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Glicólise

Glicólise. O bjetivos :. 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. Introdução.

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  1. Glicólise

  2. Objetivos: • 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

  3. Introdução - Todas as células para gerar o seu metabolismo precisam de energia. Há células em que o consumo energético é moderado, como o caso das células do cérebro, no entanto, células como os glóbulos vermelhos, por não possuírem mitocôndrias, apresentam necessidades energéticas elevadas.

  4. Introdução Em Suma, a energia é necessária e é nos alimentos que ela se encontra. Cabe-nos a nós, Seres Heterotróficos Obtê-la. A Glicólise, funciona assim: -Como o primeiro e principal Processo de degradação da glicose, uma molécula potencialmente energética.

  5. 2. Definição:  Glycolysistem a sua origem no Grego em que glyk = Doce + Lysis = Dissolução Na atualidade podemos definir a Glicólise como a sequência de reações que converte a Glicose em Piruvato, havendo a produção de Energia sob a forma de ATP

  6. 3.  Onde Ocorre A Glicólise? Resposta: No Citoplasma das Células Anaerobiose  O produto final é Piruvato que posteriormente é fermentado em Acido Láctico ou Etanol Pode Ocorrer Em Dois meios diferentes  O produto final é o piruvato que depois, por processos posteriores à glicólise, é oxidado em CO2 e H2O Aerobiose

  7. 5. Importância Biomédica da Glicólise Principais Razões: 1 – Principal meio de degradação da Glicólise 2 – Obtenção de Energia mesmo em condições Anaeróbias 3 – Permite a degradação da Frutose e da Galactose • Outras Razões: • Os tecidos têm necessidade de transformar a energia contida na glicose em ATP • A Glicólise é fundamental para a produção de Acetil-CoA • A Glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, contribuindo o seu estudo para a melhor compreensão dos processos enzimáticos e de metabolismo intermediário

  8. 6. Etapas Da Glicólise - A Glicólise divide-se em duas partes principais: 1- Ativação ou Fosforilação da Glicose 2- Transformação do Gliceraldeído em Piruvato

  9. 4. Esquema Geral da Glicólise Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2O 1 açúcar de 6 C 2 açúcares de 3 C A partir deste ponto as reações são duplicadas Saldo 2 moléculas de ATP 2 moléculas de NADH 2 moléculas de Piruvato (3C)

  10. 1aFase - Preparatória Fosforilizão da Glicose - Utilização de ATP (2 Moléculas) • Formação de duas Moléculas de Triose-Fosfato: • Dihidroxicetona Fosfato e Gliceraldeído 3-Fosfato

  11. Gasto de Energia • Glicose + ATP Glicose -6-Fosfato + ADP  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  reação Exorgônica  reação irreversível  Permite a entrada da Glicose no Metabolismo Intracelular dado que Glicose-6-P não é transportado através da membrana Plasmática

  12. Gasto de Energia • Glicose -6- Fosfato Frutose -6- Fosfato • Conversão da Glicose -6- Fosfato em Frutose -6- Fosfato pela Fosfohexose Isomerase

  13. Gasto de Energia • Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + ADP • A Frutose -6-P é Fosforilada a Frutose -1,6-Bifosfato pela Fosfofructocianase • Esta é a Primeira Reação Especifica da Glicólise

  14. Gasto de Energia • Frutose 1,6-BiFosfato Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Fosfato • A Frutose 1,6- Bifosfato é dividida pela aldoase em duas trioses fosfatadas ficando cada uma com um fosfato • As duas trioses são: Gliceraldeído 3-Fosfato e a Dihidroxicetona Fosfato

  15. Gliceraldeído 3-P Dihidrocetona Fosfato • As Duas trioses são interconvertíveis por uma reação reversível catalizada pela Isomerase dos Fosfatos de Trioses ou Fosfotrioses Isomerase (TIM) • Só o Gliceraldeído é Substrato das reações seguintes, por isso o isômero assegura que todos os 6 Carbonos Derivados da Glicose podem Prosseguir na Via Glicolítica

  16. 2aFase - benefícios

  17. Gasto de Energia • Glicose -6- Fosfato Frutose -6- Fosfato • Conversão da Glicose -6- Fosfato em Frutose -6- Fosfato pela Fosfohexose Isomerase

  18. Gasto de Energia • Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + ADP • A Frutose -6-P é Fosforilada a Frutose -1,6-Bifosfato pela Fosfofructocianase • Esta é a Primeira Reação Especifica da glicólise

  19. 6.2 Transformação do Gliceraldeído em Piruvato Nesta Segunda Fase temos: - Formação de ATP - Oxidação da Molécula do Gliceraldeído 3-P - Redução do NAD+ - Formação do Ácido Pirúvico

  20. Produção de Energia • Gliceraldeído 3-P + NAD + Pi 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH + H • O Gliceraldeído 3-P é Convertido num Composto intermédio potencialmente energético • Enzima Interveniente: Desidrogenase do Gliceraldeído 3-P • Grupo Aldeído (-CHO) oxidado em Grupo Carboxílico (-COOH) • Grupo Carboxílico formado, forma uma ligaçao Anídrica com o fosfato • O Grupo Fosfato deriva de um Fosfato Inorgânico • O NADH intervirá na Formação de ATP

  21. NADH (reduzida) NAD+ (oxidada) ESTRUTURA DO NAD Nicotinamida adenina dinucleotídio

  22. Produção de Energia • 1-3 Bisfosfoglicerato + ADP 3-Fosfoglicerato + ATP • Formação de ATP • Enzima interveniente: quinaseFosfoglicerato • Fosforilação ao Nível do Substrato

  23. Produção de Energia • 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato • O 3-Fosfoglicerato é Isomerado a 2-Fosfoglicerato pela Fosfoglicerato Mutase (“Mutase”, pois muda o Grupo Fosfato de Posição dentro da Molécula)

  24. Produção de Energia • 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H O 2 • Há Desidratação e redistribuição da Energia • A Enzima Responsável é a Enolase

  25. Produção de Energia • Fosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + ATP • Ultima reação • É Catalizada pela quinase do Piruvato • reação Exorgônica Irreversível • Transferência do Grupo Fosfato do Fosfoenolpiruvato para o ADP • Produto intermediário Enol-Piruvato que é Convertido à forma CetoPiruvato

  26. 7. controle Da Glicólise A necessidade glicolítica varia de acordo com os diferentes estados fisiológicos Há uma ativa degradação deste açúcar após uma refeição rica em hidratos de carbono, assim como uma acentuada redução durante o Jejum. Deste Modo, o grau de conversão de Glicose para o Piruvato é regulado, por forma a satisfazer as necessidades celulares

  27. controle Da Glicólise  O Controle a Longo Prazoda Glicólise, particularmente no fígado, é efetuado a partir de alterações na quantidade de Enzimas glicolíticas. Este processoo terá reflexos nas taxas de síntese e degradação  O controle a Curto Prazoé feito por alteração alostérica (concentração de Produtos) reversível das enzimas e também pela sua fosforilação. • As enzimas mais propensas a serem locais de controle são as que catalisam as reações irreversíveis: • Hexoquinase • Fosfofrutoquinase • Piruvatoquinase

  28. Glicólise – função: • A glicóliseéuma via catabólica central queocorreno citosol. Emalgumascélulas, como nervosas e hemácias, é (juntamente com o Ciclo de Krebs nasequêncianascélulas nervosas mas nãonashemácias) a principal fonte de energia. O processo de degradação da glicoseédivididoemduasfases: • Fasepreparatória da glicose - de Glicose a Gliceraldeído-3-P + Dihidroxicetona. • Fase de produção de energia - de Gliceraldeído-3-P a Piruvato.

  29. Fasepreparatória da glicose(de glicose a gliceraldeído-3-p + dihidroxicetona. • Nestafase, a glicoseéativadaparaquepossahaver posterior quebra. Nestaativaçãosãogastosalguns ATPs. Écomo um investimentopor parte do organismoparaformarcompostos com maiorenergialivre de hidrólise. • São realizadasduasfosforilações, a primeirajánaprimeirareação da via. Istoéimportanteparaque a célulanãopercanenhumintermediário do cicloapósjáterinvestidoenergianaglicose, poisoscompostosfosforilados (como o sãotodososintermediários da glicólise) nãoatravessam as membranaslivremente. Estafasetermina com a quebra da hexose emduas trioses.

  30. Fase de produção de energia(de gliceraldeído-3-p a piruvato) • Inicia com a primeirareaçãoqueforneceenergiaaoorganismo (a recuperação do “investimento” tem mais de 60% de eficiência). Na verdade, a primeiraetapadessafase (transformação de gliceraldeído-3-P em 1,3-bifosfoglicerato) nãoproduznenhum ATP, mas nosorganismosaeróbios, o NADH produzidorepresentaganho de 3ATPs, nacadeiatransportadora de elétrons. Ocorremduasreações de fosforilaçãoemnível de substrato, assimdenominadasporque a reaçãotransferenãosóenergialivreao ADP, mas também o própriofosfatonecessárioàsíntese de 1ATP. • Apenas 5,2% da energia de oxidação da glicoseforamliberadosaofim da glicólise,permanecendotodo o restante na forma de piruvato. Este porsuavezpoderásercompletamentedegradadoparautilizaçãodestaenergiapeloCiclo do ÁcidoCítrico, ou, quandonãohádisposição de oxigênio, serencaminhadoàfermentação.

  31. Oxidação Do Piruvato

  32. 1. Introdução O Piruvato pode seguir dois caminhos diferentes após a sua Formação, dependendo das conduções do meio: • Em condições Anaeróbias: - Formam-se produtos de Fermentação (Etanol e CO2 no caso da fermentação Alcoólica; Ácido Láctico na Fermentação Láctica). • Em condições Aeróbias: - Forma-se o Acetil-CoA que vai entrar no Ciclo de Krebs

  33. 3. Onde Ocorre? Matriz Mitocôndrial

  34. 4. Etapas Da Oxidação do Piruvato (em Condições Aeróbias) Esquema Geral Piruvato + NAD + CoA Acetil-CoA + NADH + H + CO2 • 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

  35. 5. ControlEda 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  QuinasePiruvatoDesidrogenase B  FosfatasePiruvato Desidrogenase

  36. 7. Caso especial das Hemácias Os glóbulos vermelhos, não tem mitocôndrias. 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 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

  37. 8 ATP 8. Balanço Energético Da Glicólise Nota: 1 NADH = 3 ATP 2 NADH (Reação Catalizada pela do Gliceraldeído 3-P Desidrogenase) +2 ATP (Reação Catalizada pela FosfogliceratoQuinase) +2 ATP (Reação Catalizada pela PiruvatoQuinase) -2 ATP (Necessarios para as reacçoes catalizadas pela Hexocinase e Fosfrutocianase) = ?

  38. Bibliografia - Berg J.M., Tymoczko J.L. and Stryer L.: Biochemistry. 5th. Ed.. International Edition. W.H. Freeman and Company. New York. 2002 - Nelson D.L., Cox M.M.: Lehningher Principles of Biochemistry (4th ED). W.H. Freeman and Company, New York. 2005. • http://www.worthpublishers.com/lehninger/

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