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Metabolismo!de Carboidratos:!Gliclise eCiclo de Krebs
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Viso Geral1. Gliclise
1.1 - Fase Preparatria da Gliclise1.2 - Fase de Pagamento da Gliclise1.3 - Vias Tributrias da Gliclise
2. Acetil-CoA 2.1 - Converso do piruvato a acetil-CoA Ao da piruvato desidrogenase
3. Ciclo de Krebs3.1 - Reaes do Ciclo de Krebs3.2 - Conservao da energia de oxidao no Ciclo de Krebs3.3 - Reaes anaplerticas3.4 - Regulao do Ciclo
4. Consideraes Finais
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Entender a importncia da glicose no metabolismo dos animais.
Compreender que a gliclise uma via quase universal do catabolismo dos carboidratos, na qual uma molcula de glicose rompida por uma srie de enzimas para liberar duas molculas de piruvato.
Compreender a funo do Ciclo de Krebs como via catablica central capaz de oxidar substratos gerando transportadores de eltrons, e principalmente esqueletos carbnicos para outras vias de sntese.
Objetivos
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Catabolismodos Carboidratos
Glicognio, amido, sacarose
Armazenamento
Oxidao pela via glicoltica
Oxidao pela via das pentoses fosfato
Ribose - 5 - Fosfato
Glicose
Piruvato
Amino- cidos
cidos graxos Glicose
Estgio 1 produo de Acetil-CoA
Piruvato Complexo piruvato
desidrogenase
Acetil-CoA
Carreadores de e- reduzidos
Gliclise
Cadeia respiratria (transfere e-)
Estgio 2 oxidao de Acetil-CoA
Ciclo do cido ctrico
Estgio 3 transfere e-
e fosforilao oxidativa
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GlicliseGlicose
Glicose 6 - fosfato
Frutose 6 - fosfato
Frutose 1,6 - bifosfato
Gliceraldedo 3 - fosfato
Diidroxicetona fosfato
Fosfoexose isomerase
Fosfofrutoquinase -1
Aldolase
Triose fosfato isomerase
Fase preparatria Fosforilao da glicose e sua converso em gliciraldedo 3 - Fosfato
Gliceraldedo 3 - fosfato desidrogenase
Fase de pagamento Converso oxidativa do gliceraldedo 3 - fosfato em piruvato e a formao acoplada de ATP e NADH
Gliceraldedo 3 - fosfato (2)
1,3 - Bifosfoglicerato (2)
3 - Fosfoglicerato (2)
2 - Fosfoglicerato (2)
Piruvato (2)
Fosfoenolpiruvato (2)
Fosfoglicerato quinase
Fosfoglicerato mutase
Enolase
Piruvato quinase
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Gliclise
Glicose
2 Piruvato
2 Acetil-CoA
2 Lactato 2 Etanol + 2CO2
Hipxia ou anaerbico Anaerbico
Gliclise
Aerbico
Ciclo do cido ctrico
2CO2
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1. Fosforilao da glicose
Glicose ativadaATP - doador de fosfatoReao irreversvel.
Fase Preparatria
Hexoquinase
Glicose Glicose 6 - fosfato
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2. Converso daglicose 6-fosfato emfrutose 6-fosfato
Isomerizao reversvelde uma aldose em cetose.
Papel crtico na qumicaglobal da gliclise.
Fase Preparatria
Fosfoexoseisomerase
Frutose 6 - fosfato Glicose 6 - fosfato
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3. Fosforilao da frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bifosfato
Irreversvel e primeiro passo comprometido da via glicoltica.
Ponto principal deregulao da gliclise.
Fase Preparatria
Fosfofrutoquinase - 1(PFK - 1)
Frutose 1,6 - bifosfato Frutose 6 - fosfato
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4. Clivagem dafrutose 1,6-bifosfato
As concentraes dos reagentes e a variao de energialivre padro so pequenas: a reao reversvel.
Fase Preparatria
Aldolase
Frutose 1,6 - bifosfato
Diidroxiacetona fosfato
Gliceraldedo 3 - fosfato
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5. A interconverso das trioses fosfatos
A diidroxiacetona fosfato rpida e reversivelmente convertida a gliceraldedo3-fosfato, porque apenasesse pode ser degradadona continuao da via.
Fase Preparatria
Triose fosfatoisomerase
Diidroxiacetona fosfato
Gliceraldedo 3 - fosfato
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6. Oxidao dogliceraldedo 3-fosfatoem 1,3-bifosfoglicerato
Primeira das duas reaes conservadoras de energia(acilfosfato) que formaro ATP.
Coenzima NAD+.
Fase de Pagamento
Gliceraldedo3 - fosfato
desidrogenase
1,3 - Bifosfoglicerato
Gliceraldedo 3 - fosfato
Fosfato inorgnico
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7. Transferncia dofosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP
Os passos 6 e 7 juntos soum processo acoplador de transferncia de energia.
Resultado desse acoplamento:Fosforilao ao nvel do substrato.
Fase de Pagamento
1,3 - Bifosfoglicerato
3 - Fosfoglicerato
Fosfogliceratoquinase
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8. Converso do3-fosfogliceratoem 2-fosfoglicerato
Reao ocorre em 2 passos: forma o intermedirio 2,3-bifosfoglicerato que ser usado com co-fator.
Fase de Pagamento
Fosfogliceratomutase
3 - Fosfoglicerato 2 - Fosfoglicerato
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9. Desidratao do 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato
Segunda reao que gera composto com alto potencial de transferncia do grupo fosforila.
Sada de gua redistribui energia interna da molcula e aumenta energia livre padro de hidrlise dogrupo fosforila.
Fase de Pagamento
Enolase
2 - Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato
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10. Transfernciado grupo fosfato dofosfoenolpiruvatopara o ADP
A reao total tem uma variao de energialivre-padro grande enegativa.
Irreversvel e importantestio de regulao.
Fase de Pagamento
Piruvatoquinase
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Piruvato (forma enlica)
Piruvato (forma ceto)
tautomerizao
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Regulao da GlicliseHexoquinase:
Inibida pelo seu produto, glicose 6-fosfatoNo fgado h isoenzima glicoquinase, que no inibida pelo seu produto.
Fosfofrutoquinase: [ATP] inibe alostericamente [ADP] e [AMP] diminuem inibio por ATP [citrato] aumentam poder inibidor do ATP [frutose 2,6-bifosfato] diminui poder inibidor do ATP
Piruvato quinase: [ATP], [acetil-CoA] e [cidos graxos] inibe alostericamente [alanina] inibe sinalizando que h blocos em construo em abundncia [frutose 1,6-bifosfato] ativa
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GlicliseBalano final:
1. Destino dos tomos de C da glicose2. Entrada de Pi e ADP e a sada de ATP3. Caminho dos eltrons nas reaes de xido-reduo
Cancelandoos termoscomuns: Glicose
Glicose
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Alm da glicose, outros carboidratos podem ser usados na via glicoltica
Vias tributriasda Gliclise
Trealose Lactose
Sacarose
Glicognio, amido
D - Glicose
D - Frutose
D - Galactose
D - Manose
trealase lactase
sacarase
hexoquinase
frutoquinase
hexoqui- nase hexoquinase
fosfomanose isomerase
fosfoglicomutase
fosforilase
frutose 1 - fosfato aldolase
triose quinase
triose fosfato isomerase
amilase
Glicose 1 - fosfato
Glicose 6 - fosfato
Frutose 6 - fosfato
Frutose 1,6 - bifosfato
Gliceraldedo 3 - fosfato
Gliceraldedo Diidroxiacetona fosfato
Manose 6 -fosfato
Frutose 1 -fosfato
UDP - galactose
UDP - glicose
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Metabolismo
Amino- cidos Glicose
cidos graxos
Estgio 1 produo de Acetil-CoA
Piruvato Complexo piruvato
desidrogenase
Acetil-CoA
Gliclise
Cadeia respiratria (transfere e-)
Carreadores de e- reduzidos
Estgio 3 transfere e-
e fosforilao oxidativa
Estgio 2 oxidao de Acetil-CoA
Ciclo do cido ctrico
Acetil-CoA
Carreadores de e- reduzidos
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Produo do Acetil-CoA
Descarboxilao oxidativa
Reao irreversvel
Complexo da piruvato desidrogenase (PDH)
Piruvato Acetil - CoA
Complexo Piruvato desidrogenase
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Complexo da piruvato desidrogenase (PDH):3 enzimas:
piruvato desidrogenase (E1) diidrolipoil transacetilase (E2) diidrolipoil desidrogenase (E3)
5 coenzimas ou grupos prostticos: TTP tiamina pirofosfato (Tiamina - B1) FAD flavina adenina dinucleotdeo (Riboflavina - B2) CoA coenzima A (cido pantotnico - B6) NAD nicotinamida adenina dinucleotdeo (Niancina - B3) lipoato
Produo do Acetil-CoA
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Produo do Acetil-CoAComplexo da piruvato desidrogenase (PDH)
Grupo Tiol Reativo
cido Pantotnico
Adenina
Ribose 3 - fosfato
3 - fosfoadenosina difosfato Coenzima A Acetil - CoA Cadeia de polipepitdeo da E2
Resduo Lys da E2
cido lipico
Forma Oxidada
Forma Reduzida
Forma Acetilada
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Produo do Acetil-CoAComplexo da piruvato desidrogenase (PDH):
C1 do Piruvato liberado como CO2, e C2 liga-se TPP.
Oxidao a acetato e reduoda ligao S-S do lipoil.
Transferncia para CoA. Transferncia de eltronspara regenerar S-Sgerando FADH2.
Transferncia de eltronspara regenerar FADgerando NADH.
Piruvato
Hidroxiacetil TPP
Piruvato desidrogenase E1
Diidrolipoil transacetilase
E2
Diidrolipoil desidrogenase E3
Lipoillisina oxidada
Lipoillisina reduzida
Acetil - CoA
Acil Lipolisina
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Ciclo de Krebs
Acetil - CoA
Citrato
Isocitrato
Oxalacetato
Malato
fumarase
cetoglutarato Succinato
Succinil-CoA
Fumarato
succinato desidrogenase
citrato sintase
aconitase
aconitase
succinil-CoA sintetase
isocitrato desidrogenase
malato desidro- genase
Desidrogenao
Hidratao
Desidrogenao
Hidratao
Desidratao
Condensao
Ciclo do cido citrico
Fosforilao ao nvel do substrato
Descarboxilaco oxidativa
Descarboxilaco oxidativa
cis - Aconitato
complexo cetoglutarato
desidrogenase
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Ciclo do cido Tricarboxlico, Ciclo do cido Ctrico ou Ciclo de Krebs
O ciclo do cido ctrico uma regio central do metabolismo, com viasde degradao chegando at ele e vias anablicas principiando nele
Regulado de forma estreita em coordenao com outras vias
Grupo acetil entra, saem 2 CO2 Oxalacetato regenerado 4 passos so oxidaes Ocorre nas mitocndrias Apenas a succinato desidrogenase est na membrana interna da mitocndria Outras enzimas esto na matriz mitocondrial
Ciclo de Krebs
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Reaes do Ciclo de Krebs
1. Formaodo citrato
Hidrlise do tioster: reao exergnica. A variao de energia livre negativa essencial porque [Oxalacetato] baixa Co-A reciclada.
Acetil - CoA Oxalacetato
Citrato
citrato sintase
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Reaes do Ciclo de Krebs
2. Formao doisocitrato viacis-aconitato
A [isocitrato] baixa e areao deslocada para direita porque esse logo consumido.
Aconitase tem um centro ferro-enxofre que atua na ligao do substrato ativoe na catlise da adio ou remoo de gua.
Citrato
aconitase aconitase
cis-aconitato
Isocitrato
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Reaes do Ciclo de Krebs
3. Oxidaodo isocitrato aalfa-cetoglutaratoe CO2
Descarboxilao oxidativa Mn2+ estabiliza o enol formado na carbonila transitoriamente 2 formas de isocitrato desidrogenase: NAD+ (Matriz mitocondrial) e NADP+ (Matriz e citosol).
isocitrato desidrogenase
Isocitrato Oxalosuccinato cetoglutarato
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Reaes do Ciclo de Krebs
4. Oxidao doalfa-cetoglutarato asuccinil-CoA e CO2
Descarboxilao oxidativa NAD+ receptor de eltronse CoA carreador do grupo succinil.
Energia de oxidao conservada na forma deuma ligao tioster.
Reao semelhantecatalisada pela PDH.
Succinil - CoA
complexo cetoglutarato
desidrogenase cetoglutarato
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5. Conversoda succinil-CoAem succinato
Reao conservadora de energia.
As clulas animais tem duas isozimas: uma para ATP outra para GTP.
GTP pode entregar grupofosfato para ADP sem mudana de energia livre. Fosforilao ao nvel do substrato.
succinil - CoA sintetase
Succinil - CoA Succinato
Reaes do Ciclo de Krebs
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6. Oxidao do succinato a fumarato
Succinato desidrogenasetem 3 grupos ferro-enxofree uma molcula FAD e nos eucariotos; e firmemente ligada membranamitocondrial interna.
Participa da cadeia de transporte de eltrons.
Malonato anlogo do succinato e inibidor competitivo
succinato desidrogenase
Succinato Fumarato
Reaes do Ciclo de Krebs
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Reaes do Ciclo de Krebs
7. Hidratao dofumarato produz malato
A fumarase altamente esteroespecfica.
Formao de umcarnbnion.
fumarase
Malato
Fumarato
fumarase
Carbnion estado transitrio
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Reaes do Ciclo de Krebs
8. Hidratao do malatoa oxalacetato
Equilbrio deslocado para esquerda, o oxalacetato continuamente removidopela citrato sintase.
Por isso, [oxalacetato] sempre baixo.
malato desidrogenase
L- Malato Oxalacetato
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Conservao de Energia do Ciclo de Krebs
2 tomos de carbonoemergiram como CO2.
A energia liberada nessas oxidaes foram conservadasna reduo de 3 NAD+ e um FAD e na sntese de 1 ATP/GTP.
Os dois tomos que aparecem como CO2 no so os que entram na forma de acetil.
O ciclo fornece grande fluxode eltrons para a cadeia respiratria.
Acetil - CoA
Citrato
Isocitrato Oxalacetato
Malato
Fumarato
cetoglutarato
Succinato
Succinil - CoA
Ciclo do cido
ctrico
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Precursores Biossintticos
Nos organismos aerbicos:uma anfiblica.
Os intermedirios do cicloso repostos pelas reaes anaplerticas.
Estas reaes produzem intermedirios com 4 tomosde carbono.
Glicose
Porfirinas, heme
Purinas
Glutamina Prolina
Arginina
cidos Graxos, esteris
Aspartato Aspargina
Fenilalanina Tirosina Triptofano
Fosfoenolpiruvato (PEP)
PEP carboxiquinase
PEP carboxilase
piruvato carboxilase
enzima mlica
Acetil - CoA
Oxalacetato
Malato
Citrato
cetoglutarato
Succinil-CoA
Ciclo do cido ctrico
Piruvato
Piruvato Pirimidinas
Serina
Glicina Cistena
Glutamato
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Regulao do Ciclo de Krebs
Inibio alostrica pelos produtos
acetato, acumula AMP, CoA eNAD+ (ativadores alostricos)
A atividade da enzima desligada quando as substncias combustveis esto aumentadas
Atividade enzimtica ligada quando a demanda de energia necessria
Piruvato
Acetil - CoA
complexo piruvato
desidrogenase
ATP, acetil - CoA, NADH, cido graxos
NADH, succinil - CoA, citrato, ATP
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Regulao do Ciclo de Krebs
3 fatores: Disponibilidade de substratos Inibio pelos produtos Inibio alostrica
Regulado nos 3 passos exergnicos
As concentraes de substrato e intermedirios regulam o fluxo em uma velocidade que fornece concentraes timas de ATPe NADH.
Piruvato
Acetil - CoA
complexo piruvato
desidrogenase
ATP, acetil - CoA, NADH, cido graxos
NADH, succinil - CoA, citrato, ATP
Citrato
Isocitrato Oxalacetato
Malato cetoglutarato
Succinil - CoA
Ciclo do cido
ctrico
NADH, succinil - CoA
isocitrato desidrogenase
citrato sintase
malato desidrogenase
succinato desidrogenase
complexo cetoglutarato
desidrogenase
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Consideraes FinaisGliclise uma via na qual uma molcula de glicose rompida por uma srie 10 reaes enzimticas, para liberar duas molculas de piruvato.
A gliclise composta por duas fases: Fase Preparatria e Fase de Pagamento
O piruvato produzido pela gliclise convertido em acetil-CoA pela PDHe entra no Ciclo de Krebs O Ciclo de Krebs uma via central quase universal onde compostosderivados da quebra de carboidratos, gorduras e protenas so oxidadosat CO2 e FADH2 e NADH
O Ciclo anfiblico, isto , serve tanto ao catabolismo quanto ao anabolismo.
Para cada molcula de glicose so produzidos 30 - 32 ATP
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Referncias BibliogrficasD.L. Nelson; M.M. Cox. Leningher: Princpios de Bioqumica.5 ed. Artmed : So Paulo. 2010.
D.Voet, J.G. Voet. Bioqumica. 3 ed. Artmed Editora : So Paulo. 2006.
J.M. Berg; J.L. Tymoczko; L. Stryer. Bioquimica. 6 ed. Guanabara Koogan : Rio de Janeiro. 2008.
T. M. Devlin. Manual de bioqumica com correlaes clnicas. 6 ed. Blucher : So Paulo, 2007.