Bioquímica: Glicólise e Ciclo de Krebs
Bioquímica e Ciclo de Krebs
Glicólise
(Despesa de ATP)
1. (Fosforilação) Glicose + ATP → (Hexoquinase) → ADP + Glicose-6-fosfato (G6P)
2. G6P ⇌ (Fosfohexose isomerase) ⇌ Frutose-6-fosfato (F6P)
3. (Fosforilação) F6P + ATP → (PFK-1) → Frutose-1,6-bisfosfato (F1,6BP) + ADP
4. F1,6BP ⇌ (Aldolase) ⇌ Dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) + Gliceraldeído-3-fosfato (G3P)
5. DHAP ⇌ (Triose-fosfato isomerase) ⇌ G3P
(Benefício energético)
6. G3P + NAD+ + Pi → (G3P desidrogenase) → 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG) + NADH + H+
7. (Desfosforilação) 1,3-BPG + ADP ⇌ (Fosfoglicerato quinase) ⇌ 3-fosfoglicerato (3PG) + ATP
8. (Isomerização) 3PG ⇌ (Fosfoglicerato mutase) ⇌ 2-fosfoglicerato (2PG)
9. 2PG ⇌ (Enolase) ⇌ Fosfoenolpiruvato (PEP) + H2O
10. (Desfosforilação) PEP + ADP → (Piruvato quinase) → Piruvato + ATP
Execução
NADH: 2 — deixa 2 ATP; pela cadeia transportadora: 3 ATP / H+
O piruvato sofre descarboxilação oxidativa: perde CO2 e oxida NAD+ a NADH + H+, formando acetil-CoA, que é catalisado pela enzima piruvato desidrogenase (PDH) e entra no ciclo de Krebs.
Regulação
1, 3 e 10.
A hexoquinase é inibida pela G6P no músculo.
A PFK-1 é inibida por ↑ [ATP] e ↑ [citrato] (quando o ciclo de Krebs está em atividade e não é necessário obter piruvato), e por ↓ [AMP] e [ADP] (quando há pouca necessidade de gerar ATP para realizar a glicólise).
A piruvato quinase (PK) é inibida por ATP e acetil-CoA e ativada por frutose-1,6-bisfosfato (F1,6BP).
Gliconeogênese
Mantém a glicose no sangue. Produz glicose a partir de piruvato, lactato, aminoácidos, alanina e glicerol, principalmente no fígado (cerca de 90%) e nos rins (cerca de 10%).
Consumo: 2 ATP, 2 NADH, 2 piruvato, 4 H2O (6 ATP equivalentes), 6 ADP, 2 Pi, 2 NAD+.
Glicogenólise
O glicogênio (cadeias de 12 a 18 glicoses) permite a obtenção de glicose. A glicogênio fosforilase remove glicoses das extremidades até restarem 4 moléculas de glicose em cada ramificação; a enzima transferase transfere 3 moléculas de glicose; e a enzima desramificadora remove a molécula de glicose restante na ramificação.
Regulação
Glicogênio sintase (síntese): sintase I (independe de G6P para sua ação, não fosforilada, ativa); sintase D (em oposição, mas apenas menos ativa).
Glicogênio fosforilase (degradação): fosforilase a (ativa, fosforilada); fosforilase b (menos ativa, não fosforilada).
A adrenalina e o glucagon ativam a fosforilase e desativam a glicogênio sintase.
A insulina desativa a fosforilase e ativa a glicogênio sintase.
Ciclo de Krebs
* O processo começa com a descarboxilação oxidativa do piruvato, produzindo acetil-CoA e CO2.
* A acetil-CoA reage com oxaloacetato (4C) para formar citrato (6C) por uma reação de condensação.
* Por meio de uma série de reações, o citrato é convertido em oxaloacetato, regenerando o ciclo. A cada volta são consumidos 1 acetil-CoA e produzidos 2 CO2. Também são consumidos 3 NAD+ e 1 FAD, produzindo 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP.
* O resultado de um ciclo (por mol de piruvato) é: 1 GTP, 3 NADH, 1 FADH2 e 2 CO2.
* Cada mol de glicose produz duas moléculas de piruvato, que por sua vez produzem dois acetil-CoA; portanto, para cada mol de glicose, o ciclo de Krebs produz: 2 GTP, 6 NADH, 2 FADH2 e 4 CO2.
Regulação
A citrato sintase, a isocitrato desidrogenase e a α-cetoglutarato desidrogenase são inibidas por alta concentração de ATP.
Caminhos convergentes
Carboidratos: Estágio 2 da glicólise → 2 piruvato → matriz mitocondrial → acetil-CoA → ciclo de Krebs.
Proteínas: as ligações peptídicas são degradadas por proteases; os aminoácidos entram na síntese proteica celular ou são usados como energia no ciclo de Krebs. Para entrar no ciclo, os grupos amino são removidos (terminais e laterais) principalmente por aminotransferases e desaminases.
Lipídios: a hidrólise de triglicerídeos produz ácidos graxos e glicerol. No fígado, o glicerol pode ser convertido em glicose via DHAP e G3P na gliconeogênese. Especialmente no músculo e no coração, os ácidos graxos são degradados na matriz mitocondrial por sucessivos ciclos de β-oxidação, gerando acetil-CoA, que pode entrar no ciclo de Krebs. Às vezes o ciclo de Krebs pode render propionil-CoA (3C), que pode ser usado para a síntese de glicose na gliconeogênese hepática.
FINAL: 32 ATP com malato-aspartato e glicerol-3-fosfato; 30 ATP com outros shuttles.