glicólise e ciclo

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CGlicólise metabolismo de carboidratos I. Introdução A glicose é uma versátil e rica em energia potencial é principal metabólico dos seres vivos, animais e vegetais (incluindo alguns microorganismos) Precursora Os organismos vivos são capazes de estocar glicose de várias formas para diversos tipos de necessidades - Pode ser estocada como sacarose e amido - Nas plantas pode ter função estrutural - A oxidação completa até CO2 e H20 libera 2840 - Via central quase universal do catabolismo da glicose Glicólise - Processo do Piruvato? Ocorre no citoplasma das células Quebra da glicose (6 carbonos) formando duas de piruvato carbonos) Catabolismo da glicose (via central) São 10 etapas divididas em duas fases Fase Preparatória Ao final há saldo positivo Composta por 5 etapas Fosforilação da Glicose Fosforilação do grupo oh do C-6 da glicose Processo IRREVERSÍVEL em condições A glicose entra na célula e a fosforilação impede a sua saída Além disso, a tem objetivo de manter a energia do ATP na ligação éster P Glicose vira glicose-6-fosfato Ponto de regulação Reação catalisada pela enzima hexoquinase No em especial pode ser catalisada por hexoquinase IV ou glicoquinase propriedades cinetica sereguladoras (scenzimas enzimas que catalisa a mesma reação mas codificadas por genes diferentes! Enzima Hexoquinase CH -OH ATP ADP H H H H H - Requer Mg++ OH H OH H HO OH OH - Enzima presente em todos os organismos H OH H - OH são acopladas duas reações Glicose Glicose-6-fosfato - Hidrólise de ATP é AG' 16,7 kJ/mol02 Isomeração da Glicose-6-fosfato em Frutose-6-fosfato - Glicose-6-P vira frutose- 6-P São isomeros pois pequeno (1.7 kJ/mol) Reação Aldose Cetose OH 03 Fosforilação da Frutose-6-P Reação PFK-1 Formação Fruto - 1.6 bifosfato Passo comprometido Glicolise-6-P e a Frutose-6-P poderiam ter outro destinos MAS a Frutose-1.6 só pode a glicólise Reação PFK-1 CH ATP ADP H HO H HO OH Resumo OH OH H OH H Frutose 6-fosfato Frutose Fase 04. Clivagem da Fosforilação da glicose Reversível nas condições celulares conversão a Formação de cetose e aldose Reação-Aldolase gliceraldeido-3-fosfato Cetose Aldose Consumo de 2 ATP CH2OPO H HO CHOH OH Formação de 2 OH H Di-hidroxiacetona Frutose -fosfato -fosfato 05. Interconversão das Trioses Fosfato Ultima reação da fase preparatória - - Conversão da di-hidroxiacetona fosfato em Enzima Triose-fosfato Isomerase - Ação da enzima deixa os e C-3 de e C-4 Reação Triese-fosfato Isomerase H CH2OH Triose-fosfato HCOH isomerase Di-hidroxiacetona- Gliceraldeido-3- -fosfato -fosfato kJ/molFase de Pagamento 06. Oxidação do Enzima Primeira oxidação são 2 oxidadas ao mesmo tempo Forma Reação de Oxidação A primeira a ocorrer Coenzima reduzida Coenzima oxid H o H HCOH HO HCOH desidrogenase Gliceraldeido Fosfato -fosfato inorgânico AG" 6.3 Oxidação do carbono As oxidações biológicas frequentemente envolvem desidrogenações A formada com alto potencias de transferência do grupo fosforila Liibera bastante energia na hidrólise do produto formato 6 07. Formação de ATP (a) Fase preparatória HO CH2 Fosforilação da glicose H H e sua conversão a Glicose H 4 Fosforilação a nível do substrato OH H HO OH Produzir ATP a partir de uma orgânica 1 3 ATP H OH Enzima Fosfoglicerato-cinase Primeira reação preparativa Hexocinase Forma ADP P Glicose-6-fosfato H H H 4 1 OH H 2 HO OH 3 Reação Fosforilação ao do Substrato Fosfo-hexose- H OH -isomerase 6 1 P P CH2 OH o Frutose-6-fosfato 5 H 2 - Forma apenas 1 ATP H HCOH 3 ATP 4 3 Rib Adenina - Uma molécula formando ATP Segunda reação preparativa OH H 1,3 ADP ADP 6 1 P CH. o P 5 H 2 Mg2 cinase Clivagem do H com 6 carbonos em 4 4 3 H 2 com Aldolase 3 carbonos o o Gliceraldeído-3-fosfato P CH + OH H HCOH Di-hidroxiacetona-fosfato 5 Rib Adenina P CH2OH Tiosefosfato- 3-Fosfoglicerato ATP -isomerase AG" 18.5 kJ/mol (b) Fase de pagamento o Conversão oxidativa do (2) Gliceraldeído-3- (2) P CH C -fosfato gliceraldeído-3-fosfato em OH H piruvato e formação 2P 08 conversão de 3-Fosfoglicerato em 2-Fosfoglicerato acoplada de ATP e NADH 6 2NAD1 Oxidação e -fosfato- o Para formação de ATP fosforilação 2 NADH + 2H1 (2) P CH2 CH Cria um produto para uma mais energetica (2) 1,3-bifosfoglicerato OH P Primeira reação formadora 2ADP 7 de ATP (fosforilação no nível Fosfoglicerato- do substrato) -cinase Reação 2 ATP (2) P CH (2) 3-fosfoglicerato OH 8 o Fosfoglicerato- -mutase (2) CH2 CH C C (2) OH Fosfoglicerato PO2 -mutase P CH2 Q CH OH 9 Enolase 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato (2) CH2 (2) Fosfoenolpiruvato AG" 4,4 kJ/mol Segunda reação formadora 10 2ADP P de ATP (fosforilação no nível Piruvato- do substrato) -cinase 2 ATP o (2) CH3 C (2) Piruvato09. Desidratação do 2-Fosfoglicerato em Fosfoenolpiruvato Feita pela Enolase - 0 PEP (fosfoenolpiruvato) - Alto potencial de transferin grupo fosforila ao ser hidrolisado Reação o o o H2O C C H C OPO C OPO Enolase HO-CH2 CH2 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato kJ/mol Nova formação de ATP e formação do Piruvato - Fosforilação ao substrato - Reação - Importante sitio de regulação - Hidrólise Reação C P C + P Resumo CH2 o Fase de Pagamento Rib Adenina Fosfoenolpiruvato ADP Formação 4 ATP Formação de 2 NADH Formação de 2 Piruvatos o o o C o + P Etapa 07 - 1st formação de ATP CH3 P Etapa 10-2nd formação de ATP Piruvato o Rib Adenina ATP AG" - - 31,4 kJ/mol Balanço Final Glicose 2NAD + 4ADF 2ADP 2NADH 2H 4ATP Cancelando termos comuns nos dois lados da equação obtida equação global para em condições Glicose 2NAD 2ADP 2 piruvato 2NADH 2H 0 ATP é importante Processos - sintese de intermediários metabólicos e de macromoléculas a a partir de precursores menores - MovimentoDestino do Piruvato Presença do Oxigênio Na Hipoxia ou Condições Anaeróbias Pode formando acetil-CoA Pode ter 2 destinos diferentes Participar assim do Ciclo de Krebs Na anaerobiose NADH gerado na glicólise não pode ser pelo 02 Glicose Fermentação Glicólise Fermentação Láctica (10 reações Alcoólica sucessivas) Hipoxia ou Hipoxia ou 2 Lactato condições condições 2 Etanol + anaeróbias 2 Piruvato anaeróbias Condições Fermentação até Fermentação até lactato no aeróbias 2 Etanol + 2 Lactato etanol na levedura musculo em contração NAD+ é regenerado a nos em algumas Fermentação até Fermentação até lactato partir do NADH pela células e em alguns etanol na levedura 2 Acetil-CoA no músculo em redução do piruvato a microrganismos contração vigorosa, nos eritrócitos, em algumas etanol em duas etapas Ciclo do Na Fermentação Lactica 0 NAD+ ácido outras células e em Piruvato Etanol é regenerado a partir de NADH cítrico alguns microrganismos pela redução de piruvato a Rendimento lactato + 4H2O Na hipóxia a aumento de acido Formações de láctico causando e Animais, vegetais e 2 ATP acidose muitas células 2 NAD microbianas sob 2 Etanol Rendimento condições aeróbias 2 C02 Formações CO2 NADH + H 2 ATP NAD o H OH 2 NAD+ 2 lactato C CH2 CH3 CH3 CH3 CHO HPO? Piruvato Acetaldeído Etanol H-C-OH H OH G3PDH 1.3-BPG 3-phosphate NADH OH Lactate Pyruvate H dehydrogenaseCiclo de Krebs Ciclo do Acido Citrico 1. Introdução Ocorre na de - Parte da respiração celular - Acontece dentro da mitocôndria, perto das cristas - Piruvato produzido no glicólise é oxidado em: Acetil-CoA Acontece na mitocôndria Descarboxilação oxidativa Reação irreversível ~> Piruvato Desidrogenase Acetil-CoA é que entra no ciclo II. Ciclo do Ácido Cítrico - 0 nome vem do fato do citrato ser 0 "primeiro" produto - Participação no catabolismo e anabolismo Via central do metabolismo Complexo Piruvato - Descarboxilação Oxidada - Reação anterior que liga a glicólise ao Ciclo de Krebs - 5 cofatores que são derivados de 4 vitaminas - Enzima grande - 0 processo produz um acetil (2 carbonos) e produz CO2 descarboxilação oxidativa (irreversível) CO2 o o CoA-SH Reação + recebe os elétrons e reduz para NADH C NAD NADH lipoate, o S-CoA FAD o > Complexo da CH3 piruvato-desidrogenase (E, + + CH3 Piruvato Acetil-CoA = 33,4 kJ/mol Enzimas Cofatores CoA - Coenzima A Grupo Vitamina B5 NH - Cofator essencial H H CH3 Adenina CH2 CH OHCH - Atua como transportador de grupos acila (acetil) - Ativador de carbonila Ribose OH 0 acetil se liga na CoA na ligação com 0 tiol (-SH) reativo CH NAD - Niacina - vitamina B3 - Tem a parte nicotinamidaTPP - Vitamina B1 - No excesso de carboidratos pode causar acúmulo de lactato causando acidose láctica - Na deficiência causar beribéri (dor FAD - Vitamina B12 - Transporta elétrons As Reações do Ciclo São 8 reações no ciclo do todo Acetil-CoA entra no ciclo - Reação Condensação de Claisen: Acetil-CoA grupo metil da acetil-CoA = 32.2 o convertido a metileno no citrato. - A enzima Citrato-Sintase converte Acetil-CoA + H2O - Citrato-sintase é reguladora do ciclo CoA-SH Citrato Citrato-sintase CH2-COO - CH2-COO #2 Citrato 2a - Reação reversivel - - portanto produz água HO grupo-OH - do citrato - OH é reposicionado reposicionado no isocitrato CH2-COO - Reidratação acontece preparando para a descar- boxilação da próxima etapa. Aconitase H2O cis-Aconitato COO H H2O Aconitase Reidratação COO H C COO HO H Isocitrato COO 3 #3#3 #6 Ocorre uma Descarbo.xilação Oxidativa COO Enzima isocitrato desidrogenase Fumarato CH - COO HC H COO HO H Isocitrato FADH2 COO 3 Isocitrato- Descarboxilação 6 oxidativa: Succinato-desidrogenase NADH oxidado a carbonil o que, Desidrogenação: da cadeia CO2 por sua vez, facilita a descarboxilação por introdução da respiratória) CH2 meio da estabilização ligação dupla inicia C=0 do carbânion formado no carbono COO a sequência de COO adjacente. oxidação do muito exergônica metileno. CH2 -sin Succinato COO # 4 Complexo -desidrogenase CH2 # 7 7 Malato C=0 Hidratação: COO - COO adição de CH2 CoA-SH a-Cetoglutarato -S-CoA água à ligação HO-CH CO2 4 o dupla CH2 Descarboxilação oxidativa: Succinil-CoA introduz mecanismo similar a piruvato-desidrogenase; grupo COO dependente do carbonil no carbono adjacente. - -OH para a próxima kJ/mol etapa de Fumarase Semelhante a piruvato desidrogenase = oxidação. também contém TPP e lipoato ligado à H2O enzima, FAD, NAD e coenzima A. COO Fumarato CH #5 HC CH2 - COO COO Succinil-CoA- CH2 -sintatetase Succinato COO #8 8 CH2 Desidrogenação: CoA-SH oxidação do -OH GTP C S-CoA completa a sequência (ATP) Oxaloacetato GDP de oxidação; carbonil (ADP) Succinil-CoA gerado posicionado para facilitar a Fosforilação ao nível do substrato: condensação de energia do conservada na Claisen na próxima ligação fosfoanidrido do GTP ou ATP. etapa. NADH Malato-desidrogenase Malato COO HO-CH CH2 COOOs Produtos Por ciclo produz Apesar dos produtos serem poucos, 0 ciclo fornece muitos intermediários que são usados em outras vias Citrato 3 NADH como 1 FADH2 Interconexões metabólicas uso de intermediários para NADH Ciclo 1 ATP ou GTP outras vias Malato citrico NADH Intermediários chaves oxalato precursor de aminoácidos Succinate Anabolismo biossintese de moleculas complexas a partir de simples Regulação do Ciclo do Ácido Citrico Regulado nas 3 reações irreversíveis exergônica Piruvato Desidrogenase Controla a entrada de piruvato no ciclo Por moduladores alostérico.e covalentes acetil-CoA. NADH e a aumenta quando há ácidos graxos de cadeia longa estão disponíveis AMP CoA e NAD+ Ca2 Três Etapas Etapas catalisadas por e Podem ser as etapas limitantes de velocidade Citrato-sintase inibidor alostérico da Fosfofrutocinase 1 na via Regulada pela disponibilidade do Acetil-CoA e Oxaloacetato glicolitica NADH e citrato (Succinil-CoA) Pode ser regulada por outros fatores Níveis de ATP Cálcio e outros intermediários Outros Fatores Isocitrato-desidrogenase Excesso de energia X ATP Disponibilidade de substrato ADP Ca2 Ca2+atua como sinalizador da contração aumentandoa demanda de ATP e ativando a enzima Piruvato da graxos piruvato Ca2 Alfa-cetoglutarato Inibe Acetil-CoA succinil CoA ATP Ativa ADP NADH e Succinil-CoA citrato-sintase Citrato Ca 2+ Oxaloacetato Ciclo do Isocitrato ácido cítrico Isocitrato desidrogenase NADH Malato FADH Complexo da Succinil-CoA.NADH -desidrogenase Ca2 desidrogenase Succinil-CoA GTP (ATP)