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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO 19/08/ 2021 KATIELLE ROCHA BERNARDO BASES CELULARES E MOLECULARES II Glicólise CONSIDERAÇÕES INCIAIS - Nós absorvemos monossacarídeos. - Os monossacarídeos entram nas células por meio de transportadores de glicose. Mas, por quê? Porque a glicose é polar, grandinha e não consegue passar numa membrana que tem a sua maior parte apolar. - GLUT 3 é presente nos neurônios (gastam muita glicose), tem alta afinidade (quer dizer que os GLUT “não descansam”), isto é, o sangue não precisa estar hiperglicêmico para que esse transportador atue. - Enquanto o GLUT 2 atua, na maioria das vezes, em hiperglicemia, ou seja, quando a glicose está em excesso no sangue, por isso, baixa afinidade por glicose. - Glicose está mais presente nos alimentos e é o substrato mais acessível, quer dizer a energia é mais fácil de acessar. E ela não entra livremente na célula, precisa de transportador. (GLUT é um portão, não é seletivo, não limita a entrada ou saída dela) QUESTÕES NORTEADORAS 1- Quais moléculas iniciam a via glicolítica? -Glicose e ATP são necessárias para iniciar a via. 2- Qual a molécula final produzida pela via glicolítica? -Dois Piruvatos. (1 glicose se torna 2 piruvatos) UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO 19/08/ 2021 KATIELLE ROCHA BERNARDO BASES CELULARES E MOLECULARES II 3- Em qual compartimento celular acontece a via glicolítica? -Citosol. (Citosol é diferente de citoplasma, o Citosol é só a parte líquida, não envolve organelas. Enquanto o citoplasma envolve tudo, inclusive as organelas. E, portanto, para ocorrer a glicólise não é necessário de uma organela) 4- Quais as reações irreversíveis da via glicolítica? Cite o nome das enzimas que as catalisam. -As reações irreversíveis são: Glicose 6-P → Glicose (catalisada pela enzima hexoquinase) Frutose 2,6-BP → frutose 6-P (catalisada pela enzima fosfoquinase 1) 2-fosfoenolpiruvato → Piruvato (catalisada pela piruvato quinase) Obs.: Importante essa reação ser irreversível, uma vez que prende a glicose dentro da célula que acaba de entrar. 5- Quantas moléculas de ATP são consumidas (gastas)? -2 moléculas de ATP são gastas. 6- Quantas moléculas de ATP são produzidas? - 4 moléculas de ATP produzidas. 7- Qual o saldo final de ATP quando 1 molécula de glicose é oxidada pela via glicolítica? Saldo positivo de 2 ATP 8- Qual coenzima de oxirredução participa da via glicolítica? -NAD+ Lembrando que NAD+ é a forma oxidada e NADH é a forma reduzida. 9- Ela é oxidada ou reduzida na via glicolítica? Reduzida. A função, portanto, da Via glicolítica é oxidar a glicose de maneira parcial. Não é 100% pois não forma CO2. Contudo, uma molécula de 6 carbonos (Glicose) foi dividida em 2 de 3 carbonos (Piruvato). Quando houve essa quebra os e- foram parar no NAD. UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO 19/08/ 2021 KATIELLE ROCHA BERNARDO BASES CELULARES E MOLECULARES II 1ª etapa - processo de fosforilação da molécula de glicose e divisão em duas trioses, com a utilização/gasto de 2 moléculas de ATP - Fase preparatória 2ª etapa - utilização das trioses para produção de ATP e NADH (redução do NAD+ - coenzima oxidada), formando piruvato - Fase de pagamento A importância da glicólise na economia de substrato energético está relacionada com a disponibilidade de glicose no sangue, bem como na habilidade da glicólise produzir ATP na presença ou ausência de O2. A glicose é o principal açúcar da dieta e o carboidrato que circula no sangue para garantir que as células tenham um fornecimento de substrato energético contínuo. O cérebro utiliza glicose quase que exclusivamente para gerar energia. A glicólise ocorre no citosol, começa a quebra da glicose resultando em 2 piruvatos, ATP e produz NADH citosólico. Presença de oxigênio – Consome oxigênio para formar ATP, é chamada de fosforilação oxidativa, processo que ocorre caso o destino do piruvato seja a mitocôndria. Onde depende do O2 para Fosforila a molécula de ADP → ATP. Obs: Na presença de Oxigênio os carbonos da glicose viram CO2 (liberado na expiração) - oxidação completa. Ausência de oxigênio- é chamado também de fosforilação em nível de substrato (Glicólise anaeróbica) Equação Geral da Glicólise: IMPORTANTE!: A glicólise está sempre associada a redução de NAD+. Essa coenzima está em concentrações limitantes dentro da célula, o que é inferior a quantidade de substrato (glicose). Então para ter o funcionamento contínuo da via glicolítica e dar conta de receber todos o e- que são liberados a cada quebra de cada uma das várias moléculas de glicose, é necessário que haja a REOXIDAÇÃO do NADH (forma reduzida do NAD+), porque se ele continuar na forma reduzida, não será capaz de “roubar” os e-. Os seres vivos podem regenerar o NADH de duas formas (de acordo com a disponibilidade de oxigênio): • em aerobiose- usa o O2 para oxidar o NADH, e assim ele que irá conter os e- • em anaerobiose o e- vão para o lactato. Destinos do Piruvato Para reoxidar o NADH na ausência de oxigênio, a célula transforma piruvato em lactato. Isso porque, é o lactato quem vai receber os e- do NADH (essa coenzima carrega dois e-, se entram dos e-, vai junto dois entram dois H). O lactato vai sair da célula posteriormente. E será reaproveitado para fazer glicose (gliconeogênese). Na via de fermentação o piruvato pode se tornar lactato ou etanol, e entre outros produtos, e para dependem do conjunto de UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO 19/08/ 2021 KATIELLE ROCHA BERNARDO BASES CELULARES E MOLECULARES II enzimas e do organismo no qual ocorre. Em nós, é o lactato. O destino da glicose é sempre a via glicolítica? Não. Em células como neurônios não há possibilidade de fazer glicólise anaeróbica. Já, nos eritrócitos, células beta pancreática, o caminho é essa via, uma vez que não possui mitocôndria. Enquanto em adipócito pode até converter glicose em gordura. Ou os dois ou mais tipos de vias no miócito. E dentre outros destinos. Enzimas de regulação da via glicolítica - Sinaliza se ativa ou inativa a via que depende do tecido e do momento metabólico. E, portanto, são as 3 reações irreversíveis da glicólise que irão sofrer regulação com essa finalidade. 1ª reação: Hexoquinase (músculos e outros tecidos extra- hepáticos ) ou glicoquinase – também chamada de Hexoquinase IV– (fígado/pâncreas) ---------------------------------------------- 3ª reação: Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) ----------------------------------------------- Última reação: Piruvato-quinase - Essas enzimas também são chamadas de enzimas marcapasso 1) Hexoquinase ou glicoquinase: ATENÇÃO: Glicose-6P tem carga, é mais polar ainda que a glicose (Glut só reconhece a própria glicose), e, por isso, não consegue sair da célula (crucial para manter a Glicose dentro da célula). Hexoquinase e glicoquinase têm cinéticas enzimáticas diferentes, isto é, afinidades distintas pela glicose, o que reflete na É importante lembrar que: A cada 1 glicose gera saldo de 2 de ATP. Na fosforilação oxidativa é possível recuperar o nada. Contudo, se não há oxigênio ou mitocôndria (como é o caso da hemácia) se recupera o NAD transferindo e- para o lactato. Note que isso é vantajoso para hemácia, pois se a função dela é transporte de oxigênio, se ela tivesse mitocôndria consumiria o O2. UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO 19/08/ 2021 KATIELLE ROCHA BERNARDO BASES CELULARES E MOLECULARES II função das células em que são encontradas em relação ao metabolismo da glicose Hexoquinase (músculo) é inibida pelo próprio produto (Glicose-6P), mas glicoquinase (fígado e pâncreas) não, é um outro mecanismo.2) Fosfofrutoquinase-1: IMPORTANTE: principal enzima regulatória da via glicolítica. Pois, possui o maior poder limitante. É ela que manda, que resolve se a glicólise estará ativa ou inibida. *Inibida por alta [ATP] e alta [citrato], os quais estão relacionados à riqueza energética *Ativada por alta [AMP], alta [ADP] em todas as célula (estão relacionados a pobreza energética, dessa forma precisa ativar a via para recuperar ATP). 3) Piruvato quinase Inibida por glucagon no jejum (apenas no fígado). Isto é, em situação de hipoglicemia. Lembrando que o papel do fígado é manter a homeostasia da glicose sanguínea, seja produzindo ou consumindo dependendo da quantidade de açúcar prevalente. Já, nesse caso a necessidade é de produzir glicose. Assim, a concentração elevada de glucagon inibe a via e proporciona que a via faça o sentido oposto para direcionar o produto final: glicose, não piruvato dessa vez. Hexoquinase X Glucoquinase *Km, concentração de substrato que precisa saturar metade da enzima (inversamente proporcional a afinidade, menor Km, maior afinidade). Então, eu preciso de pouco substrato para que a enzima trabalhe em sua máxima capacidade.* Alta afinidade por glicose. É capaz de captá-la em menores concentrações. Km= 0,1 mM Baixa afinidade de glicose. Km: 10 mM Quando estou em jejum/hipoglicemia a Hexoquinase está no máximo da atividade máxima. Então quer dizer que Glicoquinase para trabalhar no máximo de sua capacidade necessita de muita glicose. Isto é, em hiperglicemia, isto é, logo após a alimentação (pós - pandrial). Está presente no fígado (produção de glicose) e no pâncreas (liberação de insulina). Não é capaz de fosforilar tão rápido. Fosforila rapidamente grandes quantidades de glicose UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO 19/08/ 2021 KATIELLE ROCHA BERNARDO BASES CELULARES E MOLECULARES II As hexoquinases I-III são inibidas pelo próprio produto A hexoquinase chega no seu limite mais cedo que a glicoquinase. Nisso, ela não consegue mais converter glicose em glicose-6-P, até porque o excesso dele inibe a enzima. Não ocorrendo mais esse processo, a glicose pode simplesmente sair do músculo (um dos locais extra hepáticos que contem esse tipo de enzima) e ir para o fígado, onde a glicoquinase (hexoquinase IV e não sofre essa inibição) está e é capaz de converter a glicose mesmo em alta concentrações ao contrário da hexoquinase. E lá no fígado pode sim ser convertida em gordura.