Glicólise - Respiração Celular (Metabolismo e Medicina), Resumos de Enzimas e Metabolismo

Baixe Glicólise - Respiração Celular (Metabolismo e Medicina) e outras Resumos em PDF para Enzimas e Metabolismo, somente na Docsity! Glicólise 1. Entrada de Glicólise na célula 2. Glicólise * Resumo * Etapas * Destinos do Piruvato * Continuação da respiração celular * Fermentação Lática * Outras hexose * Regulação e Controle GLICOSE: w Ácido pirúvico É solúvel em água e solúvel em etanol e éter dietílico, produzido pela quebra de carboidratos e açúcares durante a glicólise. O ácido pirúvico é um composto intermediário no metabolismo de carboidratos, proteínas e gorduras. É comumente encontrado como um dos produtos finais da glicólise, que é então transportado para a mitocôndria para participar do ciclo do ácido cítrico. Na ausência de oxigênio, ou quando a demanda de oxigênio supera o fornecimento, o piruvato pode sofrer fermentação para produzir lactato. Glicólise O piruvato e o lactato também podem ser usados para regenerar a glicose. O piruvato também pode estar envolvido na síntese anabólica de ácidos graxos e aminoácidos. O que é ácido pirúvico? O ácido pirúvico é um ácido orgânico encontrado na maioria dos sistemas biológicos. É um líquido incolor representado quimicamente como CH3COCO2H. Quando o ácido pirúvico perde um átomo de hidrogênio, ele adquire uma carga negativa e é chamado de piruvato. O piruvato é essencial para muitas vias metabólicas exigidas pelos organismos vivos e é representado quimicamente como C3H303 Embora seja formado a partir da glicose, o piruvato pode ser convertido em energia através do ciclo de Krebs, em carboidratos para o armazenamento de energia pela gliconeogênese, em proteína na forma do aminoácido alanina e em etanol em reações anaeróbicas. Y Vídeo https://www.youtube.com/watch?v=vrmAthZC9fM&list=PL8PSXQjPRXIOIfgV9JEwS7JMmmtezP8DU &index=11 1 Difusão facilitada independente de Na+ + Mediado pelos transportadores de glicoproteína da família GLUT (1-14) * apresentam padrão de expressão com especificidade tecidual. (o que atua no cérebro é diferente do que atua no músculo) 2 Transporte ativo dependente de Na+ * requer energia e transporta a glicose "contra" um gradiente de concentração * Ocorre no intestino, por exemplo GLICÓLISE Resumo OBJETIVOS: 1. Produzir ATP 2. Fornecer precursores para vias de síntese, como a síntese de lipídios GASTOS GANHOS SALDO Glicólise E7 Síntese do 3-fosfoglicerato com produção de ATP 1,3-bisfosfoglicerato = 3-fosfoglicerato * Vai perder o P que acabou de ganhar, mas vale a pena, pois libera 1 ATP pela reação (com a 4 fornecida pela oxidação) : * P+ADP=1ATP (X2) * +2ATP v DESENHO Gliceraldeído 3-fosfato 1,3 bifosfoglicerato 1,3 bifosfoglicerato Ma omona-x o E8 Troca do grupo fosfato do carbono 3 para o carbono 2 | 3-fosfoglicerato = 2-fosfoglicerato “ Aideia é aumentar a instabilidade da reação com o fosfato, passando ele do carbono 3 p/ o carbono 2 E9 Desidratação do 2-fosfoglicerato | 2-fosfoglicerato - H20 = fosfoenolpiruvato * Ofosfoenolpiruvato é muito instável, para SA facilitar a saída do P ] col 1 CHa Fosfoenolpiruvato E 10 - Formação do piruvato, com produção de ATP Glicólise (2) 1,3- O Doce nu -cinase (2) 3-fosfoglicerato (2) e E licerato- -mutase (2) 2-fosfoglicerato (2) 2-fosfoglicerato o 2H,0 ) Enolase (2) Fosfoenolpiruvato Fosfoenolpiruvato = Piruvato + ATP (2) Fosfoenolpiruvato * Ação da Piruvato-cinase (Pk) 2ADP Do * P+ADP=ATP 2ATP cs e +2ATP (2) Piruvato * Deficiência da Piruvato-Cinase Anemia hemolítica * Um eritrócito maduro normal não apresenta mitocôndrias e é, portanto, completamente dependente da glicólise para a produção de ATP * A anemia observada na deficiência de enzimas glicolíticas é consequência da redução da velocidade da glicólise, levando à diminuição na produção de ATP * Leva à mudança do formato do eritrócito e posterior fagocitose * Amorte prematura desses eritrócitos resulta em anemia hemolítica Destinos do Piruvato 1) Continuação da respiração celular 1. O piruvato é oxidado, com a perda de seu grupo carboxil na forma de COZ 2. Gera o grupo acetil da acetil-coenzima A; 3. O grupo acetil é então completamente oxidado a CO2 no ciclo do ácido cítrico 1) Preparação para o Ciclo de Krebs 1. Piruvato é transportado para a matriz mitocondrial 2. Descarboxilação oxidativa do piruvato Piruvato =» Acetil-CoA NAD* NADH+H* * Libera COZ co: A, ESA c-o “A saída do CO2 fornece 4 pra entrada da CoA cu a a Piruvato esa Acetil CoA * Transferee p/o NAD+ =» NADH+ « Piruvato desidrogenase Deticências de tiamina ou niacina podem causar sérios problemas relacionados ao sistema nervoso mami mi central Isso ocorre porque as cólulas nervosas são * Depende da Vitamina B1- Tiamina) Incapazes de produzir quantidade suficiente de ATP (via cíco do ácido círico) para seu funcionamento adequado se o complexo da pinato-Sesciogenase Y Mais nú m de Ts estver inativo. À sindrome de Wernicko-Korsakoil, uma encelalopatiafpsicose relacionada à deficiência. de tiamina, pode ser observada também em pacien tes que abusam de álcool Glicólise + E complexo Pinto Destdrogrnase (CPO), ua mese reação + Up composta por efaores: a (2), 1 11), NA 18), (0a) DO LPORCO, Envenenamento por arsênico 2) Fermentação Lática Lactato desidrogenase Principal destino do piruvato: * no cristalino e na córnea do olho, na medula renal nos testículos, nos leucócitos e nos eritrócitos, pois todos eles apresentam-se pobremente vascularizados e/ou privados de mitocôndrias + Ocorre no músculo esquelético em situações anaeróbicas Redução de piruvato a lactato piruvato + NADH = lactato + NAD. Duas moléculas de piruvato possuem exatamente o mesmo número de Í carbonos e oxigênios que uma molécula de glicose, entretanto há um C=0 Piruvato déficit de quatro hidrogênios, pois perderam p/ NADH. | CH * o piruvato é reduzido a lactato, recebendo os elétrons do NADH 3 * Por meio da Lactato desidrogenase Cacio NADH + Hº actato enzima que catalisa a redução do piruvato a lactato pelo NADH + H e desidrogenase NADt regenerando o NAD+ mm E QL í HO-C—H Lactato * Ácido lático no tecido muscular I CH3 No músculo: * o lactato se acumula no músculo, causando diminuição no pH intracelular, podendo levar a câibras e/ou dores musculares O sentido da reação da lactato-desidrogenase depende das concentrações intracelulares relativas de piruvato e lactato e da razão NADH/NAD+ na célula. 00 Por exemplo, no fígado e no coração, a razão NADH/NAD+ é mais baixa que no músculo em exercício. Esses tecidos oxidam lactato (obtido a partir do sangue), produzindo piruvato. No fígado, o piruvato pode ser convertido em glicose, pela gliconeogênese, ou oxidado no ciclo do ácido cítrico. O músculo cardíaco oxida o lactato a CO2 e H20, via ciclo do ácido cítrico. Glicólise Glicólise Essa patologia é marcada pela ausência da enzima aldolase, responsável por clivar a a frutose, fazendo com que haja acúmulo de frutose-1-fosfato nas células e a diminuição da disponibilidade do fosfato inorgânico. A diminuição de fosfato disponível leva ao comprometimento da enzima fosforilase hepática da glicogenólise e consequente hipoglicemia seguida de vômitos, além da conversão de AMP em ácido úrico, que ocasiona hiperuricemia e acidose láctica. Em alguns indivíduos, a ingestão excessiva de frutose e alterações da microbiota intestinal pode levar à sua má-absorção (BRANSKI et al., 2006). A frutose não absorvida segue para o cólon, onde as bactérias luminais a fermentam rapidamente, modificando a microbiota intestinal e produzindo hidrogênio, dióxido de carbono e ácidos graxos de cadeia curta (MARCASON, 2010). Dessa forma, esses indivíduos com MAF podem demonstrar sintomas que incluem flatulência, diarreia, dor e distensão abdominal após o consumo de alimentos com excesso desse carboidrato (ABERER et al., 2012). Os sintomas da MAF são minimizados com uma restrição de frutose na dieta, ajustada a tolerância individual do paciente. Redução dos níveis de Pi A fosforilação da frutose pela frutoquinase é uma reação que ocorre rapidamente quando esse carboidrato entra na célula. Em condições normais, ocorre uma depleção transitória dos níveis de fósforo na célula, mas em pacientes com IHF essa depleção é permanente (hipofosfatemia), pois o fósforo permanece ligado à molécula de frutose formando a F1P. Isso desencadeia uma série de reações, dentre elas ocorre a ativação da rota de degradação das purinas pela indução da atividade da AMP desaminase, que resulta no aumento dos níveis de ácido úrico (hiperuricemia). Além disso, a depleção de ATP leva à dissolução do complexo ATP-Mg, elevando os níveis de magnésio (hipermagnesemia). Hipoglicemia A hipoglicemia presente em pacientes com IHF resulta da inibição da glicogenólise e gliconeogênese pela F1P, em princípio pelo bloqueio da quebra do glicogênio no nível da fosforilase e pela diminuição da formação de intermediários gliconeogênicos como F1,6P e glicose-6-fosfato. O distúrbio da gliconeogênese associado à ativação da piruvato quinase acarreta no acúmulo de alanina, lactato e piruvato no fígado e, consequentemente, no desenvolvimento da acidemia lática e hiperalaninemia. 1) Fosforólise: forma glicose-1-P CHOH CHOH CHOH . . o + Adicionamos um Pi ac carbono um ce uma ces glicoses º o * Vantagens em usar o fosfato e não água para a retirada da pt A Glicogênio (n - 1 glicoses) glicose: son o. «A glicose já sai fosforilada e permanece presa dentro da Ko Odor célula Glicose tostato * Glicogênio fosforilase Etapa inicial da glicogenólise: fosforólise https://monografias.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/2892/1/Intolerânciasfrutoserevisão 2016 Trabalho de Conclusão de Curso Frutose e Ácido Úrico Uma das vias de entrada da frutose na glicólise é por meio da conversão em frutose-1-fosfato e posterior clivagem, com gasto de ATP, em Gliceraldeído e Di-Hidroxiacetona pela aldolase. Dessa forma, a entrada da frutose na via glicolítica é isenta dos principais mecanismos de controle dessa via, a hexocinase e fosfofrutocinase, diferindo da glicose e maltose. Assim, não há nenhum mecanismo regulatório que previna a depleção de ATP o que permite maior produção de AMP. Como consequência, o AMP é convertido em ácido úrico, aumentando a sua produção. Além disso, em situações que a via do ciclo de krebs e fosforilação oxidativa estariam inibidas, a frutose, sem mecanismo regulatório de entrada, culminaria na formação de piruvato, que seria direcionado na formação de ácido lático, a via disponível. Então, O aumento de ácido lático reduziria também a excreção de ácido úrico, uma vez que o urato, metabólito do ácido úrico, e o lactato competem pelo mesmo transportador renal - Resposta autoral Há consenso sobre a via metabólica da frutose que leva à produção de ácido úrico. Assim, a frutose induz a produção de ácido úrico por aumento da degradação do ATP à adenosina monofosfato (AMP), um precursor do ácido úrico, conforme demonstrado na figura 2. Durante seu metabolismo, a frutose é fosforilada a frutose1-fosfato (F1P) pela enzima frutoquinase e leva à degradação do ATP para difosfato de adenosina (ADP). A depleção de ATP inibe a fosforilação oxidativa de adenosina difosfato (ADP), ocasionando falta de fosfato inorgânico (Pi). A FIP captura fosfato inorgânico (Pi) e, dessa forma, os níveis de Pi intracelulares diminuem. Como resultado, os níveis de ATP intracelulares diminuem e os níveis de AMP aumentam devido à adelinatoquinase, o que também leva ao aumento dos níveis de monofosfato de inosina (IMP). Níveis elevados de AMP e IMP ativam vias catabólicas levando ao aumento da produção de ácido úrico. Além disso, a depleção de ATP e Pi durante o metabolismo da frutose diminui a inibição do feedback para a geração de ácido úrico https://repositorio.ufes.br/bitstream/10/10105/1/tese 10860 2015-Jordana Herzog Siqueira.pdf Obs: Foi demonstrado que, a longo prazo, o consumo de frutose resulta na diminuição dos níveis circulantes de insulina e leptina quando comparados à glicose. Uma vez que a insulina e a leptina representam sinais endócrinos para o sistema nervoso central na regulação do equilíbrio energético, o consumo prolongado de dietas ricas em frutose pode levar ao aumento da ingestão calórica ou diminuição do gasto calórico, contribuindo assim para o ganho de peso Assim, a quantidade elevada de carboidratos de rápida absorção, como sacarose e xarope de milho, pode aumentar o risco de SM e diabetes tipo 2 por conta do aumento da carga glicêmica e ganho de peso, levando à resistência à insulina, disfunção das células B pancreáticas e inflamação https://repositorio.ufes.br/bitstream/10/10105/1/tese 10860 2015-Jordana Herzog Siqueira.pdf Galactose A D-galactose, produto da hidrólise da lactose, passa, pela corrente sanguínea, do intestino para o fígado, onde é primeiro fosforilada em C-1, à custa de ATP, pela enzima galactocinase: Mais... Mg** Galactose + ATP — galactose-1-fostato + ADP Y Galactosemia A deficiência de qualquer uma das três enzimas dessa via causa galactosemia em humanos. Na galactosemia por deficiência de galactocinase, altas concentrações de galactose são encontradas no sangue e na urina. * Os indivíduos afetados desenvolvem catarata durante a infância, causada pela deposição no cristalino de um metabólito da galactose, o galactitol * Os outros sintomas dessa patologia são relativamente leves, e a limitação rigorosa de galactose na dieta diminui de modo significativo sua severidade. Glicólise 1 A galactosemia por deficiência da transferase é mais séria; ela é caracterizada por retardo do crescimento na infância, anormalidade na fala, deficiência mental e dano hepático grave Dano cerebral Catarata = Danos nos rins Se um bebê galactosêmico ingerir leite, os açúcares não metabolizados do leite se acumularão e causarão danos ao figado, olhos, rins e cérebro. BADAM. Manose A D-manose, liberada na ingestão de vários polissacarídeos e glicoproteínas dos alimentos, pode ser fosforilada em C-6 pela hexocinase Glicólise 12 CARACTERI CA | HEXOQUINASE Localização nos tecidos Todos Km Baixo (alta afinidade de substrato) Vimax Baixo Inibido pela glicose 6- Sim fosfato Induzido pela insulina Não Especificidade do substrato Papel fisiológico fomece células com nível basal de glicose 6- fosfato necessário para a produção de energia 3 - Fosfofrutocinase GLICOQUINASE Fígado e células beta- pancreáticas Alto (baixa afinidade de substrato) Alto Sim Apenas glicose Permite acumulação de glicose intracelular para conversão em glicogênio. ou triacilgliceróis. Catalisa a reação: Frutose 6-P » Frutose 1,6 - BP * Frutose 6-P - 4 Velocidade da reação 14 ATP - y Velocidade da reação 4 pH- y Velocidade da reação Se a glicólise está muito acelerada, é possível que falte oxigênio na célula e ela comece a fazer a fermentação lática, e o ácido lático em excesso o V pH do sangue, causando acidose 4 citrato - y Velocidade da reação 10 - Piruvato-Cinase Velocidade Frutose 6-fosfato Catalisa a reação: Fosfoenolpiruvato » Piruvato + ATP > Inibida por ? ATP > Inibida por * Alanina e Glucagon Deficiência da Piruvato-Cinase O piruvato também participa da composição do aminoácido alanina Anemia hemolítica Glicólise 15 * Um eritrócito maduro normal não apresenta mitocôndrias e é, portanto, completamente dependente da glicólise para a produção de ATP * A anemia observada na deficiência de enzimas glicolíticas é consequência da redução da velocidade da glicólise, levando à diminuição na produção de ATP * Leva à mudança do formato do eritrócito e posterior fagocitose * Amorte prematura desses eritrócitos resulta em anemia hemolítica Hormônios - Insulina e Glucagon INSULINA - Atua positivamente na glicólise GLUCAGON - Atua negativamente na glicólise Durante o estado alimentado. A diminuição nos níveis de glucagon, juntamente com níveis elevados de insulina, como ocorre após uma refeição rica em carboidratos, causa aumento na frutose-2,6-bisfosfato e, portanto, na velocidade da glicólise no fígado. Desse modo, a frutose-2,6-bisfosfato atua como sinal intracelular, indicando abundância de glicose. b. Durante o jejum. Níveis elevados de glucagon e baixos de insulina, como ocorre durante o jejum, determinam uma diminuição na concentração intracelular de frutose-2,6-bisfosfato hepática. Isso resulta em diminuição na velocidade geral da glicólise e em aumento na gliconeogênese. v MAIS Glicose Gicocinase | O EELDB O CE Glicose-6-P “ Frutose-6-P Fostotuto | O «EEE EA Am Slucagon | Frutose-1,6-bisfosfato Gliceraideido-3-P 5; Di-hidroxi. f acetona 1,3-Bistoslogiicerato erodiicaato a. Fostogcemo Rae o «MED Pero 6 pç Piruvato HW Lactato ATP, ADP e AMP | Tri, DI e Mono fosfato Quando uma célula gasta ATP ele vira ADP (pois perde um P), então, teoricamente, uma alta quantidade de ADP teria que incentivar a glicólise para produzir mais ATP, certo? Mas não é... Glicólise A célula possui um mecanismo de rapidamente converter 2 ADP em ATP : ADP + ADP — ATP + AMP Adenilato Cinase Assim, a quantidade de ADP a aumentar vai ser limitada, e o que realmente vai aumenta é o AMP Conclusão: Muito ATP = inibe a glicólise Muito ADP = implica no posterior aumento de AMP Muito AMP = estimula a glicólise RADICAIS LIVRES: átomos ou moléculas que possuem elétrons livres não pareados em sua camada orbital externa, o que explica sua instabilidade. Termo: Entretanto, radical livre não é a designação ideal para o conjunto dos agentes reativos patogênicos, pois alguns deles não apresentam elétrons desemparelhados em sua última camada, embora participem das reações de oxirredução. Os termos reactive oxygen species (ROS) (ERO: espécies reativas de oxigênio) e reactive nitrogen species (RNS) (ERN: espécies reativas de nitrogênio) são considerados mais apropriados Exemplos: hidroxila (HO-), superóxido (02--), peroxila (ROO-) e alcoxila (RO-); e os não-radicalares: oxigênio (02), peróxido de hidrogênio (H202) e ácido hipocloroso (HCIO). Características: Glicólise 17