Glicólise e fermentação 1

Bioquimica

1. Moléculas envolvidas no
metabolismo
•Carboidratos
•Lipídeos
•Proteínas
•Sais minerais
•Vitaminas
•Água

2. Polissacarídeos
Hexoses
Pentoses
Fotossíntese
Biosíntese de
Lípídeos
Degradação de
Lipídeos
d
Fosfolipídeos
Isoprenóides
Esteróides
Porfirinas
Aminoácidos
Aromáticos
Catecolaminas
Purinas
Pirimidinas
Aminoácidos

3. ALGUNS CONCEITOS
INICIAIS

4. Anabolismo
•A fase do metabolismo (requerente de energia)
que concerne a biossíntese dos componentes
celulares a partir de precursores pequenos.
Catabolismo
•A fase do metabolismo que envolve a produção
de energia por meio da degradação das
moléculas dos nutrientes.

5. A alimentação e o jejum alternam o metabolismo
entre os estados Anabólico e Catabólico
Complexa rede de interações entre as vias bioquímicas
Metabólitos originados de uma via de degradação podem ser utilizados para a
síntese de compostos
Reversibilidade parcial das principais vias do metabolismo de carboidratos e
lipídeos – o catabolismo é substituído pelo anabolismo em resposta à ingestão do
alimento
No estado alimentado: vias ativas são a glicólise, síntese de glicogênio,
lipogênese e síntese de proteínas
No estado de jejum (poucas horas após a alimentação): glicogênio e lipídeos
armazenados são degradados, a proteína é convertida em glicólise
(gliconeogênese), outros processos biossintéticos se tornam lentos.

6. Visão Geral dos Processos CatabólicosVisão Geral dos Processos Catabólicos

7. •Na antiguidade sabia-se que a comida
exposta ao ar apodrecia (liberava bolhas).
Deram o nome de fermentação por analogia
com a fervura – que também liberava bolhas
•Séc XIX – Napoleão – Mr. Appert
•Adicionar grandes quantidades de açúcar às
frutas e ferver os alimentos, que deveriam ser
imediatamente tampados e selados com
parafina
•Livro: “A arte de preservar os alimentos de
origem vegetal e animal” – 1
0
Livro de
Bioquimica
FERMENTAÇÃO

8. Gay – Lussac vai pesquisar a
fermentação ...
Para isso testa “os experimentos” de Mr.
Appert.
O ar era necessário para a fermentação
Interação entre O2 e nitrogênio dos
alimentos liberava “as bolhas” (CO2 e N2)
– Ligação desistabilizante – Reação
Química
“As substâncias em contato com
o ar, adquirem prontamente uma tendência
para a putrefação ou fermentação mas
quando submetidas a temperatura de água
fervida em vasos bem fechados, o oxigênio
absorvido produz uma nova combinação
que não é mais capaz de exitar
fermentação ou putrefação, ou se torna
coagulada pelo calor da mesma maneira
que a albumina”

9. •Uma fábrica vinícula contrata Louis Pasteur
•Estudava a capacidade dos ácidos orgânicos de
desviar o plano de luz
•Centrifugação – Amostra concentrada –
Microscópio
•Teoria Vitalista
•Fermentação pode ser utilizada pelos seres
vivos ...
•“Eu acredito que não há fermentação alcoólica
sem que, ao mesmo tempo haja organização,
desenvolvimento e multiplicação dos glóbulos”
Louis Pasteur
• Por volta de 1850 os vinhos da França estavam muito ruins. Na
quela época já se sabia que a qualidade do vinho dependia
essencialmente da qualidade da uva e do repique

10. Pasteur ...
•Derruba a Teoria da ligação desistabilizante
•Para fermentar precisa-se de vida organizada ...
•Seres vivos podem viver sem oxigênio

11. Hans e Edward Buchner
•Derrubam a Teoria Vitalista
•Cunham o termo Zimases
•Nasce a Bioquímica ....

12. Glicólise
Por que iniciar o estudo do metabolismo dos compostos combustíveis
pela glicólise?
Via metabólica universal (passos idênticos nas nossas células cerebrais
e nas bactérias anaeróbicas) para metabolizar a glicose e produzir
energia.
Permite introduzir os mecanismos de regulação das vias metabólicas por
pequenos efetores alostéricos, por modificações químicas reversíveis de
enzimas e pelo controle da expressão gênica.

13. Glicose
Principal carboidrato combustível; forma de
carboidrato circulante no sangue
Finamente regulado: manutenção de uma concentração
normal de 5 mmol/L é essencial para sobrevivência
< 2,5 mmol/L → coma hipoglicêmico
> 7 mmol/L → diabetes e riscos de doenças renais, vasculares e
oculares.
Nos vegetais superiores e nos animais tem 3 destinos principais:
Oxidação completa a CO
2 e água ocorre com uma variação de energia
livre padrão de -2.840 kJ/mol!!!

15. Glicólise
Primeira via metabólica a ser elucidada e, provavelmente, a melhor compreendida.
Ocorre no citoplasma
Primeiro estágio do catabolismo de carboidratos
Açúcares simples são metabolisados a piruvato
Processo anaeróbico – não necessita de oxigênio

16. Fase preparatória
Fase de produção de
energia
(fase de pagamento)

17. Fase preparatória da Glicólise
de Glicose a Gliceraldeído-3- P
Aumenta o conteúdo de energia livre dos intermediários
Requer o investimento de duas moléculas de ATP e resulta na clivagem
da cadeia de hexose em duas trioses fosfato.
Ocorrem duas reações de fosforilação. Isto é importante para que a célula
não perca nenhum intermediário do ciclo após já ter investido energia na
glicose, pois os compostos fosforilados (como o são todos os
intermediários da glicólise) não atravessam as membranas livremente.

19. Fase de produção de energia
de Gliceraldeído-3-P a Piruvato
Produção de 4 moléculas de ATP (ganho líquido de 2 ATP)
Recuperação do “investimento” tem mais de 60% de eficiência
Ocorrem duas reações de fosforilação em nível de substrato, assim
denominadas porque a reação transfere não só energia livre ao ADP, mas
também o próprio fosfato necessário à síntese de 1ATP.
É importante notar que apenas 5,2% da energia de oxidação da glicose
foram liberados ao fim da glicólise, permanecendo todo o restante na
forma de piruvato
São formados dois NADH

21. Reações da Glicólise
Balanço
Saldo de energia = 02 ATPs

22. 1. Fosforilação da Glicose1. Fosforilação da Glicose
GlicoseGlicose
ATPATP
hexoquinasehexoquinase
glicoquinaseglicoquinase
ADPADP
Glicose-6-Glicose-6-PP

23. Glicólise – FASE PREPARATÓRIA
2. Conversão G6P a F6P
3. Fosforilação da F6P
Inibida por ATP
Ativada por ADP e Pi

24. Reação que torna o açúcar comprometido com a glicólise.
Reação altamente exergônica e irreversível. DG
0
’= -13,8 kJ/mol =
3. Fosforilação da F6P

25. Glicólise – FASE PREPARATÓRIA
4. Quebra da F1,6P
5. Interconversão DHAP e G3P

26. Glicólise – FASE PAYOFF
6. Oxidação do G3P a 1,3BPG
7. Transferência de PO
3
2-
para
ADP

27. Glicólise – FASE PAYOFF
8. Conversão 3-PG para 2-PG
9. Desidratação do 2-PG para PEP

28. Glicólise – FASE PAYOFF
10. Transferência de PO
4
para ADP

29. O destino do piruvato pode variar significativamente
Em nossas células, sob condições aeróbias, o
piruvato é convertido a acetil-CoA nas
mitocôndrias
Destinos do Piruvato

31. Destinos do Piruvato
Fermentação – termo geral que denota a degradação
anaeróbica da glicose ou de outros nutrientes
orgânicos em vários produtos
Em nosso organismo é usada para produzir NAD+ quando
não há oxigênio suficiente
NAD+ deve ser regenerado a NADH, caso contrário a
glicólise é interrompida
Vejamos rapidamente 02 tipos de fermentação

Lactato Etanol

32. Células animais sob
condições anaeróbicas
utilizam o Piruvato como
aceptor final de elétrons para
fazer a regeneração de
NAD
+
, formando Lactato
Fermentação a Lactato

33. O fígado pode converter o lactato a uma “nova glicose” e reenviá-la para outro ciclo
da glicólise no músculo, chamada gliconeogênese. Pode também ser sintetizada a
partir do piruvato combinado com moléculas do ciclo do ácido cítrico.
A gliconeogênese é importante para suprir o cérebro, que possui poucas reservas.

34. Destinos do Piruvato
Fermentação Alcoólica

35. Regulação

36. Ex: inibição por feedback
Enzima possui um sítio
alostérico ao qual se liga
o produto final da via
A B C D E
Enzimas Alostéricas

37. Regulação
Fosfofrutoquinase-1
Sítio AtivoSítio Ativo
Sítio AlosteriaSítio Alosteria

38. Aspectos clínicos - glicólise
1) Isquemia (Infarto do miocárdio):

39. 2) Células tumorais: Otto Warburg – 1920
Células tumores Ascites convertem glicose equivalente a 30%
do peso seco em lactato/h.
(Músculo esquelético humano = 6% do peso seco em lactato/h)