Metabolismo dos carboidratos A D-glicose é a molécula combustível mais importante dos organismos vivos. Ela ocupa a posição central nos

processos de obtenção de energia. Nos vegetais superiores e nos animais, a glicose segue 3 distintos destinos : Pode ser armazenada ( como polissacarídeo ou como sacarose ) , ser oxidada a compostos de três átomos de carbono ( piruvato ) por meio da GLICÓLISE , ou ser oxidada a pentose, por meio da pentose fosfato( fosfogliconato ).

GLICÓLISE Na glicólise, a glicose ( 6 moléculas de carbono ) é degradada por meio de uma série de reações

catalisadas por enzimas, para formar duas moléculas de piruvato contendo cada uma delas 3 moléculas de carbono. Durante essas reações metabólicas , da GLICÓLISE , a energia livre, liberada da glicose, é conservada na forma de ATP E NADH

 

. A reação da GLICÓLISE ocorre em 10 etapas, sendo as 5 1

primeiras , etapas preparatórias. PROCESSO GLICOLÍTICO: 1. Da 1º à 5º etapa ocorre uma preparação da molécula de glicose. A molécula de glicose possue 6 átomos de carbono. Nesta fase preparatória da glicose, a energia do ATP ( 2 moléculas ) é investida, aumentado a quantidade de energia dos compostos intermediários, e as cadeias carbônicas ( pois a glicose é quebrada em duas moléculas de 3 carbonos ) de todas as hexoses são convertidas em um produto comum, o gliceraldeído-3-fosfato. Nessas 5 primeiro etapas, os compostos que são fosforilados, são fosforilados pela molécula de ATP.

2. Da 6 º à 10º etapa ocorre a fase de pagamento . Cada molécula de gliceraldeído-3-fosfato é oxidada e fosforilada por FOSFATO ( livre ) INORGÂNICO ( não provém da molécula de ATP ) . Os compostos formados por conta da fosforilação das duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato, são convertidos em 2 moléculas de Piruvato. É a partir deste momento que há uma liberação de energia. A maior parte desta energia é armazenada na fosforilação de 4 moléculas de ADP, o que as tranformam , em 4 moléculas de ATP. O produto Liquido são duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH para cada molécula de glicose empregada.

ETAPAS DO PROCESSO GLICOLÍTICO, MAIS OU MENOS DETALHADA 1. Na FASE PREPARATÓRIA ( etapas de 1-5 ) da GLICÓLISE, há gasto de 2 moléculas de ATP, que são utilizadas na ativação ( desestabilização ( não sei se esta correto ) ) da molécula de glicose para que as reações seguintes sejam possíveis. A ativação da molécula de glicose se dá pela fosforilação da mesma. Essa fosforilação é catalisada pela HEXOQUINASE

 

; 2

A FOSFOFRUTOQUINASE é a responsável pela 2ª fosforilação do processo preparatório da GLICÓLISE; No final desta etapa , existem 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato.

2. Na FASE DE PAGAMENTO, da GLICÓLISE, ocorre a produção de 4 moléculas de ATP e 2 moléculas De NADH( utilizado na fase mitocondrial ). A primeira reação realizada na fase de pagamento, é a desidrogenação da molécula de gliceraldeído-3-fosfato, catalisada pela

� É considerada um conservador de energia, pelo fato de que o NAD* é carregador de elétrons e H* . O que impede que haja uma dispersão 1

desses elementos.

� quinase representa todas as enzimas que catalisam a transferência do grupo fosfato terminal do ATP para um receptor nucleofílico qualquer.2

gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase 

. Após essa desidrogenação , resumidamente, ocorre uma 3

reação catalisada pela enzima fosfoglicerato quinase , a qual TRANSFERE O GRUPO FOSFATO, de um dos compostos intermediários, para a molécula de ADP

 

... Transformando-a em 1 molécula de 4

ATP. O ÚLTIMO PASSO DA GLICÓLISE é a reação catalisada pela enzima piruvato quinase . Essa enzima é responsável pela formação do Piruvato ( 3 carbonos ) e de mais uma molécula de ATP.

Obs: é importante lembra que , a fase de pagamento ocorre em dobro, pois a molécula de glicose é partida em duas de gliceraldeído-3-fosfato. Ou seja, são geradas 4 moléculas de ATP ,duas moléculas de PIRUVATO

 

e duas NADH. 5

SALDO : 2 ATP e 2NADH Destino do piruvato

O piruvato pode tomar 3 rotas catabólicas alternativas: 1. Nos organismos aeróbios, ou tecidos em condições aeróbias, a GLICÓLISE é apenas o início da degradação total da molécula de glicose. Logo após vem a RESPIRAÇÃO CELULAR. 2. Quando os músculos estriados esqueléticos em contrações vigorosas, se encontram em situação de hipóxia o NADH NÃO PODE MAIS SER REOXIDADO A NAD*

 

e este é necessário como receptor de elétrons, para que 6

o piruvato continue a ser oxidado. Sendo assim, a célula toma a segunda rota alternativa do metabolismo do piruvato que é a sua oxidação à lactato

 

através da via de fermentação do Ac.lático. 7

1. O NADH gerado pelo gliceraldeido-3-fosfato é reoxidado a NAD* pela passagem dos elétrons ao 02 no processo de respiração mitocondrial. Entretanto, sob condições hipóxicas como em músculos esqueléticos muito ativos, o NADH gerado na GLICÓLISE não pode ser reoxidado Pelo O2 ( imagino que seja por conta da baixa pressão parcial de o2 ). A incapacidade em regenerar o NADH em NAD* deixaria as células sem receptores de elétrons para a oxidação do gliceraldeido-3-fosfato e as reações liberadoras de energia da glicose, cessariam. Sendo assim, o NAD* precisa ser regenerado , de outra forma ( que seria através da fermentação ), para que outros processos de GLICÓLISE sejam possíveis de serem realizados.

3. A terceira rota alternativa do catabolismo do piruvato leva à produção do etanol nas fermentações alcoólicas.

� Durante a reação de desidrogenação, dois elétrons são liberados juntamente com as duas moléculas de H*. O composto responsável pela 3

recepção dos elétrons e H* é a coenzima NAD*. Esta coenzima ao receber dois elétrons , fica negativa ( NAD- , pois naturalmente ela possui uma carga positiva ) e por conta disso, ela Recepta UM ÚNICO ELÉTRON dos 2 liberados... Sendo assim, a reação se resume a : NAD* + 2& + 2 H * --> NADH + H* .

� ADP - adenosina difosfato4

� Apesar do piruvato ser uma molécula orgânica, e por isso , possuir alto teor energético, uma quantidade considerável de 5

energia é liberada na quebra da molécula de glicose. A partir de uma visão geral do processo, nota-se que : a molécula de glicose é lisada, em um processo endotérmico, e a partir de então, são liberadas moléculas de H* , elétrons e energia. Essa energia liberada é proveniente das novas ligações ( realizadas para formar os compostos intermediários ) que possuem menores teor energético que as ligações " originais " da molécula de glicose. Essa energia excedente é captada pelas moléculas de ATP.

� Nessas condições celulares, o piruvato é reduzido a lactato por meio da recepção dos elétrons do NADH e há a consequente regeneração do 6

NAD* , necessário para que o fluxo Glicolítico prossiga. Certos tipos de tecidos e de células ( retina, cérebro , eritrócitos ) convertem a glicose em lactato mesmo em condições aeróbicas.

� é a forma dissociada do Ac.lático.7

Catabolismo da glicose em células NEOPLÁSICAS. A captação de glicose e a GLICÓLISE acontece de forma mais rápidas na maioria dos tumores sólidos

que em tecidos normais. Existem algumas características importantes que deve-se levar em consideração, quando se relaciona à células NEOPLÁSICAS.

1. Não existem capilares sanguíneos suficientes para suprir as células tumorais. Por conta deste fato, as células tumorais se encontram freqüentemente em situações de HIPÓXIA. Devido a este fato, as células tumorais que se apresentam distante dos , então insuficientes , capilares sanguíneos, necessitam de forma exclusiva da via Glicolítica ( a 2 supra citada ) para a maior parte de produção de Seu ATP. Sendo assim, as células NEOPLÁSICAS captam mais glicose que as células normais e as convertem em LACTATO afim de reoxidar o NADH.

 

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2. As células tumorais apresentam uma menor quantidade de mitocôndrias. Menos ATP sintetizado por fosforilação oxidativa, implica dizer que uma maior quantidade de ATP precisa ser sintetizado pela fermentação lática da glicose.

3. Muitas células tumorais apresentam a superprodução de várias enzimas Glicolíticas, entre elas uma isoenzima da hexoquinase

 

que se associa com a face citosólica da membrana mitocondrial 9

interna e é insensível à retroalimentação negativa. As proteinas geradas por oncogenes e por genes supressores tumorais tais como p53 e ras , estão envolvidas na produção aumentada em enzimas Glicolíticas, encontrada nas células tumorais.

Via alternativa de regeneração do NAD* : FERMENTAÇÃO LÁTICA Quando os tecidos animais não possuem suporte de oxigênio suficiente para realizar a completa

oxidação aeróbia da molécula de glicose, a célula entra em um processo de oxidação anaeróbia da glicose. Este processo é conhecido como fermentação. Tendo-se como suporte de analise , a fermentação lática , observa-se que o NAD* é regenerado através LIBERAÇÃO de elétrons pelo NADH para formar um produto orgânico REDUZIDO , que no caso da fermentação lática é o LACTATO. ---» fermentação lática: NADH reduz o piruvato transformando-o em LACTATO. A redução do piruvato

é catalisada pela LACTATO DESIDROGENASE. CICLO DAS PENTOSES ( via do fosfogliconato )

É responsável pela geração de NADPH E RIBOSE-5-FOSFATO. O NADPH é um transportador de energia química na forma de poder redutor e é empregado como redutor quase universal nas vias metabólicas. Esse ciclo é responsável também pela tambem pela formação da D-RIBOSE , empregada na síntese de ácidos nucléicos. A RIBOSE-5-FOSFATO é precursora da SÍNTESE DE NUCLEOTÍDEO. � Elas captam mais glicose, pois na fermentação , o saldo de ATP é igual a 2, o que é muito pouco em relação à respiração celular completa, a 8

qual possui um saldo de 36 a 38 moléculas de ATP. Ou seja , ela precisa de uma quantidade maior de glicose , para chegar a um resultado parecido com o de uma oxidação total da molécula de glicose. Pois a fermentação é baixo energética.

� essa isoenzima da hexoquinase pode monopolizar o ATP produzido na mitocondrial e utiliza-lo para converter glicose em glicose-6-fosfato, o 9

que condena a célula à execução continua da GLICÓLISE.

RESPIRAÇÃO CELULAR A respiração celular ocorre em 3 grandes etapas.

1. As moléculas dos combustíveis orgânicos - glicose , Ác.graxos e alguns aminoácidos - são oxidadas para liberar fragmentos de dois átomos de carbono na forma de um grupo acetil do acetil-coenzima A ( acetil-CoA ).

2. Os grupos acetil, supra citados , são introduzidos no ciclo do ácido cítrico, o qual os oxida ENZIMATICAMENTE até CO2. A energia liberada por essa oxidação é conservada nos transportadores de elétrons , na forma reduzida , NADH E FADH2.

3. Essas co-enzimas , na forma reduzida ( NADH E FADH2 ) , são oxidadas e se desfazem de prótons (H* ) e elétrons. Esses elétrons são conduzidos ao longo de uma cadeia de moléculas transportadoras de elétrons, conhecida como cadeia respiratória, ate o O2 , o qual as co-enzimas reduzem para formar o H2O. Durante esse processo de transferencia de elétrons, uma grande quantidade de energia é liberada e conservada na forma de ATP, por meio da FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA.

Produção do acetil-CoA e CO2 : O Piruvato é acetilado por Descarboxilação e desidrogenação, catalisada pelo piruvato desidrogenase, NO INTERIOR DA MITOCÔDRIA. O acetil é ativado pela CoA PARA INICIAR O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO OU DE KREBS

O ciclo do acido cítrico se inicia após a produção do acetil-CoA pelo processo de acetilação da molécula de piruvato. O acetil reage com o OXALOACETATO originando o CITRATO.

1. ocorrem reações de DESCARBOXILAÇÃO E DESIDROGENAÇÃO, que oxidam o acetil e CONSOMEM H2O. 2. Cada ciclo produz : 3 NADH ; 1 FADH2 ( exclusivo do ciclo ) ; 1 ATP OU GTP. 3. O NADH E O FADH2 FORNECEM ELÉTRONS PARA A CADEIA RESPIRATÓRIA, e participam também da FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA.

CADEIA RESPIRATÓRIA O NADH é oxidado a nad* e o fadh2 à fad. Cada par de elétrons é transferido, em

seqüência , do CO-Q para a cadeia citocromo oxidase até o aceptor final de Elétrons, no caso O2. A energia derivada dos elétrons é usada para bombear H* DA MATRIZ PARA O ESPAÇO INTERMEMBRANAS, GERANDO GRADIENTE DE PRÓTONS.

Sendo assim, o PH INTERMEMBRANAR se torna ácido , o que leva à ativação do ATP SINTETASE por onde os H* Fluem de volta para a MATRIZ celular. A energia produzida pela turbina do ATP SINTETASE é utilizada na produção de ATP.

ENFIM : Em condições anaeróbias (sem O2): ocorre um ganho de 2 moléculas de ATP para cada molécula de glicose utilizada na glicólise e o produto final é o lactato

OBS.: Em alguns organismos, o produto final é o etanol Em condições aeróbias (com O2): ocorre um ganho de 36a38 ATPs para cada molécula de glicose e

os produtos finais são CO2 e água. REFERÊNCIA : Lehninger e Ornólia Paracampos. RAMON BISPO