Metabolismo de Glicídios

Transcrição

1 Universidade Federal de Pelotas Núcleo de Pesquisa, Ensino e Extensão em Pecuária Doenças Metabólicas Metabolismo de Glicídios Lucas Balinhas Mozer Ávila Patrícia Mattei Uriel Londero Pelotas, abril 2015

2 E a estrela do dia é... GLICOSE

3 Papeis da glicose Oxidação pela glicólise Oxidação pela via das pentoses fosfato Glicose Síntese de polímeros estruturais Armazenamento

4 O que é a glicólise? Via metabólica que compreende 10 etapas de diferentes reações enzimáticas, com o objetivo de oxidar a glicose a piruvato, na qual parte da energia livre da glicose é conservada na forma de ATP e NADH.

5 Importância da glicólise o Via central quase universal do catabolismo da glicose; o Única fonte de energia metabólica para alguns tecidos e células de mamíferos (eritrócitos, medula renal, cérebro) Gasto Produção TOTAL ATP NADH 2 2 o Produz poucos ATP s, mas inicia a oxidação da glicose; produz NADH, que será levado para a CR para produção de ATP e produz compostos intermediários para outras vias;

6 De onde vem a glicose para a glicólise? Dieta Reservas Glicose Gliconeogênese Outros sacarídeos

7 1 Conversão da glicose em glicose-6-fosfato 1 ATP Transferência do fosfato do ATP para a glicose Por que esse ATP é gasto? P tem carga negativa e não passa pela camada bilipídica (apolar)...fica aprisionada na célula. Todos intermediários subsequentes são fosforilados.

8 2 Conversão da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato Conversão de glicose em frutose: isômeros Por que converter glicose em frutose? Reação de preparação: a frutose é uma molécula mais simétrica, a nas fases seguintes vai originar duas moléculas processo facilitado

9 3 Conversão da frutose 1-fosfato a frutose 1-6-bifosfato 1 ATP Transferência do fosfato do ATP para a frutose Por que converter frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bifosfato? Reação de preparação: tornar a molécula ainda mais simétrica

10 4 Conversão da frutose 1,6 bifosfato a di-hidroxicetona fosfato e gliceraldeído 3-fosfato A molécula de di-hidroxiacetona tem de Fase ser 4 convertida em diante: a gliceraldeído tudo vezes 3-fosfato... dois!!!

11 5 Conversão da di-hidroxicetona fosfato a gliceraldeído 3-fosfato Rearranjo Rearranjo da da posição posição das das ligações ligações

12 6 Conversão do gliceraldeído 3-fosfato a 1,3-bifosfoglicerato 2 Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase 2 2

13 6 Conversão do gliceraldeído 3-fosfato a 1,3-bifosfoglicerato Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase Fonte:

14 Por que a reação ocorre em duas fases? Porque quando o Pi está livre, desligado de uma mol rica em energia (ATP), não tem energia suficiente para ser ligado ao gliceradeído diretamente. 1º passo: oxidar o gliceraldeído Nível de energia diminui 2º passo: entrada do Pi Enzima: acopla as duas reações, formando um composto intermediário que guarda a energia de oxidação e torna possível a reação

15 7 Conversão do 1,3-bifosfoglicerato em 3-fosfoglicerato 2 ATP

16 8 Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato Muda o P de posição Por que muda o P de posição? P tem carga negativa...o também. Repulsão de cargas para tornar a saída do P favorável

17 9 Conversão do 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato Enolase Reação de desidratação Esse rearranjo das ligações provoca uma redistribuição de elétrons na molécula...tornando a presença do P desfavorável

18 10 Conversão do fosfoenolpiruvato em piruvato 2 ATP Piruvato cinase 2

19 Balanço energético Gasto Produção TOTAL ATP NADH 2 2 Fase 1 a 5: Investimento de energia (consumo de 2 ATP s) Fase 6 a 10: Compensação de energia (produção de 4 ATP s e 2 NADH)

20 Regulação da glicólise 3 principais pontos de controle: HEXOCINASE FOSFOFRUTOCINASE PIRUVATOCINASE

21 VELOCIDADE Regulação pela fosfofrutocinase Frutose 6-fosfato Frutose 1,6-bifosfato FRUTOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6-FOSFATO POUCO ATP MUITO ATP FRUTOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6-FOSFATO * Regulação pela quantidade de ATP * Regulação pela queda do ph *Regulação pelo acúmulo do citrato FRUTOSE 6-FOSFATO

22 Regulação pela hexocinase 3 principais reguladoras: HEXOCINASE FOSFOFRUTOCINASE PIRUVATOCINASE

23 Regulação pela hexocinase A HEXOCINASE É INIBIDA PELO SEU PRODUTO, A GLICOSE 6-FOSFATO HEXOCINASE FOSFOFRUTOCINASE GLICOSE GLICOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6F FRUTOSE 1,6-BIF GLICOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6F GLICOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6F GLICOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6F GLICOSE 6-FOSFATO FRUTOSE 6F

24 Regulação pela hexocinase 3 principais reguladoras: HEXOCINASE FOSFOFRUTOCINASE PIRUVATOCINASE o Inibida pela quantidade de ATP o Inibida pelo acúmulo de alanina

25 Destinos do Piruvato Ciclo de Krebs Gliconeogênese Piruvato Fermentação

26 Fermentação Estratégia de restauração do NAD+ para abastecer a glicólise o Condições anaeróbicas o Condição de aerobiose em células que não possuem mitocôndrias Fermentação láctica Fermentação alcoólica

27 Fermentação Láctica o Tecidos dos animais o Pouco O 2 Pode ser reutilizado para a glicólise

28 Fermentação Láctica Como fica o equilíbrio [NADH/NAD + ]? Glicose 2NAD + 2NADH 2 Piruvato 2 Lactato

29 Fermentação Láctica Lactato Lactato Glicose O limitante da atividade é a acidificação nos músculos e no sangue 2 ATP

30 Fermentação Alcoólica Glicose + 2ADP + 2P i 2 etanol + 2CO 2 + 2ATP + 2H 2 O No fígado, o etanol é oxidado com redução de NAD + a NADH

31 A gliconeogênese e glicólise não são exatamente idênticas... Formação de glicose a partir de piruvato e compostos de 3 ou 4 carbonos A gliconeogênese não ocorre só no citosol; Sete das dez reações da glicólise são reversíveis e inversas às da gliconeogênese; As 3 restantes são irreversíveis, sendo necessárias enzimas e reações diferentes.

32 Reações irreversíveis que distinguem a gliconeogênese da glicólise 1. Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP) 2. Conversão da frutose 1,6-bifosfato em frutose 6-fosfato 3. Conversão da glicose 6-fosfato em glicose

33 1 Conversão do piruvato a fosfoenolpiruvato (PEP) 2 vias: piruvato ou alanina/lactato Piruvato + ATP + GTP + HCO 3 - PEP + ADP + GDP + P 1 + CO 2

34 2 Frutose-1,6-bifosfato Frutose-6-fosfato Frutose-1,6-fosfato + H 2 O Frutose-6-fosfato + P i

35 3 Glicose-6-fosfato Glicose Glicose-6-fosfato + H 2 O Glicose + P i

36 Gliconeogênese

37 Gliconeogênese 2 Piruvato + 4 ATP + 2NADH + 2H + + 4H 2 O glicose + 4ADP + 2GDP + 6P i + 2NAD + Assegurar a irreversibilidade Intermediários do CK, com 4, 5 ou 6 carbonos podem ser utilizados na gliconeogênese Aminoácidos são gliconeogênicos (exceto lisina e leucina) Animais não são capazes de converter ácidos graxos em glicose; Mas o glicerol sim, que é utilizado na gliconeogênese

38 Via das pentoses fosfato Também conhecida como : o Desvio das Pentoses; o Desvio das Hexoses Monofosfato; o Via do Fosfogluconato.

39 A via das pentoses tem duas funções básicas Produção de pentoses produz ribose 5-fosfato para a síntese de nucleotídeos componentes do ácidos nucléicos que formam o DNA); Produção de NADPH que é um agente redutor utilizado para a síntese de ácido graxos e dos esteroides (colesterol e seus derivados), e para contrapor os efeitos deletérios dos radicais de oxigênio (exemplo das hemácias) A via das pentoses é ativada no fígado, glândula mamária, tecido adiposo e nas hemácias. É uma via citoplasmática e anaeróbica.

40 Glicólise e a via das pentoses fosfato Ribose-5- fosfato Gliceraldeido- 3-fosfato Frutose- 6-fosfato

41 A via das pentoses fosfato pode ser dividida em duas etapas Fase oxidativa produção de pentoses-fosfato e NADPH Fase não oxidativa- produção de intermediários para a via glicolítica. Ex: formação de frutose 6- fosfato e gliceraldeído 3-fosfato - intermediários da glicólise As duas vias apesar de diferentes, estão intimamente ligadas através de compostos comuns: glicose 6-fosfato, frutose 6- fosfato e gliceraldeído 3-fosfato.

42 Via das pentoses fosfato

43 Glicólise e a via das pentoses fosfato

44 Fase oxidativa

45 Fase não oxidativa

46 Fase não oxidativa

47 Glicólise e a via das pentoses fosfato VIAS QUE REQUEREM NADPH SÍNTESE Biossíntese de ácidos graxos Biossíntese de colesterol Biossíntese de neurotransmissores Biossíntese do nucleotídeo DESINTOXICAÇÃO Redução da glutationa oxidada Citocromo P450 monoxigenae

48 Glicólise e a via das pentoses fosfato TECIDOS COM VIAS ATIVAS PELA PENTOSE FOSFATO TECIDOS FUNÇÃO Glândula adrenal Síntese de esteróides Fígado Síntese de ácidos graxos e colesterol Tecido adiposo Síntese de ácidos graxos Ovarios Síntese de esteróides Glândula mamária Síntese de ácidos graxos

49 Metabolismo do Glicogênio Glicose armazenada na forma de glicogênio Ocorre no citosol, utilizando a glicose excedente

50 Glicogênese Consiste em adicionar moléculas de glicose à moléculas de glicogênio pré-formadas, formando ligações α 1,4 GLICOSE GLICOGÊNIO 1 ATP Glicose 6 fosfato Glicose 1 fosfato Fosfoglicomutase 1 UTP UDP glicose UDP glicose pirofosforilase

51 Glicogênese Glicogênese UDP glicose + (glicose) n Glicogênio sintetase (glicose) n UDP Enzima alostérica Insulina Glucagon

52 Glicogênese Glicogênio sintetase precisa de um primer de glicogênio para incorporar a UDP- glicose, então a primeira molécula a ser sintetizada é a glicogenina, atuando como se fosse um primer ao qual se une a primeira glicose, atuando como enzima de sua própria reação.

53 Glicogenólise o Glicogênio-fosforilase o α 1,6 glicosidase (enzima de desramificação do glicogênio) o Fosfoglicomutase

54 Glicogenólise Glicogênio-fosforilase (glicose) n + Pi (glicose) n-1 + glicose 1 fosfato Fosfoglicomutase glicose 1- fosfato glicose 6- fosfato α- 1,6 glicosidase Rompe as ligações glicosídicas α 1-6

55 Glicogenólise Glicogenólise Glicogênio-fosforilase Fosforila a Fosforilase quinase Adrenalina e glucagon Fosforila b Fosforilase fosfatase Insulina

56 Metabolismo do Glicogênio Glicogenólise Única reserva para manter o nível de glicose sanguinea. Glicose 6 fosfato glicose + Pi Glicose 6- fosfatase Reserva energética exclusivamente para a contração muscular

57 Obrigado!