UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ ÁREA DE CIÊNCIAS DA SAÚDE CURSO DE FISIOTERAPIA CIÊNCIAS MORFOLÓGICAS II

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1 UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ ÁREA DE CIÊNCIAS DA SAÚDE CURSO DE FISIOTERAPIA CIÊNCIAS MORFOLÓGICAS II

2 Respiração Celular 1º estágio: GLICÓLISE 2º estágio: CK Ciclo de Krebs 3º estágio: CTE e FO Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa

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4 Ocorrência em todos os tecidos Função fornecer energia e intermediários para outras vias metabólicas Localização intracelular das enzimas citosol Glicose Com O 2 e mitocôndrias Sem O 2 ou sem mitocôndrias Piruvato Lactato Glicólise aeróbica Glicólise anaeróbica

5 Glicólise Processo onde uma molécula de glicose é degradada por uma série de reações catalisadas por enzimas para liberar duas moléculas de piruvato. Durante as reações sequenciais parte da energia é armazenada na forma de ATP e NADH.

6 Resumo da Glicólise A glicólise pode ser dividida em duas fases: Fase preparatória 5 passos Formação de intermediários fosforilados Consumo de 2 ATP glicose 2 gliceraldeído-3-fosfato Fase de pagamento 5 passos Síntese de 4 ATP 2 gliceraldeído-3-fosfato 2 piruvato

7 Fase preparatória (5 passos): A energia do ATP é investida e os intermediários são convertidos em um produto comum: gliceraldeído-3-fosfato.

8

9 Fase de pagamento (5 reações finais): A energia livre da glicose é conservada na forma de ATP e NADH tendo como produto final duas moléculas de piruvato. 1 C 6 H 12 O 6 2 C 3 H 3 O ATP + 2 NADH glicose piruvato

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11 Reações da Glicólise

12 1ª) Fosforilação da glicose As moléculas de glicídios fosforiladas não atravessam facilmente as membranas celulares (não há carreadores; são muito polares para atravessar a membrana) ATP 5 2 Mg ++ 1 Glicose Hexoquinase A fosforilação irreversível da glicose retém o glicídio na forma glicose-6- fosfato citosólica, assegurando assim seu posterior metabolismo na célula. ADP Hexoquinase hexo pois fosforila no carbono 6 1 Glicose-6-fosfato

13 Glicose fosforilada ATP doador de grupos fosfato GASTO energético Reação IRREVERSÍVEL

14 2ª) Conversão da glicose-6-fosfato em frutose-6- fosfato Fosfohexose isomerase A reação é facilmente reversível e não é um passo limitante ou regulado.

15 3ª) Fosforilação da frutose-6-fosfato em frutose-1,6- bisfosfato ATP doador de grupos fosfato GASTO energético Fosfofrutoquinase 1 (PFK-1) PFK-1, pois fosforila no carbono 1 Reação IRREVERSÍVEL

16 4ª) Clivagem da frutose-1,6-bisfosfato Aldolase A frutose 1,6 bisfosfato é quebrada para liberar gliceraldeído-3-fosfato e diidroxiacetona fosfato. Reação reversível e não regulada.

17 5ª) Interconversão das trioses fosfato Triose fosfato isomerase Usado nos passos posteriores A diidroxiacetona fosfato é convertida em gliceraldeído-3-fosfato numa reação catalisada pela triose fosfato isomerase.

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19 6ª) Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3- bisfosfoglicerato Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase Primeira reação de oxidação-redução da glicólise. Uma vez que há apenas uma quantidade limitada de NAD + na célula, o NADH produzido nessa reação deve ser reoxidado a NAD + para que a glicólise continue. Os dois principais mecanismos para a oxidação do NADH são: 1) conversão ligada ao NADH de piruvato em lactato (via anaeróbica) e 2) oxidação do NADH via cadeia respiratória (via aeróbica).

20 7ª) Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP ADP aceptor de grupos fosfato GANHO energético Fosfoglicerato quinase Fosforilação ao nível de substrato: a energia necessária para a produção de um fosfato de alta energia está diretamente acoplada à oxidação de um substrato, em vez de resultar da fosforilação oxidativa, via cadeia transportadora de elétrons.

21 8ª) Conversão do 3-fosfoglicerato em 2- fosfoglicerato Fosfoglicerato mutase

22 9ª) Desidratação do 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato PEP Enolase

23 10ª) Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP PEP ADP aceptor de grupos fosfato GANHO energético Reação IRREVERSÍVEL Piruvato quinase Fosforilação ao nível de substrato

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25 Processo aeróbico ciclo do ácido cítrico Processo anaeróbico fermentação = -2 ATP +4 ATP Combustível celular Cadeia transportadora de elétrons ATP

26 Glicólise é apenas um processo da respiração celular

27 Entrada de outros carboidratos na via glicolítica Muitos carboidratos podem entrar na via glicolítica após sofrerem transformação e tornar-se um dos intermediários da glicólise Glicogênio Amido Maltose Lactose Trealose Sacarose Frutose Manose Galactose

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29 Regulação da Glicólise CONTROLE HORMONAL CONTROLE ENZIMÁTICO Insulina Glucagon Hexoquinase Fosfofrutoquinase 1 Piruvato quinase IRREVERSÍVEIS

30 CONTROLE HORMONAL insulina glucagon Insulina + glicólise Glucagon - glicólise Pâncreas: ilhotas de Langerhans células alfa (glucagon) e células beta (insulina) 30

31 CONTROLE HORMONAL No estado alimentado nível alto de insulina e baixo de glucagon induz a síntese de glicocinase, fosfofrutocinase e piruvatocinase aumenta a taxa de glicólise. No jejum relação glucagon/insulina alta diminui síntese dessas enzimas diminui a taxa de glicólise.

32 CONTROLE ENZIMÁTICO

33 CONTROLE ENZIMÁTICO 1. Hexoquinase Catalisa a reação de entrada da glicose na via glicolítica. 33 É inibida pelo produto da reação: glicose-6-fosfato, que se acumula quando sua metabolização está reduzida. A inibição é temporária e reversível, inibição alostérica.

34 Hexocinase: (maioria dos tecidos) inibida pelo produto (glicose-6-fosfato), baixo Km (alta afinidade pela glicose), baixa Vmax. Apresenta alta afinidade pela glicose. Isso permite a fosforilação eficiente e o metabolismo subsequente da glicose, mesmo quando as concentrações teciduais da mesma estiverem baixas. Apresenta baixa Vmax para a glicose e, portanto, não pode fosforilar maior quantidade de glicídios que a célula pode utilizar. É capaz de fosforilar diversas hexoses, além da glicose.

35 Glicocinase: (fígado e ilhotas do pâncreas) não é inibida pelo produto, alto Km (se ativa quando a concentração de glicose é alta), alta Vmax remove excesso de glicose após refeição. Isso impede que grandes quantidades de glicose cheguem à circulação sistêmica após uma refeição rica em carboidratos e, assim, minimiza a hiperglicemia durante o período absortivo. Nas células beta do pâncreas, funciona como um sensor de glicose, determinando o limiar para a secreção de insulina. No fígado, facilita a fosforilação da glicose durante uma hiperglicemia.

36 2. Fosfofrutoquinase 1 Fosfofrutocinase-1 (PFK-1): principal ponto de controle da glicólise. Passo limitante da velocidade da glicólise. ATP A enzima é inibida alostericamente por níveis elevados de ATP e citrato, intermediário do ciclo do ácido cítrico.

37 2. Fosfofrutoquinase 1 citrato

38 2. Fosfofrutoquinase 1 -Inibida por altas concentrações de ATP e citrato ( riqueza energética ) -Ativada por altas concentrações de AMP ( falta de energia ) -Ativada por frutose-2,6-bisfosfato (formada pela fosfofrutocinase-2 - PFK-2): É o mais potente ativador da PFK-1, sendo capaz de ativar a enzima mesmo quando os níveis de ATP estão altos. Se liga de modo alostérico na enzima e aumenta a afinidade com a frutose 6-P.

39 A fosfofrutocinase-2 (PFK-2) é uma enzima bifuncional: Atividade cinásica (fosforila, produz frutose-2,6-bisfosfato) e fosfatásica (desfosforila, converte a frutose-2,6-bisfosfato novamente em frutose-6- fosfato); Quando a enzima está fosforilada cinase inativa e fosfatase ativa; Quando a enzima está desfosforilada cinase ativa e fosfatase inativa; Quando a atividade de cinase está ativa, a da fosfatase está inibida e vice-versa.

40 Estado alimentado: glucagon, insulina: frutose-2,6-bisfosfato, velocidade da glicólise no fígado.

41 3. Piruvato quinase ATP inibe a piruvato quinase, diminuindo sua afinidade pelo substrato: fosfoenolpiruvato (PEP). 41 ATP

42 3. Piruvato quinase Ativada por frutose-1,6- bisfosfato; Inibida quando é fosforilada pela proteína cinase A, durante o jejum inibe a glicólise. O fosfoenolpiruvato não pode prosseguir na via glicolítica, entrando, então, na via da gliconeogênese.

43 Condições Aeróbicas: Piruvato acetil CoA CK CO 2 + ATP NADH reoxidado a NAD + passagem pela cadeia transportadora de elétrons até o oxigênio ATP

44 Condições Anaeróbicas: Quando NADH não pode ser reoxidado a NAD + célula sem aceptor de elétrons. Piruvato lactato ou etanol fermentação regenera NAD + Glicólise anaeróbica

45 Fermentação do ácido lático: O NAD + é regenerado a partir do NADH pela redução do piruvato a lactato catalisada pela enzima lactato desidrogenase.

46 É uma via que acontece em músculos em contração vigorosa (trabalham em condições de hipóxia). A produção de NADH excede a capacidade oxidativa da cadeia respiratória. Durante o exercício intenso, o lactato se acumula no músculo, ph, pode causar dor. Em tecidos com poucas ou nenhuma mitocôndria (medula renal, eritrócitos, leucócitos, células do cristalino, da córnea e dos testículos). Eritrócitos: não possuem mitocôndria, local onde ocorre o processo aeróbio, assim, na ausência de oxigênio, ocorre fermentação

47 O oxigênio é necessário para a reoxidação do NADH formado durante a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato. Pode ocorrer sem a participação do oxigênio. Permite a produção contínua de ATP em tecidos que não apresentam mitocôndrias (p. ex., os eritrócitos) ou em células em que o oxigênio esteja em quantidade insuficiente.

48 Produção de energia pela glicólise Apesar da produção de certa quantidade de ATP durante a glicólise, os produtos finais, piruvato ou lactato, ainda retêm a maior parte da energia originalmente contida na glicose. O ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) é necessário para liberar completamente essa energia.

49 Produção de energia pela glicólise Glicólise anaeróbia: 2 ATP/molécula de glicose (fosforilação ao nível do substrato). Não há produção ou consumo líquido de NADH. Glicólise aeróbia: 2 ATP/molécula de glicose (fosforilação ao nível do substrato) 2 NADH/molécula de glicose Requer a oxidação da maior parte desse NADH pela cadeia transportadora de elétrons, produzindo aproximadamente 3 ATP para cada molécula de NADH que chega à cadeia respiratória (2x3= 6 ATP) total de 8 ATP

50 Glicólise anaeróbia

51 Destinos Alternativos do Piruvato 1 PIRUVATO Lactato Acetil-CoA oxalacetato etanol 1.Para reoxidar NADH (eritrócitos, cristalino e córnea do olho, medula renal, testículos e leucócitos e também durante exercício muscular intenso); 2.Para entrar no ciclo do ácido cítrico ou para síntese de ácidos graxos, corpos cetônicos, colesterol, etc; 3.Repõe intermediários do ciclo do ácido cítrico e fornece substrato para gliconeogênese; 4.Em fungos e certos micro-organismos.

52 Destinos do Piruvato

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