Aula Metabolismo dos Carboidratos aula 1

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METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
Carboidratos = glicídios – sacarídeos = açúcares = hidratos de carbono
Biomoléculas mais abundantes com FUNÇÃO:
Energia (combustível celular);
Armazenamento (glicogênio);
Estrutura (glicanos);
Reconhecimento e sinalização celular;
Aldose (presença de aldeído) – Cetose (presença de cetose);
Monossacarideos = açúcares simples 
Oligossacarideos = até 10 (ex. dissacarídeo: sacarose = glicose + frutose)
Polissacarideos (amido = n glicose)
Células alfa – produtoras de de glucagon
Células beta – produtoras de insulina
Digestão do CHO: já se inicia na boca (as glândulas salivares) quebrando esse amido, liberando isomaltose, maltose, lactose, quando chega no estomago o baixo Ph faz cessar a ação da alfa amilase salivar, vai para o intestino, pâncreas libera alfa amilase pancreática, quebrando isomaltose/maltose/lactose/sacarose, que liberam enzimas ligadas à membrana das células da mucosa: que liberam monossacarídeos (apenas os que são absorvidos) glicose, frutose, galactose, vai para circulação porta e vai para o fígado. 
A glicose tem papel central no metabolismo energético e dos carboidratos: 
Vários destinos a glicose podem ter, um deles oxidação por glicólise (forma piruvato) (principal via), armazenamento (glicogênio, amido, sacarose), oxidação pela via da pentose-fosfato (Ribose-5-fosfato), síntese de polímeros estruturais (matriz extracelular e polissacarídeos da parede celular); 
Aeróbico = presença de oxigênio; 
Estágio 1 – produção de acetil-CoA 
Estágio 2 – Oxidação de acetil-CoA
O acetil-CoA liberar elétrons que serão liberadas coezimas transportadoras para a cadeia respiratória (transferência de elétrons (quem recebe o oxigênio) um dos produtos finais é a água);
Glicólise – é o processo através do qual a molécula de glicose é degradada por uma sequência de 10 reações a 2 moléculas de piruvato;
Glicose: monossacarídeo, uma hexose 6 carbonos, o produto da glicose a partir dessas 10 reações transforma em dois compostos que é o mesmo piruvato que possui três carbonos; 
Glicólise 
Via central quase universal do catabolismo da glicose 
Via com o maior fluxo de carbono na maioria das células 
A quebra glicolitica da glicose é a única fonte de energia metabólica em alguns tecidos e células de mamíferos (eritrócitos, medula renal, cérebro e esperma)
Citosol (onde acontece);
Fase preparatória: investimento de 2 ATPs (gasto de ATP);
Fase de pagamento: produção de 4 ATPs e 2 moleculas de NADH;
Piruvato pode seguir 3 caminhos: 
Ser reduzido a Etanol = fermentação alcoólica (produção de cerveja, vinhos, etc, anaeróbico/sem presença de oxigênio);
Ser reduzido a Lactato = fermentação lática (condições anaeróbicas/sem presença de oxigênio) no musculo em contração vigorosa, nos eritrócitos, em algumas células e em alguns microrganismos; 
Ser completamente oxidado a CO2 e H2O = ciclo do ácido cítrico (animais, vegetais e muitas células microbianas sob condições aeróbias);
Fase preparatória: 5 reações que é a fosforilação da glicose até 2 moleculas de aldeído-tri-fosfato;
Glicólise – FASE PREPARATÓRIA 
A concentração de glicose na corrente sanguínea é mantida a níveis sensivelmente constantes de cerca e 4-5 Mm (70-99mg/dL) abaixo disso hipoglicemia, acima hiperglicemia (diabetes);
A glicose entra nas células por difusão facilitada (tipo de transporte que vai do mais concentrado para o menos concentrado) (GLUT - fica na membrana plasmática). Este processo não permite a acumulação na célula de concentrações de glicose superiores às existentes no sangue.
GLUT 2 – pâncreas e fígado
GLUT 4 – músculo e no tecido adiposo 
A célula tem um processo para acumular glicose no seu interior. Isto é feito por modificação química da glicose pela enzima hexocinase.
Todas as enzimas cinases transferem fosfato para outras moléculas (totalmente polar);
Glicose → glicose-6-fosfato
1° a fosforilação da glicose (para manter a glicose na célula):
Glicose é uma hexose (6 carbonos) a hexocinase (precisa de um cofator – no caso Magnésio/esse vai se direcionar para o sitio ativo para acontecer a reação) adiciona um fosfato que vem do ATP para o carbono 6 da glicose, formando glicose-6-fosfato; 
*Região do sitio ativo (lugar onde os substratos vão se ligar para formar o produto); 
*Cofator: derivado de uma vitamina que precisa estar presente para acontecer a reação;
Hexocinase
Isoenzimas (enzimas que catalisam a mesma reação, mas são codificadas por gêneros diferentes) (I a IV);
Hexocinase IV (hepatócitos) = glicocinase (ela tem um km maior e uma velocidade maior tb) (diferente cinética e propriedades regulatórias com consequências fisiológicas importantes);
*Fígado tem que ter a capacidade de receber muita glicose, independentemente dessa concentração alta de glicose no sangue;
2° conversão de glicose-6-fosfato a frutose-6-fosfato
Isomerização (nome da reação) da G-6P em F-6P: Aldose → Cetose: Fosfohexose isomerase (n2) (também necessita de um cofator para acontecer essa reação – Magnésio);
Reação próximo ao equilíbrio químico → reversível → controlada pela concentração de substrato/produtos 
Reação próxima ao equilíbrio químico, o que vai definir qual sentido acontece a reação é a quantidade de substrato presente no sangue; 
3° fosforilação da frutose-6-fosfato e frutose-1,6-bifosfato (IMPORTANTE – PONTO CHAVE DE REGULAÇÃO DA GLICOSE)
→ Formação de Frutose-1,6-bisfosfato 
Fosforilação – Fosfofrutocinase-1 (PFK-1) (n3)
A PFK-1 é uma enzima alostérica (que além do sitio ativo ela tem um sitio alosterico, que vão se ligar enzimas que controlam a regulação da glicose) e catalisa uma reação exergônica.
→ Importante ponto de Regulação da Glicolise;
→ Controla a velocidade da Glicólise;
→ Irreversível em condições fisiológicas (acontece apenas em uma direção);
PFK-1 (tem o sitio ativo, mas tem também o sitio alosterico, o AMP se liga no sitio alosterico e faz a regulação da glicose)
Modulação alosterica 
Ativação 
Diminui [ATP]
Aumenta [ADP] e [AMP] (subproduto do ATP, reação inversa, quando tenho grande quantidade de ATP tenho pouco AMP e vice-versa) – ativa a enzima (ou seja, preciso de mais energia) (para que continue o fluxo);
Inibição
Aumenta [ATP]
Aumenta [citrato] – primeiro intermediário no ciclo de Krebs é um inibidor alosterico; 
4° a clivagem da frutose-1,6-bifosfato 
Quebra de 1 carboidrato de 6 carbonos em 2 de 3 carbonos 
Aldolase (n4)
→ Envolve a abertura do anel;
→ Reação reversível em condições fisiológicas apesar do DeltaG >>> 0 
Somente o GAP entra na rota do Estágio 3 da Glicólise;
O consumo do GAP desloca o equilíbrio no sentido direto da reação;
O consumo de DAHP também desloca o equilíbrio no sentido direto da reação;
5° A interconversão das trioses-fosfato 
→ Reaproveitamento da DAHP em GAP 
→ A Triose fosfato isomerase (n5) → converte DAHP em GAP
→ Reação rápida e reversível 
No equilíbrio: 96¢ da triose está na forma de DHAP
A remoção da GAP pelas reações subsequentes desloca o equilíbrio no sentido direto;
RESUMO: Glicose → (hexocinase) Glicose-6-fosfato → (fosfo-hexose-isomerase) Frutose-6-fosfato → (Fosfofrutocinase-1) Frutose-1,6-bifosfato → (aldolase) Gliceraldeido-3-fosfato
6° Oxidação do gliceraldeido-3-fosfato a 1,3-bifosfoglicerato
2 moléculas de GAP entram nesta fase
Gliceraldeido 3-fosfato desidogenase
Oxidação da GAP em 1,3-bifosfoglicerato (1,3-BPG)
Etapa de preparação da GAP – baixo potencial fosforila – em um produto com alto potencial fosforila → Acil-fosfato
Formação do primeiro intermediário de alta energia 
Reação exergônica em condições fisiológicas → Aumento da [GAP] e consumo do 1,3-BPG
RESUMO: tirando hidrogênio para o NADH 
7° a transferência de grupo fosforil de 1,3-bifosfoglicerato a ADP (formação do 1° ATP)
Estágio 1 do pagamento 
Fosfoglicerato cinase (n7)
1,3-bifosfoglicerato: anidrito misto de ácido fosfóricoPossui alto potencial doador de Pi
Fosforilação de ATP ao nível do substrato 
Acoplada termodinamicamente com a reação da GAPDH → guia o
8° Conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato 
→ 2x 3-fosfoglicerato é convertido a Piruvato com ‘formação’ de mais 2 ATP
→ Envolve 3 reações: 
Rearranjo do grupo: Pi
9° a desidratação de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato 
Enolase (n9)
Reação de rearranjo molecular: desidratação
A desidratação aumenta o potencial doador de fosforila 
Formação do 2° intermediário de alta energia: Fosfoenolpiruvato – PEP 
→ Catálise por íons metálicos 
→ Mecanismo da Enolase → Participação de Magnésio 
10° A transferência de um grupo fosforil do fosfoenolpiruvato para ADP
Estágio 2 do PAGAMENTO
PIRUVATOCINASE (transfere um fosfato para o ATP para formar o piruvato e o ATP) (n 10)
Fosforilação 
PEP doa 1 Pi para o ADP: Fosforilação ao nível do substrato 
Piruvato Quinase é importante ponto de regulação 
Reação dependente de K+ e Magnésio ou Mn2+ 
O piruvato é mais estável do que o PEP 
Apresenta Ressonância (forma enólica e forma cetonica)
FASE DE PAGAMENTO 
2 Gliceraldeido-3-fosfato → (Gliceraldeido-3-fosfato-desidrogenase) 1,3-bifosfoglicerato → (fosfoglicerato-cinase) 3-fosfoglicerato → (fosfoglicerato-mutase)
Balanço geral: glicose + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2Pi → 2 piruvato + 2ADP + 2NADH + 2H+ + 4ATP + 2H2O
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2PI → 2 piruvato + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
ATP → utilizado como moeda energética 
NADH → em condições aeróbicas → sofre oxidação pelo O2 → produção de ATP e H2O na mitocôndria 
NADH → em condições anaeróbicas → glicólise cessa devido à ausência de NAD+ 
NADH → carreador temporário de elétrons: precisa haver reoxidação do NAD+ para ocorrer a glicólise → quantidade limitada de NAD nas células (derivado da niacina)
Vias alimentadoras da glicólise 
O glicogênio endógeno entra na glicólise em um processo de duas etapas;
Os polissacarídeos e os dissacarídeos ingeridos são convertidos a monossacarídeos por enzimas, os quais entram nas células intestinais e são transportados para o fígado ou outros tecidos;
As hexoses frutoses 
Galactosemia 
Doença metabólica devido a incapacidade de metabolizar glactose 
Deficiência da Glactose 1-fosfato uridil Transferase → mais comum
Provoca retardo mental, hepatomegalia, icterícia, cirrose, atraso no crescimento e catarata → formação do Galactitol 
Tratamento → evitar produtos lácteos 
Intolerância a Lactose 
Alguns adultos não produzem lactose 
Lactose 
Metabolizada lactato liberando CH4 e H2 por bactérias intestinais anaeróbicas → flatulência 
Lactato provoca diarreia por questão osmótica 
Câimbras abdominais 
Diabetes tipo 1 (alteração na produção da insulina – produzida no pâncreas e faz o controle dos carboidratos) 
O pâncreas secreta a insulina, o tecido muscular e o tecido adiposo que captam glicose apartir do glut 4, ele não esta na memnbrana a todo momento ele fica no tecido muscular, quando vem a insulina e se liga no receptor e faz toda a cascata pra que esse vá para a membrana e capta a glicose, se eu não tenho a insulina eu não tenho nenhum desse caminho, e a glicose se acumula no sangue (hiperglicemia)
Quando não tenho glicose, não vou produzir ATP, vou reduzir reserva energética da célula, mesmo que eu tenha um monte de glicose no sangue, dentro da célula não tenho, busca de outras formas, através da gliconeogenese
Quando não tenho energia através da glicose, eu mobilizo gordura, mas o excesso de energia através da gordura, leva a corpos cetonicos, também em jejum extremo, o excesso de corpos cetonico alteram o ph sanguíneo que alteram???? leva ao coma 
Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato
Outro destino catabolico da glicose-6-fosfato
Via de oxidação gera NADPH → para biossíntese e gluatinona-redutase
Células que se dividem rapidamente (medula óssea, pele, celulas intestinais, ceular tumorais...) 
Ribulose-5-fosfato → Ribose-5-fostato → Nucleotideos, coenzimas, DNA e RNA