estude biologia

1. Bioquímica Metabólica
UNIVERSIDADE JEAN PIAGET DE ANGOLA
Licenciatura em Medicina Geral
DOCENTES:
Amélia da Costa - PhD
António D`Oliveira – Msc.
Francisco Tchivikua - Lic.
Thamer Cesar – Lic.

2. Bioquímica Metabólica
UNIVERSIDADE JEAN PIAGET DE ANGOLA
Licenciatura em Medicina Geral
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
➢ GLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICA

3. OBJECTIVOS
➢ Descrever as reações da via glicolítica.
➢ Perceber a importância da regulação da via glicolítica
➢ Demonstrar a importância da via glicolítica no
organismo humano.
➢ Relacionar alterações da via glicolítica com aspetos
clínicos.
➢ Conhecer e descrever pormenorizadamente a
Glicólise e a Oxidação do Piruvato, como etapas da
respiração celular.

4. ✓ Metabolismo: catabolismo e anabolismo;
✓ Vias metabólicas: produto(s) inicial e final
definidos;
✓ Enzimas como catalizadores;
✓ Presença de cofatores- orgânicos (coenzimas,
grupos prostéticos) ou inorgânicos (Mg2+, Zn,
etc);
✓ Regulação da via (etapas irreversíveis)
RECORDAR QUE

6. ATP

7. Oxidação total da glicose Go = -2.840 kJ/mol
ABSORÇÃO E TRANSPORTE DOS GLÚCIDOS

8. Maltase
AMIDO Oligossacárido
(Maltose)
Sacarose
Sacarase
Lactase
Lactose
Amilase
Glicose + Glicose
Glicose + Frutose
Glicose + Galactose
Lúmen Intestinal Borda de escova Enterócito
Enterócito
ABSORÇÃO DOS GLÚCIDOS NO INTESTINO

9. Glicose e
galactose
Na+
Na+
Glicose e
Galactose
Frutose Frutose
GLUT 5
K+
ATP
ADP
Membrana
apical
Membrana
Baso lateral
Na+
GLUT2
ATPa
se
Mecanismo
simporte
Mecanismo
uniporte
Capilares
Glicose e
Galactose
Frutose
SGLT 1
K+
ABSORÇÃO E TRANSPORTE DOS GLÚCIDOS

10. SECREÇÃO DE INSULINA

11. Fosforilação
Sinalização
intracelular/ cascata
de reações
Deslocação da vesícula
para a membrana
GLUT4
Insulina
Vesículas de GLUT4
Recetor de
Insulina
Citosol
Glicose
AÇÃO DA INSULINA SOBRE AS CÉLULAS

12. Barreira
hematoencefálica
Rim
Cérebro
Eritrócito
GLUT1
Hepatócitos
Células beta do
pâncreas
Intestino delgado
Túbulo renal
intracelular
GLUT2
GLICOSE
(extracelular)
intracelular
Células
neuronais
Células dos
tecidos diposos,
músculos
esquelético e
cardíaco
GLUT3
GLUT4
intracelular
intracelular
Sensível a insulina
TRANSPORTE DOS GLÚCIDOS EM
DIFERENTES CÉLULAS

13. VIA GLICOLÍTICACOMO UM
PROCESSO CATABÓLICO DA GLICOSE

14. GLICÓLISE
✓ Primeira via metabólica elucidada por volta de 1940;
✓ Vários foram os cientistas que contribuíram para
o esclarecimento da via:
✓ Eduard Buchner (1897)- fermentação em extratos de
levedura;
Glycolysis tem a sua origem no Grego em que:
glyk = Doce + Lysis = Dissolução ou quebra
✓ Embden, Meyerhof, Neuberg, Parnas, Warburg, G.
Cori, C. Cori - Via desvendada- ~40- (conhecida por
via de Embden-Meyerhof).
✓ Fritz Lipmann & Herman Kalchar (1941)- papel de
compostos ricos em energia- ATP;

15. DEFINIÇÃO
É a sequência de reacções que converte a Glicose em
Piruvato, havendo a produção de Energia sob a forma
de ATP e de NADH

16. ONDE OCORRE A GLICÓLISE?
No Citoplasma das Células
Pode Ocorrer
Em Dois meios
diferentes
Anaerobiose
→ O produto final é
Piruvato que
posteriormente é
fermentado em Acido
Láctico ou Etanol
→ O produto final é o
piruvato que depois, por
processos posteriores à
glicólise, é oxidado em
CO2 e H2O
Aerobiose

17. METABOLISMO DA GLICOSE
A D-GLICOSE : tem um papel central no metabolismo
energético e de carboidratos.
Oxidação total da glicose Go = -2.840 kJ/mol
É um precursor
versátil e forma
grandes
quantidades de
intermediários
Principal substrato
(combustível)
oxidável
- Fonte de
energia universal
Única fonte de
energia para as
hemácias e cérebro
(no curto prazo)*

18. DESTINO DA GLICOSE
Glicogênio, Amido, Sacarose
Oxidação via
Pentoses Fosfato
Oxidação via
Glicolítica
Ribose 5- Fosfato Piruvato
GLICOSE
Armazena-se

19. GLICÓLISE
✓Glicólise é uma via universal e tem papel central no
catabolismo da glicose;
• Em alguns organismos ou células ela é preferencial
ou exclusiva:
- Cérebro, retina, hemácias; córnea (mamíferos),
tubérculos de batata e outras plantas aquáticas,
alguns microorganismos aeróbicos;
• Poucas mitocôndrias: medula renal, leucócitos,
testículo, fibras musculares brancas ;
• Aeróbicos facultativos: leveduras, bactérias.

20. 2 Lactato
4CO2 + 4H2O
2 Piruvato
2CO2 + 2NADH
Via
glicolítica
Condições
aeróbias
Condições anaeróbias
Ciclo de
krebs
2ATP
6NADH + 2FADH2
Etanol + 2CO2
Hipoxia ou condições
anaeróbias
Musculo- aerobiose e
anaerobiose (esforço
físico)
Não
possui
mitocôndria
2 Acetil-CoA
Glicose
Coração - órgão
aeróbio. Poucas
reservas de glicose;
Usa também o lactato
e ácidos gordos para
suprir as
necessidades;
Cérebro – Não possui
reservas de glicose;
O fornecimento deve
ser continuo; Só usa
glicose para obter
energia (120g/dia).
VISÃO GERAL DA VIA GLICOLÍTICA

21. VISÃO GERAL DA VIA GLICOLÍTICA

22. ➢ Envolve 10 reações enzimáticos
➢Ocorre no Citoplasma
1) Investimento
➢Aprisionamento e desestabilização da glicose
➢Rendimento: Conversão de DHAP em G3P
2) Extração –Pagamento
➢Produção de 2 moléculas de ATP e 2 moléculas de
NADH
GLICÓLISE
➢Dividida em 2 Estágios

23. Estratégia
• Fosforilar a glicose;
• Com exceção da glicose e do
piruvato, todos os
intermediários da via são
fosforilados;
• Os intermediários fosforilados
são convertidos em compostos
com grande potencial de
transferir grupos fosfato;
• Aproveita a hidrolise destes
substâncias para produzir ATP
REAÇÕES DA VIA GLICOLÍTICA
Fase preparatória
1 - Fosforilação
2 - Isomerização
3 - Fosforilação
4 - Clivagem
5 - Isomerização
Fase de retorno energético
1) 6 - Oxidação Fosforilatva
2) 7 - Desfosforilação
3) 8 - Isomerização
4) 9 - Desidratação
5) 10 - Desfosfarilação

24. Fase preparatória:
• Gasto de energia
ou Utilização de 2
Moléculas de ATP
• Formação de duas
Moléculas de
Triose-Fosfato:
Dihidroxicetona
Fosfato e
Gliceraldeído 3-
Fosfato

25. Fase de Pagamento:
• Oxidação do
Gliceraldeido 3-P.
• Formação ou produção
de energia em forma
de ATP,
• Redução do NAD+
• Formação do Piruvato

26. ✓ Hexoquinase- cataliza a fosforilação de outras hexoses no musculo
(frutose, galactose, manose);
✓ Hexoquinase D ou glucoquinase - hepatócitos (fígado) Solúvel, citosólica
VIA GLICOLÍTICA
1- Ez. hexoquinase – 1ª etapa de comprometimento

27. VIA GLICOLÍTICA
1- Ez. hexoquinase – 1ª etapa de comprometimento
• Reação irreversível;
• Primeiro ponto de regulação da via;
• A hexocinase é uma cinase que requer Mg2+
forma um complexo MgATP2
• A hexocinase é uma proteína solúvel e existe no citosol
(tal como as outras 9 enzimas);
• Fosforila também a manose e a frutose (exceto no fígado).

28. Polar
Apolar
Polar
Polar
Porque ligar um Fosfato á glicose?
➢ P : é
negativo (-)
➢ A glicose
ganha carga
negativa e
se prende
célula

29. Porque ligar um Fosfato á glicose?
→ A Glicose é uma molécula quimicamente inerte, assim
para se iniciar a sua degradação é necessário que seja
activada
→ Depois de entrar na Célula a Glicose é fosforilada
pela Hexocinase produzindo Glicose-6-P pela
transferência do Fosfato Terminal do ATP para o grupo
Hidroxilo da Glicose
→ Reacção Exorgónica e Irreversível
→ Permite a entrada da Glicose no Metabolismo
Intracelular dado que Glicose-6-P não é transportado
através da membrana Plasmática

30. • Impede a sua saída para o espaço extracelular
(Não se conhecem transportadores de glicose
que transportam glicose fosforilada).
• Impede gastos de energia.
• Diminuir a energia de ativação para facilitar as
reações.
Porque ligar um Fosfato á glicose?

31. 2- Ez. Isomerase
• A reação é reversível, catalisada pela fosfohexose isomerase
(fosfoglucose isomerase);
• Transforma uma aldose numa cetose;
• Requer Mg2+;
• Prepara a molécula para uma segunda fosforilação na etapa
seguinte.

32. 3- Ez. Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1)
✓Algumas bactérias e protistas utilizam pirofosfato (PPi)
e não ATP nessa etapa como doador de fosfato;
✓PFK-1 é importante enzima regulatória dessa via.

33. 3- Ez. Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1)
• Consumo da segunda molécula de ATP;
• A fosfofrutocinase-1 catalisa a reação, sendo
este o ponto mais importante de regulação da
via glicolítica.
• Algumas bactérias e protistas utilizam
pirofosfato (PPi) e não ATP nessa etapa como
doador de fosfato.
• PFK-1 é importante enzima regulatória dessa
via.

34. 4- Ez. Aldolase
✓ Aldolase de alguns microorganismos é dependente de
Zn 2+

35. 5- Ez. Triose fosfato isomerase
✓ (C-1, C-2, C-3) = (C-6, C-5, C-4) da glicose

36. 5- Ez. Triose fosfato isomerase
• Apenas um tipo de triose pode continuar a
via (3-P-G);
• A partir de agora existem duas moléculas
de 3-P-G;
• A reação é catalisada pela triose-fosfato
isomerase
• Termina aqui a fase de preparação.

38. 6- Ez. Gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase
✓Primeira reação que leva a conservação de energia
como ATP
✓Anidrido- acilfosfato

39. 6- Ez. Gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase
• Fosforilação do carbono 1 do 3-P-G;
• Oxidação do grupo aldeído do 3-P-G;
• Primeira reação que leva a conservação de
energia como ATP (Formação de NADH)
(aceitador de eletrões);
• Única reação de oxidação da glicólise.

40. 7- Ez. Fosfoglicerato quinase
✓ Fosforilação em nível de substrato (x fosforilação
oxidativa)

41. 7- Ez. Fosfoglicerato quinase
Formam-se as primeiras 2 moléculas de ATP;
É catalisada por uma cinase;
Fosforilação a nível do substrato.
Não é o processo clássico de formação de ATP
A síntese de ATP acontece na cadeia respiratória

42. 8- Ez. Fosfoglicerato mutase
✓Reação em duas etapas- com formação de 2,3-
bisfosfoglicerato- BPG- traços nas células;
✓Eritrócitos- 5mM BPG- regula afinidade de Hb a O2

43. 9- Ez. Enolase
Enolase promove desidratação do 2-fosfoglicerato;
Formação de um composto com elevado valor energético;
A enolase pode ser inibida por iões de fluor.

44. 10- Piruvato quinase
Formam-se duas moléculas de ATP;
Fosforilação ao nível do substrato Irreversível;
A piruvato cinase catalisa o 3º ponto de regulação da via;

45. EQUAÇÃO GERAL DA GLICÓLISE
Rendimento:
Glicose = CO2 + H2O -2840kJ/mol
ATP= ADP + Pi -146kJ/mol
Glicose + 2ATP + 2NAD+
+ 4ADP + 2Pi 2piruvato + 2ADP + 2NADH + 2H+
+ 4ATP + 2H2O
(equação 1)
Somamos os lados/ simplificar termos semelhantes
Glicose + 2NAD+
+ 2ADP + 2P¡ 2 piruvato + 2NADH + 2H+
+ 2ATP + 2H2O (equação 2)

46. GLICÓLISE EM CÉLULAS TUMORAIS
✓Tumor sólido- transporta e consume mais glicose
(~10 x);
✓Hipóxia (suprimento de oxigênio baixo)- antes da
formação de novos vasos (angiogênese)- células a
mais de 100-200 µm dos capilares dependem de
glicólise;
✓Alguns tumores aumentam enzimas da via, inclusive
de hexoquinase (não inibida por glicose-6-fosfato)

47. GLICÓLISE EM CÉLULAS TUMORAIS
▪ Tumor sólido
Transporta e consume mais
glicose (~10 x);
▪ Alguns tumores
inclusive de hexoquinase
(não inibida por G-6-P).
Aumentam enzimas da via
▪ Hipóxia (suprimento de oxigênio) - antes da formação de
novos vasos (angiogênese)
mais de 100-200 µm dos capilares dependem de glicólise;

48. OXIDAÇÃO DO PIRUVATO
➢ Conhecer e Descrever Pormenorizadamente a
Glicólise e a Oxidação do Piruvato, como etapas da
respiração celular.
➢ Relacionar estas vias
Metabólicas com a
Produção de Energia do
Organismo.

49. O Piruvato
pode seguir
três destinos
diferentes
após a sua
Formação,
dependendo
das
conduções
do meio:

50. Fermentação lática
✓ Lactato no músculo- vai para
o fígado
✓ Lactobacilos, estreptococos-
lactato- queda de pH,
precipitação de caseina no
leite- em condições
controladas, yogurt, queijo.
Regenera o NAD para entrar
novamente na via glicolítica
Ez.: Lactato deshidrogenase

51. Fermentação
alcoólica
➢ Não existe nos vertebrados
ou em organismos que
fazem fermentação láctica;
➢ Regenere o NAD para a via
glicolítica
Ez.: piruvato descarboxilase

52. Destino do Piruvato: Condições aeróbia
Onde Ocorre?
➢ Matriz Mitocôndrial

53. Destino do Piruvato: Condições aeróbia
Forma-se o Acetil-CoA que vai entrar no C. Krebs
Piruvato + NAD + CoA Acetil-CoA + NADH + H + CO2
I. O Piruvato entra na Mitocôndria
associado ao Transportador Do
Piruvato
II. Vai então ser Oxidativamente
Descarboxilado Por acção de um
complexo multienzimatico
associado à membrana interna da
Mitocôndria

54. Transformações Ocorridas
I. O Piruvato começa por ser descarboxilado pela
desidrogenase do Piruvato, formando-se o Hidroxietil
mantendo-se ligado ao Tiamina Difosfato.
II. O Hidroxietil, posteriormente, vai reagir com a
Lipoamida Oxidada (Grupo prostético da
Dihidrolipoyl transcetilase), originando o Acetil
Lipoamida.
III. Este ultimo, reagirá com a Coenzima-A para
Constituir a Acetil-Coenzima A.

55. COMPLEXO MULTIENZIMÁTICO
PIRUVATO DESIDROGENASE
Formado por:
Três enzimas e cinco cofactores
❖ Pirofosfato de tiamina
(TPP)
❖ Ácido lipóico
❖ FAD, NAD+ e CoA
❖ Piruvato
Descarboxilase (E1)
❖ Dihidrolipoamida
Transacetilase (E2)
❖ Dihidrolipoamina
Desidrogenase (E3)
ENZIMAS INTERVENIENTES

56. CONTROLO DA OXIDAÇÃO DO PIRUVATO
A Oxidação do Piruvato é controlada por duas enzimas
complementares, que integram também o complexo de
desidrogenase do Piruvato. São elas:
A → Cinase da Desidrogenase do Piruvato
B → Fosfatase da Desidrogenase do Piruvato
- No Figado: é activada pela Fruto 1,6-difosfato e pelo
fosfoenolpiruvato e inibida pelo ATP, citrato, acetil-CoA e ác.
Gordos de cadeia longa.
- Nos músculos: não é activada pela frutose 1,6-difosfato
- Depende dos níveis de ATP e Ca2+cataliza a remoção do fosfato
inibidor (esta reacção é favorecida pelo ião CA2+)

57. CASO ESPECIAL DAS HEMÁCIAS

58. ➢ No entanto, tem uma enzima – Bifosfoglicerato mutase – que vai
permitir a isomerização do 1,3 Bifosfoglicerato a 2,3
Bifosfoglicerato
➢ Por acção da 2,3 Bifosfoglicerato fosfatase perde um grupo
fosfato e transforma-se em 3-Fosfoglicerato
➢ Os glóbulos vermelhos, não tem mitocôndrias.
GLICÓLISE NOS ERITRÓCITOS –
ANAEROBIOSE-
➢ Isto não é acompanhado pela formação de ATP, mas traz duas
importantes vantagens:
1- Processo mais económico, pois tem uma necessidade mínima
de ATP
2- O 2,3 Bifosfoglicerato liga-se à Hemoglobina desalojando o
Oxigénio, fazendo assim que o O2 passe para os Tecidos

59. GLICÓLISE NOS ERITRÓCITOS /ANAEROBIOSE
➢ Idêntica ao da aerobiose;
➢ Difere no sétimo passo e no produto final

60. REGULAÇÃO DO CATABOLISMO DE
CARBOIDRATOS

61. → O Controlo a Longo Prazo da Glicólise, particularmente no
fígado, é efectuado a partir de alterações na quantidade de
Enzimas glicolíticas. Este contido terá reflexos nas taxas de
síntese e degradação
→ O Controlo a Curto Prazo é feito por alteração alostérica
(concentração de Produtos) reversível das enzimas e também
pela sua fosforilação.
→As enzimas mais propensas a serem locais de controlo são
as que catalisam as reacções irreversíveis:
-Hexocinase e glucocinase, reacção do passo 1
-Fosfofrutocinase, reacção do passo 3 (enzima principal)
-Cinase do Piruvato, reacção do passo 10
REGULAÇÃO DA GLICÓLISE

62. REGULAÇÃO DA GLICÓLISE
Hexoquinase: hexose hexose-6P
Km 0,1 mM, inibida por Glc-6-P
Glucoquinase (fígado): Glicose Glc-6-P
Km 10 mM, inibida por Fru-6-P
Nota: Glc sangue- 5mM

63. REGULAÇÃO DA GLICÓLISE
Fosfofrutoquinase-1: Fru-1,6 BP
Fru-1,6 bis-P
Piruvato quinase: Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Inibição: ATP, acetil CoA, ác. graxos de cadeia longa.
Ativação: Fructose 1,6-bisfosfato (fígado).

64. Regulação pela hexocinase
Existem 4 isoformas da
hexocinase (I,II,III “ Km
0,1mM”, IV);
A IV (Glucocinase)
encontra-se no fígado e
pâncreas / difere das
outras isoformas por ter
pouco afinidade com
glicose Km (10mM).
Regulação alostérica.
A IV Inibida pela
proteína reguladora da
glucocinase (GKRP).
Glicose
ADP
ATP
X
Hexocinase
Glicose – 6 - Fosfato
Fructose – 6 - Fosfato
X
ATP

65. Fosfofrutocinase-1 e Piruvato cinase
Fosfofrutoc
é uma enzi
bisfunciona
não faz par
via glicolíti
Importante
produção d
Fructose-2
bisfosfoto
Existem 4
isoformas de PK
A PK do múscul
e cérebro não
regulam a
glicólise, não
têm sitio de
ligação;
Citrato
Fructose – 6 - Fosfato
PFK -1
Piruvatocinase
Fructose - 1,6 - bisfosfato
1,3 – bi-Fosfoglicerato
AMP
ADP
Fructose 2,6-
bifosfato
…
…
Fosfoenolpiruvato
…
Piruvato
+
X
ATP
ATP X
X
Ciclo de
Ác. Citrico
Acetil-CoA
+
X
…

66. Fosfofrutocinase
-2 é uma enzima
bisfuncional que
não faz parte da
via glicolítica;
Importante para
a produção de
Fructose-2,6-
bisfosfoto
Existem 4
isoformas de PK;
A PK do músculo
e cérebro não
regulam a
glicólise, não
têm sitio de
ligação;
Citrato
Fructose – 6 - Fosfato
PFK -1
Piruvatocinase
Fructose - 1,6 - bisfosfato
1,3 – bi-Fosfoglicerato
AMP
ADP
Fructose 2,6-
bifosfato
…
…
Fosfoenolpiruvato
…
Piruvato
+
X
ATP
ATP
X
X
Ciclo de
Ác. Citrico
Acetil-CoA
+
X
…
Fosfofrutocinase-1 e Piruvato cinase

67. Fosfofrutoquinase-1
✓4 subunidades
✓Cada subunidade
com atividade
enzimática
independente

69. Fosfofrutoquinase-2 / Frutose 2,6- bisfosfatase
• 2 ações enzimáticas em domínios diferentes, na mesma
enzima
• Fosfofrutoquinase 2 para distinguir da fosfofrutoquinase 1
(glicólise)
Frutose 6-fosfato + ATP
Fosfofrutoquinase 2 (desfosforilada)
Frutose 2,6 bisfosfato + ADP
Frutose 2,6-bisfosfato + H2O
Fructose 2,6-bisfosfatase (fosforilada)
Frutose - 6- Fosfato + Pi

70. INIBIÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA
Inibidor: Ácido monoiodo acético ICH2-COOH
Enzima inibida: Aldeído 3-P-glicérico desidrogenase
❖ O ácido monoiodo acético reage com o grupo -SH do
centro ativo da enzima.
Inibidor: Fluoreto de Sódio NaF
Enzima inibida: Enolase
❖ O fluoreto de sódio forma um complexo (fluoro
fosfato de magnésio) que inibe a enzima.
❖ A enolase tem como cofatores o Mg++ ou Mn ++.

71. Via glicolítica, Um olhar sobre a clínica
Glicólise
Cancro
Acidente
Vascular
Cerebral
Diabetes
Mellitus
Anemia
hemolítica
Watanabe et al., 2018. 9(1), pp. 1–14
Hiperglicemia
Infertilidade
ROS /
2,3 bifosfoglicerato
Hemoglobina
71

72. Caso clínico
• RA, 23 anos de idade, com história de cefaleia, astenia
marcada, febre, apresenta mucosa Hipo coradas e uma
ligeira hepatoesplenomegalia.
• Apresenta-se ictérico com níveis de LDH aumentado.
• Hemograma revela (Hb: 6,9 g/dl; Eritrócitos: 2,18µL; Ht:
20,7%)
Outros exames
GE - Positivo
LDH – Aumentada
Qual é o possível problema?
Como se justifica o aumenta da LDH
nesses doentes?
Como se justifica a esplenomegalia
nesses doentes?

73. Caso clínico
• AM, 2 anos de idade com mal estar geral, hipocorado,
ictérico, sem febre.
• Realizou exames
• Hemograma (Hg: 7g/dl (VR: 13g/dl)
Por deficiência enzimática
Outros exames
Ferro sérico – alto
Bilirrubina indireta – alta
Eletroforese de hemoglobina
– Negativo
Teste de coombs – Negativo
LDH – Aumentada
Vit B12 – Normal ;
Ac fólico – Normal
Que tipo de anemia?
Qual é o possível
problema?

74. OBRIGADA