O–
β-hidroxibutirato
CH3 C
OH
CH2
Figura 69 – Esquema da formação de corpos cetônicos (CC) 
Os CC são solúveis em água e rapidamente o acetoacetato vai para a corrente sanguínea, ou pode 
ser reduzido para β-hidroxibutirato e uma pequena parte forma acetona e dióxido de carbono (CO2). 
Apesar do nome cetônico, o β-hidroxibutirato é um ácido carboxílico, e não uma cetona, pois não tem o 
grupo C = O em carbono secundário característico, mas é assim chamado porque é derivado de cetonas.
A energia proveniente dos CC se baseia no fato de que o β-hidroxibutirato se transforma em 
acetoacetato e ele se cliva em 2 moléculas de acetil-CoA, que será aproveitado no ciclo de Krebs, e 
produzirá a energia em células que não sejam do fígado, pois os ácidos β-hidroxibutírico e acetacético 
não têm as enzimas necessárias para utilizá-los como combustíveis. A acetona não pode ser convertida 
em acetil-CoA, então ela é excretada na urina, e como pode facilmente evaporar, é exalada (odor 
característico em pessoas com diabetes descompensada ou em jejum). 
69
BIOQUÍMICA METABÓLICA
 Observação
Quando o ácido está na forma não ionizada, ele é chamado de ácido 
com sufixo ICO, e quando está ionizado, ou seja, perdeu H+, ele é chamado com 
o sufixo -ato e perde a palavra ácido no começo, por exemplo: ácido 
acetoacético e acetoacetato.
3.10 Consequências da cetogênese
Esse processo é fisiológico e natural, pois podemos ficar em jejum por conta de várias situações. 
Mas em casos de períodos de jejum prolongado ou quando não se trata o diabetes mellitus 
tipo 1 (situação chamada descompensada), o aumento dessas substâncias no sangue pode ter 
consequências mais graves.
Ao aumento de corpos cetônicos no sangue chamamos cetonemia, que leva à acidose metabólica 
ou cetoacidose, pois os corpos cetônicos têm caráter ácido, levando à redução do pH sanguíneo pelo 
aumento de H+ liberado dos CC. O seu aproveitamento depende da quantidade de tempo que se está de 
jejum, ou seja, muito jejum, muitos CC.
 Observação
O medidor de glicemia capilar ou glicosímetro é um aparelho que 
ajuda na automonitorização da glicemia para saber os níveis de glicose 
no sangue (hipoglicemia ou hiperglicemia). O resultado vai ajudar na 
aplicação da insulina.
Sabendo-se que o sangue segue para todos os órgãos, inclusive rins, os 
CC e a glicose irão ser excretados na urina (cetonúria e glicosúria), podendo 
ser dosados com fitas reagentes usando urina, fato que irá auxiliar o 
paciente a saber se está descompensado. Lancetas são usadas para fazer um 
furo no dedo e a gota de sangue deve cobrir uma fita que vem juntamente 
ao aparelho. Nessa fita contém reagente que promove alteração na sua cor, 
que é interpretada pelo aparelho.
A cetoacidose diabética ocorre mais comumente em pacientes com diabetes tipo 1, mas também 
acontece em pacientes com diabetes tipo 2. Deve-se levar o paciente imediatamente ao hospital, pois é 
um sinal de que a glicemia está alta e a cetonemia (corpos cetônicos no sangue) também. Essa situação 
no diabetes ocorre por que as células não estão recebendoglicose no seu interior (por falta de insulina) 
e precisam de energia, para tanto deve gastar lipídeos na β-oxidação liberando várias moléculas de 
acetil-CoA, que irão ao ciclo de Krebs e formarão CC.
70
Unidade I
Como os CC têm caráter ácido e baixam o pH do sangue (pH normal é de 7,4 ± 0,05), se esse estado 
fisiológico não for tratado rapidamente, pode levar ao coma e à morte. Alguns sinais de cetoacidose 
diabética são: mal-estar, vômitos, diurese aumentada, dor abdominal e hálito cetônico, letargia etc. 
Outras situações, além do diabetes descompensado, pode levar à acidose metabólica, como: erro de dose 
de insulina, bulimia ou anorexia; ingestão excessiva de álcool; desnutrição, infecção.
O tratamento é realizado com soro fisiológico endovenoso para reposição contínua das perdas 
hídricas, correção dos déficits de eletrólitos (perda de sais) e da hiperglicemia, além do uso correto da 
insulina intravenosa e em casos graves diálise e assistência respiratória, para não chegar a ter arritmias 
cardíacas ou edema cerebral.
 Observação
A cetose nutricional é um tipo de dieta baseada na redução de 
carboidratos e proteínas. O objetivo é levar o organismo a consumir os 
estoques de gorduras e aquelas que forem consumidas nas refeições.
Durante o jejum, a glicemia diminui, reduzindo a insulinemia. Quando isso ocorre, há aumento da 
atividade da lipase hormônio sensível (LHS) nos adipócitos, que cliva os triacilgliceróis liberando AG e 
glicerol para o sangue. Principalmente o tecido muscular esquelético e cardíaco usam os AG como fonte 
de energia (ATP).
Os CC têm como substrato para a formação dos corpos cetônicos a acetil-CoA formada durante 
a β-oxidação dos AG. São eles: ácido β-hidroxibutírico (CH3CHOHCH2COOH) e ácido acetacético 
(CH3COCH2COOH), que são formados nas mitocôndrias do fígado e depois da descarboxilização do 
acetoacetato forma-se o último CC: a acetona (CH3COCH3).
 Observação
Entre as dietas de emagrecimento, uma tem chamado a atenção das 
pessoas: jejum intermitente. Processo que intercala períodos de jejum 
com períodos de alimentação, para que no jejum o corpo use os TGs como 
energia. São períodos entre 10 a 24 horas de jejum, em que pode tomar 
somente água (com ou sem gás) e chás e café sem açúcar.
Existem prós e contras como em qualquer dieta e é por conta disso 
que deve haver orientação médica. Entre as pessoas mais vulneráveis a 
esse tipo de dietas estão os idosos e os menores de 18 anos. Entre algumas 
desvantagens podemos citar desnutrição, desidratação, hipoglicemia, 
fraqueza muscular, dificuldades de concentração, tendência à compulsão e 
até anorexia ou bulimia, entre outros.
71
BIOQUÍMICA METABÓLICA
4 COLESTEROL
4.1 Síntese de colesterol
O colesterol é composto por 27 átomos de carbonos (figura a seguir) e sintetizado a partir da acetil-
CoA, sendo por isso não classificado como lipídeo (lipídeo por definição bioquímica é éster de AG), e sim 
um esteroide ou esterol sintetizado pelos animais com características muito semelhantes aos lipídeos. 
Cerca de 20% a 25% da produção total diária (~1 g/dia) ocorre no fígado; outros locais de maior taxa 
de síntese incluem intestinos, glândulas adrenais e gônadas. 
CH3
CH3
CH3
H3C
H3C
HO
Figura 70 – Estrutura química do colesterol
Plantas apresentam um tipo de composto semelhante ao colesterol chamado fitosterol. A maior 
parte do colesterol presente no corpo é sintetizada pelo próprio organismo (cerca de 70% do colesterol 
total), o restante vem da dieta (cerca de 30% do colesterol total). 
O colesterol está presente na constituição da bile, é precursor para a síntese de vitamina D e de 
vários hormônios esteroides (glicocorticoides: cortisol; mineralocorticoides: aldosterona; e hormônios 
sexuais: progesterona, estrógenos, testosterona e derivados). 
Como os lipídeos em geral, o colesterol também é insolúvel em água e, consequentemente, insolúvel 
no sangue, devendo ser transportado até outros órgãos através de ligação a diversos tipos de lipoproteínas. 
Existem vários tipos de lipoproteínas (união de uma proteína com colesterol, TG e fosfolipídios), 
classificadas de acordo com a sua densidade. As primeiras a serem formadas têm presença de mais 
lipídeos que proteínas (quilomícron, VLDL, LDL), já a lipoproteína HDL tem no seu conteúdo mais proteína 
que lipídeos ou colesterol. 
De acordo com as suas características físico-químicas, são divididas em: quilomícrons, VLDL (very 
low density lipoprotein ou lipoproteína de muito baixa densidade), LDL (low density lipoproteins 
ou lipoproteína de baixa densidade) e HDL (high density lipoproteins ou lipoproteína de alta 
densidade). O quilomícron é o primeiro a ser formado no intestino e leva os lipídeos da dieta pela 
veia porta até o fígado. O LDL é conhecido como mau colesterol e o HDL como colesterol bom. 
Mas, na verdade, a quantidade ou concentração sanguínea baixa ou alta é que deve ser considerada. 
Por exemplo, baixa quantidade de HDL é ruim, alta quantidade é bom; alta quantidade de LDL é ruim, 
mas baixa quantidade é bom, levando em consideração doenças chamadas dislipidemias, que podem 
levar à arteriosclerose.
72
Unidade I
 Lembrete
Não existe mau colesterol ou bom colesterol, e sim a quantidade ou 
concentração sanguínea baixa ou alta.
4.2 Principais etapas da síntese do colesterol
A acetil-CoA, que está no citoplasma, transportada para fora da mitocôndria na forma de 
citrato, inicia a síntese de colesterol bem como dos ácidos graxos e CC. A síntese de colesterol 
se inicia com a união de 2 moléculas de acetil-CoA, formando acetoacetil-CoA (4 carbonos), que 
se une com outra acetil-CoA e forma HMG-CoA (hidroximetilglutaril-CoA) com 6 carbonos. Essa 
etapa é irreversível na síntese do colesterol. O HMG-CoA se transforma em mevalonato (contém 
6 carbonos) pela enzima HMG-CoA redutase (enzima marca-passo da síntese de colesterol), com 
a ajuda de 2 NADPH, que é convertido a isopentenil pirofosfato (com 5 carbonos) com gasto 
de 3 ATPs e perda de 1 carbono, sendo chamada agora unidade isoprenoide (UIP), porque será a 
unidade repetida (monômero) de um polímero chamado colesterol, depois de reações de fosforilação 
e descarboxilação.
1 UIP + 1 UIP forma 1 geranil pirofosfato (com 10 C) + 1 UIP forma farnesil pirofosfato (com 15 C) 
Duas moléculas de farnesil pirofosfato condensam-se, e com a ajuda de 1 molécula de NADPH 
forma-se o esqualeno (com 30 C). Nesse momento, ocorre a adição de oxigênio seguida de ciclização da 
cadeia formando um núcleo esteroide com quatro anéis (chamado núcleo pentanoperidrofenantreno). 
A conversão do esqualeno ao lanosterol, zimosterol e colesterol ocorre por via de múltiplas etapas 
envolvendo deslocamento de metilas, oxidações e descarboxilações. 
Resumindo:
Acetato (C2) → isoprenoide (C5) → esqualeno (C30) → colesterol (C27) 
Todas as reações ocorrem no citoplasma, e os átomos de carbono são fornecidos pela acetil-CoA, e 
moléculas de NADPH promovem as reações de reduções (adição de hidrogênio).
4.3 Regulação da síntese do colesterol
Várias são as formas de controlar a síntese do colesterol: 
•	 Biossíntese do colesterol: é regulada diretamente pelos níveis do colesterol no sangue. 
Quanto maior for a ingestão de colesterol, menor será a quantidade sintetizada pelo fígado. 
Esse processo pode ser chamado feedback ou retroalimentação da enzima marca-passo: 
HMG-CoA redutase.
73
BIOQUÍMICA METABÓLICA
•	 Insulina: aumenta a atividade de HMG-CoA redutase enquanto glucagon e cortisol inibem a 
atividade da enzima.
•	 Medicamentos: os da enzima marca-passo são inibidores competitivos da enzima HMG-CoA 
redutase, reduzindo os níveis sanguíneos da lipoproteína de baixa densidade (LDL-colesterol), ou 
mau colesterol. Esses medicamentos se chamam estatinas, e vários são registrados no Brasil, por 
exemplo, atorvastatina, lovastatina, pravastatina, rosuvastatina e sinvastatina.
 Observação
O ritmo circadiano é uma reação que ocorre no período de 24 horas no 
corpo. Seria o relógiobiológico, influenciado principalmente pela variação 
de luz, temperatura, marés e ventos entre o dia e a noite. 
A síntese de colesterol, cuja atividade é regulada ao nível da enzima 
HMG-CoA redutase, atinge o pico seis horas após ter escurecido, e o 
mínimo aproximadamente seis horas após a reexposição à luz. Por essa 
razão, medicamentos como estatinas devem ser ingeridos à noite.
•	 Fibras e proteínas: promovem a perda de sais biliares e com eles colesterol. Há necessidade de 
controle, pois quando o nível sérico de LDL diminui, induz à síntese de receptores LDL, aumentando 
a síntese da enzima HMG-CoA redutase, que eleva a biossíntese do colesterol. 
Caso uma pessoa faça dieta substituindo ácidos graxos saturados por ácidos graxos poli-insaturados, 
ocorrerá rapidamente metabolização mais rápida no fígado, diminuindo a concentração de colesterol 
plasmático. Dessa forma, se houver uso correto de medicamento e dieta adequada, resultará na 
queda plasmática do colesterol.
•	 Sequestradores de ácido biliar: são substâncias que se ligam aos ácidos biliares e reduzem a 
reabsorção no intestino, diminuindo a concentração de colesterol.
•	 Ácido nicotínico (vitamina B3): diminui a concentração de VLDL, o que acaba por reduzir a 
concentração de LDL, podendo até aumentar a concentração de HDL.
 Observação
Além de proteger o coração, enrijecer os músculos e aumentar o 
condicionamento físico, os exercícios também colaboram para o controle 
do colesterol, pois diminuem os níveis de LDL e ajudam a elevar o HDL. A 
combinação de estatinas com fibratos pode auxiliar a reduzir os níveis de 
colesterol e aumentar os de HDL-C, mas está associada a casos de miopatia e 
toxicidade hepática, portanto um médico sempre deve analisar caso a caso.
74
Unidade I
4.4 Transporte do colesterol
O colesterol é minimamente solúvel em água e por essa razão deve se combinar com substâncias 
que facilitem seu transporte pelo sangue. Dessa forma, ele é transportado na corrente sanguínea 
pelas lipoproteínas.
As lipoproteínas são formadas de fosfolipídeos, colesterol, triglicerídeos e proteína. As proteínas 
são chamadas apolipoproteínas, que formam a superfície de uma dada partícula de lipoproteína 
determinando de que células o colesterol será removido e para onde ele será fornecido. Dependendo da 
quantidade e tipo de proteína e de lipídeos, irão apresentar densidades diferentes.
As maiores lipoproteínas, os quilomícrons, têm vida curta e transportam o colesterol e TG da dieta 
da mucosa intestinal para o fígado. Nele, as partículas de quilomícron liberam triglicerídeos e um pouco 
de colesterol, mas uma parte se liga a outra proteína, tornando-se lipoproteínas de densidade muito 
baixa (VLDL) que vão para o sangue levar TG para vários órgãos. Quando chegam novamente ao fígado, 
são convertidas em partículas de lipoproteínas de baixa densidade (LDL) que vão para todos os órgãos.
As partículas de lipoproteína de alta densidade (HDL) transportam colesterol de volta para o 
fígado para a excreção, são chamadas colesterol bom, pois além de levar colesterol e TG para o fígado, 
atrapalham a entrada de LDL nas paredes das artérias.
O colesterol tem um papel central em muitos processos bioquímicos, mas é mais conhecido pela 
associação existente entre doenças cardiovasculares e as diversas lipoproteínas que o transportam, e os 
altos níveis de colesterol no sangue (hipercolesterolemia).
 Observação
Como as pessoas no Brasil e no mundo estão com os níveis de colesterol 
muito elevados, a Sociedade Brasileira de Cardiologia (SBC) alterou os 
valores de referência para colesterol e triglicérides a fim de controlar 
problemas advindos da hipercolesterolemia. As novas metas para as taxas 
de colesterol ruim (LDL) aceitáveis, segundo a SBC agora são:
• Até 130 mg/dL para pessoas de baixo risco (não apresentam fator de 
risco para doenças cardíacas).
• Até 100 mg/dL para indivíduos com médio risco (manifestam apenas 
um fator de risco).
• Até 70 mg/dL para pacientes de alto risco (têm mais de um 
fator de risco).
75
BIOQUÍMICA METABÓLICA
• Até 50 mg/dL para indivíduos com altíssimo risco (já tiveram infarto, 
AVC, colocação de ponte de safena ou stent).
O colesterol total passou de 200 mg/dl para 190 mg/dl, e a necessidade 
de jejum de 12 horas para coleta de sangue para medir colesterol foi retirada. 
4.5 Degradação do colesterol 
O colesterol é excretado do fígado na bile e é reabsorvido no intestino e reutilizado ou 
eliminado, sendo modificado por bactérias intestinais antes da excreção, como coprostanol, entre 
outros esteróis. 
 Saiba mais
Compostos orgânicos produzidos pelo homem, como o coprostanol, são 
chamados marcadores moleculares antropogênicos, e sua quantidade no 
meio ambiente está relacionada com a poluição por efluentes domésticos, 
leia mais sobre em:
CARREIRA, R. et al. Distribuição de coprostanol (5β(H)-colestan-
3β-OL) em sedimentos superficiais da Baía de Guanabara: indicador da 
poluição recente por esgotos domésticos. Química Nova, v. 24, n. 1, p. 
37-42, 2001. Disponível em: https://www.scielo.br/pdf/qn/v24n1/4447.
pdf. Acesso em: 17 ago. 2020.
A vesícula biliar armazena bile, que funciona como emulsificante, ou seja, detergente natural que 
ajuda a degradar os lipídeos da dieta, pois como baixa a tensão superficial da gota de lipídeo, a lipase 
pancreática pode agir mais facilmente. O TG que agora está clivado em monoglicerídeo ou diglicerídeo 
e AG pode passar à mucosa intestinal e se combinar com os quilomícrons. 
Na bile, temos bilirrubina além dos sais biliares e colesterol, vindos do fígado. Os sais biliares costumam 
se originar a partir de colesterol, e os ácidos biliares são principalmente o glicocólico, o taurocólico, e 
outros resultantes da ação das bactérias intestinais.
A maioria do colesterol do organismo que chega na forma de HDL-colesterol é eliminado pelo fígado 
através da bile. Os cálculos biliares se iniciam como se fossem areia e depois vão se unindo formando 
pequenos cristais que aumentam de tamanho e se tornam pedras. Podem ser de colesterol (de cor 
amarela), que é o tipo mais comum de cálculo biliar, ou cálculos biliares pigmentados (de cor marrom 
ou pretas) contendo principalmente bile ou bilirrubina.
76
Unidade I
 Observação
Caso a pessoa tenha cálculos biliares pode não apresentar sintomas ou 
ter forte cólica abdominal devido ao bloqueio do ducto cístico ou do ducto 
biliar. Caso a pedra passe, ela vai para o intestino delgado (ou duodeno) 
e sai com as fezes, mas se ficar parada na junção do ducto pancreático e 
cístico, pode impedir a saída do suco pancreático para o intestino, já que o 
ducto final é comum ao pâncreas, gerando pancreatite.
4.6 Arteriosclerose
Quando o nível de LDL-colesterol aumenta, ele fica na corrente sanguínea mais tempo, fato que 
leva à oxidação da molécula. A parede das artérias é composta de três camadas: adventícia, média e 
mais interna, denominada de íntima ou endotelial, que fica em contato com o sangue. Nessa última 
camada, encontram-se proteínas chamadas receptores para LDL-oxidada (LDL-ox). Geralmente, 
regiões de curvaturas ou bifurcações dos vasos sanguíneos são mais propensas à formação da placa 
aterosclerótica; ocorre quando há ligação entre as proteínas receptoras de LDL-col oxidada e o LDL-col 
oxidada. A partícula é engolida (endocitose) e colocada no interior dessa membrana, e irá se acumular 
(placa de gordura chamada ateroma). Nesse momento, monócitos chegam ao local e penetram no 
endotélio (na região da placa) para tentar desfazê-la. Os monócitos, que agora se chama macrófagos, 
liberam espécies reativas de oxigênio (ERO) e citocinas, que recrutam mais células inflamatórias, 
desencadeando assim um processo inflamatório crônico. Como os macrófagos não conseguem digerir 
a gordura (LDL), ficam com os lipídeos em seu interior se tornando célula espumosa, que não sai do 
interior da artéria. 
O aumento dessa placa impede o fluxo correto de sangue, o que leva ao aumento de pressão arterialpor conta dessa obstrução. Caso a obstrução esteja presente em artérias do coração, por exemplo, 
coronárias, podem surgir sintomas como a dor no peito (angina pectoris) em situações de estresse ou 
esforço físico, indicando que o músculo cardíaco não está sendo oxigenado de maneira adequada. Se a 
obstrução for muito grande, a placa se rompe e todo seu conteúdo extravasa entrando em contato com 
proteínas do sangue responsáveis pela coagulação, iniciando aí um pequeno trombo, que se movimenta e 
caminha junto ao fluxo sanguíneo até chegar em um vaso de calibre menor e o entope. Nesse momento, 
o vaso se rompe e ocorre um IAM (infarto agudo do miocárdio), um AVC (acidente vascular cerebral) ou 
um AVE (acidente vascular encefálico).
 Observação
Cerca de 90% das pessoas que tem colesterol alto de origem genética, 
ou seja, familiar (passa de pai/mãe para filho), não sabem que são portadoras 
da doença. Existem no Brasil até 400 mil pessoas com colesterol alto de 
origem genética, que pode levar ao infarto e ao AVC antes dos 50 anos 
77
BIOQUÍMICA METABÓLICA
de idade. O mais alarmante: somente 10% delas sabem que estão doentes. 
Vários hospitais, como o Incor (Instituto do Coração do Hospital das Clínicas 
da FMUSP, em São Paulo), fazem campanhas de alerta à população e de 
identificação de casos para tratamento. 
 Resumo
As enzimas aceleram as reações metabólicas nas células. Alguns fatores 
influenciam a atividade enzimática, como pH, temperatura, concentração 
de enzima e concentração de substrato. A enzima se liga a uma molécula 
de substrato em uma região específica denominada sítio ativo. Há outras 
enzimas chamadas alostéricas ou marca-passo, que apresentam outra 
região onde se ligam substâncias que aceleram ou inibem a atividade 
enzimática, chamada sítio alostérico. Algumas funcionam com a ajuda de 
outra molécula, como cofatores e coenzimas. Existem substâncias, como 
tóxicos ou medicamentos, que impedem o funcionamento da enzima. 
De acordo com a força ou a estabilidade entre o inibidor e a enzima, a 
inibição enzimática pode ser de dois tipos: reversível e irreversível, sendo 
que a primeira pode ser competitiva e não competitiva.
Os macronutrientes estudados foram os carboidratos e os lipídios. 
A digestão de grandes moléculas permite a produção de acetil-CoA, que dá 
início ao ciclo de Krebs. Na presença de oxigênio, há formação de ATP, NADH, 
FADH2 e de produtos intermediários para a produção de outras moléculas. 
A digestão dos carboidratos complexos como o amido fornece 
monossacarídeos, que são transportados na corrente sanguínea e entram 
nas células por meio de transportadores. Uma vez dentro das células, a 
glicose tem vários destinos, pode produzir ATP, ser utilizada na glicogênese 
ou, ainda, quando em excesso, pode ser transformada em ácidos graxos. 
Entretanto, quando a glicemia diminui, a utilização das reservas é favorecida 
pelo glucagon, e consequentemente as vias glicogenólise, gliconeogênese e 
lipólise são estimuladas. 
A síntese e a degradação de lipídeos são processos fisiológicos normais 
e importantes para o ser vivo. A lipogênese ocorre quando a ingestão de 
carboidratos e proteínas é grande, e a lipólise quando há falta de glicose 
no interior das células. Cada processo tem sua enzima marca-passo, que 
quando ativada ou inibida irá afetar todo o processo, sendo importante 
saber as substâncias que controlam essas enzimas.
78
Unidade I
Relacionadas com o excesso de acetil-CoA, as vias de síntese de 
colesterol e de corpos cetônicos serão ativadas levando à fabricação 
desses metabólitos, e suas consequências benignas e malignas devem 
ser analisadas.
 Exercícios
Questão 1. (UFPR 2019) Na figura a seguir, está representado o mecanismo de transferência de um 
grupo carboxila a um substrato por um carreador ativado.
Ativação do grupo carboxila
Transferência do grupo carboxila
H
H
O
O
N
N
S
Enzima
Biotina
Piruvato-carboxilase
Ligação rica 
em energia
Biotina 
carboxilada
H
O
O–
C
O
N
N
S
Enzima
O
Oxaloacetato
O–
C
O
O–O
CH2
C O
C
Piruvato
O–O
CH3
C O
C
Bicarbonato
O–
C
O
OH
Ribose
AdeninaCH20PP
ADP
Ribose
AdeninaCH20PPP
ATP
P1
Figura 71 – Transferência de grupo carboxila por carreador
Fonte: ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
79
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Com base na figura anterior e nos conhecimentos sobre metabolismo celular, avalie as afirmativas 
a seguir: 
I – Caso ocorra falta de ADP, o oxaloacetato não será formado.
II – O carreador envolvido nesse processo funciona como uma coenzima.
III – Parte das moléculas envolvidas nesse processo está diretamente correlacionada ao metabolismo 
energético celular.
IV – O processo específico da transferência do grupo carboxila é um processo com variação de 
energia livre negativa.
Assinale a alternativa correta: 
A) São corretas apenas II e III. 
B) São corretas apenas I, II e IV.
C) São corretas apenas I, III e IV.
D) São corretas apenas II e IV.
E) São corretas apenas I e III.
Resposta correta: alternativa A.
Análise das afirmativas
I – Afirmativa incorreta. 
Justificativa: o oxaloacetato é o ponto de partida para a gliconeogênese e, por isso, com a falta de ADP 
(energia), a gliconeogênese será ativada para liberar glicose para o corpo através da corrente sanguínea. 
II – Afirmativa correta. 
Justificativa: o carreador é um ativador chamado de acetil-coenzima A, que foi ativado pelo piruvato. 
Temos também NAD, FAH e ácido lipoico de coenzimas que participam do processo. 
III – Afirmativa correta. 
Justificativa: por se tratar de um processo de metabolismo para gerar energia aos órgãos do nosso 
sistema fisiológico, as moléculas são precursoras e envolvidas no processo, como, por exemplo, lactato, 
piruvato, glicerol e aminoácidos, que são convertidos em glicose. 
80
Unidade I
IV – Afirmativa incorreta. 
Justificativa: o grupo carboxila é um grupamento orgânico (união de carbonila e hidroxila) com 
caráter ácido devido à liberação de H+ vista na extremidade da carboxila. 
Questão 2. (IBFC 2016) As lipoproteínas transportam os triacilgliceróis e o colesterol entre os órgãos 
e tecidos. As anormalidades no metabolismo das lipoproteínas são fatores-chave no desenvolvimento 
da aterosclerose, um processo que afeta as paredes arteriais e, consequentemente, o fornecimento 
de sangue e a oferta de oxigênio ao coração (causando doença cardíaca coronariana), cérebro 
(causando acidente vascular cerebral) e outras grandes artérias (causando doença vascular periférica). 
A doença cardiovascular relacionada com a aterosclerose é uma importante causa de morte no mundo 
industrializado. Sobre os lipídeos e as lipoproteínas, assinale a alternativa correta:
A) As lipoproteínas de alta densidade (HDL) possuem os triacilgliceróis como seus 
principais constituintes.
B) As VLDL (lipoproteínas de densidade muito baixa) e as partículas remanescentes são ricas em 
colesterol e pobres em triacilgliceróis.
C) Os quilomícrons são formados principalmente por proteínas e colesterol.
D) As lipoproteínas de baixa densidade (LDL) fazem o transporte reverso do colesterol.
E) As LDL (lipoproteínas de baixa densidade) são pobres em triacilgliceróis e ricas em colesterol
Resposta correta: alternativa E.
Análise das alternativas
A) Alternativa incorreta.
Justificativa: as lipoproteínas de alta densidade (HDL) garantem o transporte do colesterol no corpo, 
retirando seu excesso, levando-o ao fígado para ser eliminado pelo corpo. 
B) Alternativa incorreta. 
Justificativa: as VLDL (lipoproteínas de densidade muito baixa) e as partículas remanescentes são 
ricas em triglicerídeos.
C) Alternativa incorreta. 
Justificativa: os quilomícrons são formados principalmente por triglicérides em seu núcleo central. 
81
BIOQUÍMICA METABÓLICA
D) Alternativa incorreta. 
Justificativa: as lipoproteínas de baixa densidade (LDL) transportam o colesterol do fígado para 
as células. 
E) Alternativa correta.Justificativa: as LDL (lipoproteínas de baixa densidade) são ricas em colesterol.