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27/04/2015
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Curso: Farmcia
Prof. Jeandre Augusto Jaques
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Glicose
Posio central no metabolismo.
Obteno?
Consumo:
Eritrcitos.
Clulas neurais.
Hepatcitos.
Tecido muscular e tecido adiposo.
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Digesto e absoro de carboidratos
Boca
Amido/Glicognio Estruturas menores
Duodeno
Oligossacardeos Glicose
Maltose
Maltotriose
Dextrinas
-amilase salivar
-amilase pancretica
(14)
(14)
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Digesto e absoro de carboidratos
Clulas epiteliais
Maltose
Maltotriose Monossacardeos
Dextrinas
Lactose
Sacarose
Maltase
-1,6-glicosidase
Lactase
Sacarase
Glicose
Galactose
Frutose
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Receptores GLUT
, hipocampo
, eritrcitos
Glicose ~ 5 mM
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Insulina e Glucagon
Regulao das vias metablicas
Fgado;
Tecido muscular;
Tecido adiposo;
Etc.
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1. Gliclise
2. Gliconeognese
3. Glicogenlise
4. Glicognese
5. Regulao das vias
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O que ?
Para que serve?
Onde ocorre?
Quando ocorre?
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1 glicose (6C) 2 piruvato (3C).
Parte da energia livre da glicose conservada na forma de ATP e NADH.
ATP formado no nvel do substrato.
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Gliclise 10 Reaes. FASE PREPARATRIA
FASE DE COMPENSAO
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Rendimento lquido:
2 ATP por molcula de glicose.
(4 ATP 2ATP da fase de investimento)
A energia tambm conservada com a formao de 2 NADH por molcula de glicose.
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Em organismos aerbios ou em tecidos em condies aerbias, a gliclise apenas o primeiro estgio da degradao completa da glicose.
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O piruvato formado na gliclise mais adiante metabolizado por trs rotas catablicas:
1. oxidado (- CO2) para gerar o grupo acetil da acetil-CoA que completamente oxidado a CO2 no ciclo do cido ctrico. Os eltrons originados dessas oxidaes so transferidos ao O2 por uma cadeia de transportadores de eltrons na mitocndria, formando H2O;
2. Outro destino a sua reduo a lactato por meio de fermentao lctica;
3. Em alguns tecidos vegetais e em certos invertebrados, protistas e micro-organismos como levedura da fabricao da cerveja e do po, o piruvato convertido, em hipxia ou condies anaerbicas, em etanol e CO2, na fermentao etanlica (alcolica).
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Em condies aerbicas:
NADH NAD+ + 2 eltrons (H- O2) H2O
Em condies de hipxia (pouco oxignio):
NADH NAD+ + 2 eltrons (H- ? ? ? ? ? )
Regenerao do NAD+ para que a oxidao da glicose continue!
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Problema!!!
A falha na regenerao de NAD+ deixaria a clula carente de aceptor de eltrons para a oxidao de gliceraldedo-3-fosfato, e as reaes geradoras de energia da gliclise cessariam.
Portanto, NAD+ deve ser regenerado de alguma outra forma.
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Soluo!!!
As clulas primitivas que viviam em uma atmosfera praticamente desprovida de oxignio tiveram que desenvolver estratgias para obter energia de molculas combustveis em condies anaerbicas.
Muitos organismos mantiveram a capacidade de regenerar NAD+ na gliclise em condies anaerbicas:
NADH NAD+ + 2 eltrons (H- Piruvato) Lactato ou Etanol
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Quando tecidos animais no podem ser supridos com oxignio suficiente para realizar a oxidao aerbica do piruvato e do NADH produzidos na gliclise (condio de hipxia), NAD+ regenerado a partir de NADH pela reduo do piruvato a lactato.
Alguns tecidos e tipos celulares (como eritrcitos, que no possuem mitocndria) produzem lactato a partir de glicose mesmo em condies aerbicas.
A reduo do piruvato por essa via catalisada pela enzima lactato-desidrogenase.
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eltrons O2 H2O
NADH + H- (Piruvato) Lactato
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Sem problemas estequiomtricos!
Na gliclise, a desidrogenao de duas molculas de gliceraldedo-3-fosfato: 2 NAD+ 2 NADH.
2 NADH 2 NAD+ + 2 H- ( Piruvato) Lactato
Sem variao lquida de NAD+ ou NADH!
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Leveduras e outros micro-organismos fermentam glicose em etanol e CO2, em vez de lactato.
A glicose convertida a piruvato pela gliclise, e o piruvato convertido a etanol e CO2 em um proceso de duas etapas.
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1 etapa: o piruvato descarboxilado em uma reao irreversvel catalisada pela piruvato-descarboxilase.
2 etapa: o acetaldedo reduzido a etanol pela ao da lcool-desidrogenase, com o poder redutor fornecido pelo NADH derivado da desidrogenao do gliceraldedo-3-fosfato.
Etanol e CO2- so os produtos finais da fermentao etanlica.
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O que ?
Para que serve?
Onde ocorre?
Quando ocorre?
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Gesto de glicose!
Estocar e consumir
ou
Produzir e mobilizar
?
R: [glicose], insulina, glucagon, epinefrina.
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A glicose do sangue a principal ou a nica fonte de combustvel para alguns tecidos.
Quais?
Encfalo 120 g de glicose/dia.
Mais da metade de toda a glicose estocada como glicognio nos msculos e no fgado.
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Estoques de glicose
Fgado + Tecido muscular nem sempre suficiente.
Jejum glicognio.
Gerao de glicose para atender a demanda:
Gliconeognese.
Converso de precursores no glicdicos em glicose.
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Em mamferos, a gliconeognese ocorre
principalmente no Fgado, e em menor extenso no crtex renal e nas clulas epiteliais que revestem internamente o intestino delgado.
Precursores importantes:
Lactato
Piruvato
Glicerol
Aminocidos glicognicos.
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1 reao
Lactato
Glicerol
(na mitocndria)
A gliconeognese e a gliclise so reciprocamente
reguladas
2 reao
3 reao
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1 reao - A converso de piruvato em PEP (requer duas reaes);
2 reao - A converso da frutose-1,6-bifosfato a frutose-6-fosfato;
3 reao - A converso de glicose-6-fosfato em glicose.
Contorno das reaes irreversveis da via glicoltica:
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Reao final da gliconeognese, a desfosforilao da glicose-6-fosfato para formar glicose.
Catalisada pela glicose-6-fosfatase (no h sntese de ATP), sendo a hidrlise de uma ligao ster fosfato.
Esta enzima encontrada nos hepatticos (+ clulas renais + clulas epiteliais do ID), mas no encontrada em outros tecidos, que so portanto, incapazes de fornecer glicose para o sangue.
Se outros tecidos tivessem a glicose-6-fosfatase, esta atividade enzimtica hidrolisaria a glicose-6-fosfato necessria para a gliclise nesses tecidos.
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Excesso de glicose formas polimricas de armazenamento:
Glicognio nos vertebrados e em muitos micro-organismos.
Amido nas plantas.
Glicognio: Glc(14)Glc Glc(16)Glc -ramificaes
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Glicognio Ubquo.
Tecido muscular (1-2 %):
Fonte de energia para o msculo.
Tecido heptico (at 10%):
Funo: reservatrio para os tecidos extra-hepticos;
Quando necessrio?
Particularmente importante para que clulas/tecidos?
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O que ?
Para que serve?
Onde ocorre?
Quando ocorre?
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As unidades de glicose das ramificaes externas do glicognio entram na via glicoltica pela ao de trs enzimas:
1. Glicognio-fosforilase;
2. Enzima de desramificao do glicognio;
3. Fosfoglicomutase (isomerase).
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Remoo, pela glicognio-fosforilase, de um resduo de glicose da extremidade no redutora de uma cadeia de
glicognio. Este processo repetitivo; a enzima remove sucessivos resduos de glicose at que alcance a quarta
unidade de glicose antes de um ponto de ramificao.
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2 reaes para a remoo das ramificaes:
Remoo dos resduos (14) da ramificao;
Hidrlise da ligao (16).
Glicognio-fosforilase continua a catlise.
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Glicose-1-fosfato glicose-6-fosfato.
Destinos da glicose-1-fosfato?
Msculo?
Fgado?
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A reao catalisada pela fosfoglicomutase. (1) A enzima doa seu grupo fosforil para a glicose-1-fosfato,
produzindo glicose-1,6-bifosfato. (2) Em seguida, , o grupo fosforil do C-1 da glicose-1,6-bifosfato
transferido de volta para a enzima, restaurando a fosfoenzima e produzindo glicose-6-fosfato. 42
Os resduos prximos a uma
ramificao so removidos por um
processo em duas etapas que
requer a enzima de desramificao
bifuncional.
-Na primeira a atividade de
transferase da enzima remove um
bloco de trs resduos de glicose da
ramificao para uma extremidade
no redutora prxima, o qual
religado por uma ligao (14).
-O resduo remanescente no ponto
de ramificao, em ligao (16),
ento liberado como glicose livre
pela atividade de glicosidase
(16) da enzima de
desramificao.
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NO ESQUEA QUE ...
No fgado, a degradao do glicognio serve PARA liberar glicose para o sangue quando a glicemia diminui, como acontece entre as refeies.
Requer: glicose-6-fosfatase, particularmente presente no fgado, mas no em outros tecidos.
O msculo e o tecido adiposo no podem converter a glicose-6-fosfato em glicose, pois no possuem a glicose-6-fosfatase e, por isso, estes tecidos no fornecem glicose para o sangue.
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O que ?
Para que serve?
Onde ocorre?
Quando ocorre?
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1. Fosfoglicomutase;
2. UDP-glicose;
3. Glicognio sintase;
4. Enzima de ramificao;
5. Glicogenina.
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A sntese de glicognio ocorre em quase todos os tecidos animais, mas mais importante no fgado e no msculo esqueltico.
O ponto de partida para a sntese de glicognio a glicose-6-fosfato.
Glicose
Glicose-6-P Glicognio
Lactato (eritrcitos)
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Glicose-6-P Glicose-1-P
Glicose-1-P UDP-Glc
Doador de resduos de glicose na reao catalisada pela glicognio-sintase.
Transferncia da glicose da UDP-glicose para uma extremidade no redutora de uma molcula ramificada de glicognio.
Fosfoglicomutase
UDP-Glc-pirofosfatase
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Na glicognese, a cadeia do glicognio alongada pela glicognio-sintase. A enzima transfere o resduo de glicose da UDP-glicose para a extremidade no redutora de uma ramificao para fazer uma nova ligao (14)
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A glicognio-sintase no pode formar as ligaes (16) encontradas nos pontos de ramificao do glicognio.
Enzima de ramificao:
Ramificao contendo pelo menos 11 unidades de Glc.;
Fragmento terminal de 6-7 monmeros;
Grupo -OH do C-6 de um res. de glicose em uma posio mais interna do polmero.
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Glicognio-sintase polimeriza as extremidades no-redutoras.
Efeito biolgico da ramificao:
Mais stios acessveis glicognio-fosforilase ou glicognio-sintase, que agem somente nas extremidades no redutoras.
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A glicognio-sintase no consegue iniciar uma cadeia de glicognio de novo.
A protena glicogenina ao mesmo tempo o iniciador, sobre o qual so montadas novas cadeias, e a enzima que catalisa essa montagem.
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Sntese de uma nova molcula de glicognio
Transferncia de um resduo de glicose da UDP-glicose para a glicogenina, catalisada pela prpria protena/enzima.
Gligonenina: tambm alonga a cadeia pela adio sequencial de + sete resduos de glicose, cada um derivado de uma UDP-glicose.
Neste ponto, a glicognio-sintase age, alongando ainda mais a cadeia de glicognio.
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A glicogenina e a estrutura da partcula do
glicognio. Primeiramente, uma molcula de
glicose proveniente da UDP-glicose ligada ao
grupo OH de um resduo de tirosina da
glicogenina, pela atividade glicosiltransferase da
prpria protena. Atravs da atividade de extenso
de cadeia a glicogenina repete este processo de
adio de monmeros de glicose at formar uma
molcula nascente de glicognio com oito resduos
de glicose unidos por ligaes glicosdicas (14).
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A B
C D PFK-2/F-2,6-BPase
E F
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Isoformas com propriedades diferentes:
Km (glicose)
Hexocinase I < 0,1 mM
Hexocinase II < 0,1 mM
Hexocinase III < 0,1 mM
Hexocinase IV 7-10 mM (S0,5)
Glicose: ~ 5 mM
(-) Glicose-6-P
(+) Pi
Menos sensvel
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Hexocinase IV (Glicocinase)
Clulas -pancreticas
Tecido heptico
Regulao por sequestro nuclear (fgado):
Glicemia Insulina transcrio
GK-RP
[Glicose] < 5 mM
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1. Glicemia Glucagon Transcrio.
2. [Glicose-6-P] basal ~ 0,2 mM
Gliconeognese [Glicose-6P]
Km ~ 3 mM
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Fosfofrutocinase-1 (PFK-1)
Comprometetimento com a gliclise.
AG e corpos cetnicos [citrato]
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Frutose-1,6-Bifosfatase (FBPase-1)
Gliconeognese.
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Fosfofrutocinase-2/Frutose-2,6-bifosfatase
Atividades reciprocamente reguladas:
Insulina e glucagon.
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Regulao alostrica e covalente reversvel.
Somente o fgado
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No tecido muscular
Adrenalina [AMPc] PKA.
Ativao da glicogenlise.
Ativao da gliclise ( fgado).
(+) Glicogenlise
(+) Gliclise
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1. Piruvato-carboxilase
(+) Acetil-CoA
2. PEP-carboxicinase
Jejum Glucagon transcrio.
Glc Insulina efeitos opostos.
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Baixa energia Alta energia
Intermedirios de
*
*Hexocinase IV / Glicocinase pouco sensvel
, frutose-2,6-BP
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Glicognio-fosforilase
Regulao alostrica e covalente reversvel.
PKA ativa a cinase da fosforilase.
Fosforilase ativa! (-) Glicose
* Bloqueia o stio de ligao do AMP.
*ATP ---------- (-)
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Glicognio-fosforilase
Msculo
Adrenalina PKA ativa
Fgado
Glucagon PKA ativa
Adrenalina PKA ativa
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(-) Glicose
Expe os resduos fosforilados PP1 inativao
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Msculo
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Glicognio-sintase
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