Metabolismo

CO2 + H2O � O2 + CH2O

Glicólise

Glicólise

A via de Embden-Meyerhof (Warburg)

Essencialmente todas as células executam a glicólise

Consiste em dez reacções – iguais em todas as células – mas com diferentes rendimentos

Dividida em duas fases:Primeira fase converte a glucose em duas moléculas G-3-P

Segunda fase produz dois piruvatos

Os productos da glicólise são o piruvato, ATP e NADH

Há três “destinos” finais possiveis para o piruvato

Hexocinase1º passo da glicólise; ∆G grande, negativo

A Hexocinase (e a glucocinase) actua fosforilando a glucose, mantendo-a no interior da célula

O Km para a glucose é 0.1 mM; as células possuem 4 mM de glucose • Logo a hexocinase está normalmente activa !

A Hexocinase é regulada - alosteriamente inibida por 6-P-glucose (produto) –embora não seja o local de regulação mais importante da glicólise –

Sintese de ATP a partir de fosfato energéticoTambém referido como fosforilação ao nível do substrato. Este método de

gerar ATP é diferente do utilizado pela ATP sintetase (fluxo de protões)

O destino do NADH e do Piruvato

Condições aerobicas ou anaerobicas ??

– Se o O2 estiver disponível, o NADH é re-oxidado no sistema de transporte de electrões, gerando-se ATP por fosforilação

oxidativa

– Em condições anaeróbicas, o NADH é re-oxidado pelalactato desidrogenase (LDH), regenerando o NAD+ para que

a glicólise se possa continuar a processar

Ciclo de Cori

Limite por quantidade de enzima

Limite por quantidade de substrato

Passo limitante da via

Fosfofrutocinase 1

Fosfofrutocinase 1

Sintese de "glucose nova" a partir de metabolitos comuns

• Os seres humanos consumem 160 g de glucose por dia• 75% dessa é consumida no cérebro• Os fluidos corporais contêm apenas 20 g de glucose • As reservas de glicogénio rendem 180-200 g de glucose

• Portanto o corpo deve ser capaz de sintetizar a sua própria glucose

Gluconeogénese

Gluconeogénese

• Ocorre principalmente no figado e nos rins.

• Não é uma mera reversão da glicólise por duas razões:

O balanço energético tem que mudar de modo a tornar a gluconeogenese favorável (∆G da glicolise = -74 kJ/mol)

A regulação de uma das vias deve ser activada e a da via reversa deve ser inibida – isto requer algo de novo !

• Sete dos passos da glicólise estão conservados e três passos são substituidos:

Passos 1, 3, e 10 (que são os passos regulados!)

• As reacções novas devem seguir um novo caminho de reacção espontâneo (∆G negativo na direcção da sintese de açucar), e devem ser regulados de maneira diferente.

Fructose-1,6-bisfosfatase – catalisa a hidrólise de F-1,6-P a F-6-P

• Termodinamicamente favorável (∆G no fígado é -8.6 kJ/mol)• Regulação alosterea :

– Estimulada pelo citrato

– Inibida pela fructose-2,6—bisfosfato– Inibida por AMP

Regulação da Gluconeogenese

Controlo reciproco com a glicólise• Quando a glicolise está em funcionamento, a gluconeogenese não

está a realizar-se• Quando o estado energético da célula é elevado, a glicolise deve ser

desligada e o piruvato (entre outros), deve ser utilizado para a sintese e armazenamento de glucose

• Quando o estado energético da célula é baixo, a glucose deve ser rápidamente degradada de modo a fornecer energia

• Os passos regulados da glicólise são os mesmos passos que são regulados na direcção oposta !

Regulação hormonal da sintese e degradação do glicogénio

A insulina é secretada do pancreas (para o fígado) em resposta a um aumento da glucose no sangue.

Note-se que a veia porta é a única veia no corpo que alimenta um orgão !

A insulina estimula a sintese de glicogénio e inibe a sua degradação.(a insulina tem ainda outros efeitos)

Glucagina e epinefrina

A glucagina e a epinefrina estimulam a degradação do glicogénio – têm um efeito oposto ao da insulina !

A glucagina (peptido de 29 res) também é secretado pelo pancreasA glucagina actua apenas no fígado e nos tecidos adiposos !A glucagina é responsável pela manutenção dos niveis de glucose no

sangue.

A epinefrina (adrenalina) é libertada das glandulas adrenais.A epinefrina actua no figado e nos musculos.A epinefrina é libertada em resposta a medo ou raiva (fuga ou luta).

Uma cascata de cinases amplifica o sinal !

Regulação hormonal da sintese e degradação do glicogénio

Via das Fosfo-Pentoses

Produz NADPH para as vias de biosintese e produz ribose-5-P (a ser utilizado na sintese de ácidos nucleicos, por exemplo).

Ocorre maioritáriamente no citoplasma de células do fígado e de células adiposas.

O NADPH é utilizado no citosol em grande quantidade na sintese de ácidos gordos.

Via das fosfopentoses

Descarboxilação oxidativa do piruvato

Complexo do piruvato dehydrogenase

O complexo do piruvato dehydrogenase contém três enzimas: piruvato dehidrogenase,dihidrolipoil transacetilase e a dihidrolipoil dehidrogenase

O Ciclo dos Ácidos Tricarboxilicos

vulgo Ciclo do Ácido Citrico ou Ciclo de Krebs

O Piruvato (acetato, na realidade) produzido na glicolise é degradado a CO2

Algum ATP é produzido (indirectamente).

Mais NADH é produzido.O NADH irá ser utilizado na produção de mais ATP através da cadeia de

transporte electrónico e da fosforilação oxidativa.

Sucinato Desidrogenase

Uma oxidação envolvendo FAD

O mecanismo envolve remoção de um hidrido pelo FAD e uma desprotonação

O enzima na realidade faz parte da cadeia de transporte electrónico da membrana interna do mitocôndrio

Os electrões transferidos do sucinato para o FAD (formando FADH2) são passados directamente para a ubiquinona (UQ) na cadeia de transporte electrónico

Regulação do ciclo de Krebs

Regulação do ciclo de Krebs

Glicólise e ciclo de Krebscomo vias centrais do

metabolismo

• Transporte de electrões: Os electrões carregados por coenzimas reduzidos são passados através de uma cadeia de proteinas e coenzimas, gerando em simultaneo um gradiente protónico através da membrana interna mitocondrial.

• Fosforilação Oxidativa: Os protões ao fluirem no sentido do gradiente conduzem à sintese de ATP

Transferência de electrões,de proteína em proteína,

para as mais electrofílicas. A energia liberta é aproveitada para

bombear protões através da membrana

Cadeia de Transporte electrónico

Quatro complexos proteícos associados à membrana interna do mitocôndrio

Uma coenzima liposoluvel (UQ, CoQ) e uma proteína soluvel em água (cyt c) que se movimentam entre os complexos proteícos complexes. Ambos transportam electrões.

Os electrões perdem energia à medida que se movimentam pela cadeia - dos complexos I e II atéao complexo IV

Complexos ferro-enxofre

Transportadores de electrões

Diferentes inserções do grupo heme

Portadora de electrões e de protões

Sumário do transporte electrónico e protónico

Sumário do transporte electrónico e protónico

Modelo quimiósmotico - Peter Mitchell

Modelo quimiósmotico

Geração de calor pela utilização de desacopladores(gordura castanha)

Desacopladores

Os desacopladores desassociam o transporte electrónico da fosforilação oxidativa, por dissipação do gradiente protónico

Os desacopladores são moléculas hidrofóbicas com um protão dissociável.

Movimentam-se através da membrana, carregando protões no sentido do gradiente, eliminando esse mesmo gradiente

Desacopladores