Metabolismo da Glicose

Glicose

É uma importante fonte de energia. Em mamíferos é a única fonte de energia que o cérebro utiliza em condições de jejúm prolongado. A glicose é um açucar derivado dos carboidratos extraido dos nutrientes. São Hidratos de carbonos formado por 6 carbonos com um grupo aldeído em sua extremidade do C1. A glicose apresenta forma aberta e fechada o tempo todo. Chamamos esse fenômeno de mutarrotação. Quando fechada seu C1 se liga ao C5 formando um anel hexose.

O metabolismo da Glicose que promove energia pra formar ATP, é chamado de via catabólica degradação de moléculas mais complexas para formar moléculas precursora menores, como produto final Oxoloacetato, liberação de energia pra formar ATP, H2O, prótons, elétrons, CO2 e calor que aquecer o corpo. 

Glicólise acontece pela via anaeróbica no citoplasma das células sem a participação de O2. 
O Ciclo do ácido cítrico e cadeia transportadora de elétrons etapas seguintes acontece no interior da mitocôndria com a participação de O2 chamamos de via aeróbica. 
Via aneróbica acontece no citoplasma inicia com a glicose até formar piruvato e lactato. O restante da degradação da glicose acontece no interior da mitocôndria com a participação de O2 no ciclo de ácidro cítrico ou ciclo de klebs e depois  na membrana interna da mitocôndria a cadeia transportadora de elétrons.

O armazenamento da glicose no corpo acontece no fígado e músculos. 
O glicogênio cadeia de glicose são monossacarídeos ligados por ligações glicossídicas formando polissacarídeos cada ligação libera H2O pra célula. Esse processo são anabólicos ou seja armazenamento de energia. A degradação do glicogênio acontece quando níveis glicêmicos estão baixo no sangue devendo então romper essa cadeia do glicogênio para liberar glicose que é energia armazenada para nutrir o cérebro, órgãos e músculos quando a jejum prolongado. O músculo começa a degradar o glicogênio quando as atividades são intensas. O pâncreas verifica a quantidade de glicose no sangue e libera glucagon hormônio que se conecta a receptores das membranas das células hepáticas e epinefrina hormônios das células musculares ambos são hormônios que ativam uma cascata de sinais intracelular ativando enzimas pra degradação do glicogênio e logo em seguida a degradação da glicose.

Degradação da glicose para formar energia e calor.

1° etapa da glicólise acontece no citoplasma da célula.

Primeiramente a Glicose livre recebe um grupo fosfato no seu C6 derivado da ATP. A ATP se liga a OH do C6 da glicose que libera seu H+ e recebe então o grupo fosfato da ATP. Essa etapa é muito importante pois o grupo fosfato ligado no C6 da Glicose livre fará com que ela não sai do citoplasma permanecendo dentro da célula para etapas seguintes da reação. Foi preciso um gasto da ATP para formar glicose 6 fosfato processo então catabólico. Essa primeira reação acontece com a participação da ATP em presença de iontes metálicos como Mn2+ e Mg2+ ambos bivalentes. Responsável por essa reação é enzima ativadora catalizadora Hexocinase ou glicocinase. As cinases acontece quando tem iontes metálicos bivalentes presentes  e  transferência de grupo fosfato para formação de novas moléculas. 

ATP(adenosina tri fosfato) ADP(adenosina di fosfato)

1° estágio dessa via anabólica precisa de energia pra formar um açucar mais complexo

Glicose + ATP----> glicose6-fosfato + ADP + H+ Glicose 6-fosfato tem que formar frutose 6 fosfato.

Lembrando que a glicose é formada de grupo aldeído no seu carbono primário! Pois bem... por isso a glicose é uma aldose. Açúcar mais aldeído hehehe. 
Para formar uma frutose que é uma cetose açucar com um grupo cetona em seu carbono secundário.

O Oxigênio do grupo aldeído ligado por uma dupla ligação no C1 C1  é muito elétronegativo atraindo o H da OH do C2 formando  no C1 uma hidroxila, e C2 o O2 da hidroxila que restou faz uma dupla ligação com o C2 liberando outro H que estava na ligação com do C2. C1 e C2 terá que ter uma dupla ligação entre si pra formar 4 ligações ao total.

Agora formada a cetose então teremos a frutose 6 fosfato. Essa reação é ativada pela enzima fosfoglicose isomerase. Essa reação é reversível, sendo revertida novamente a glicose 6 fosfato. Basta a cetose virar novamente uma aldose com seu O2 formando uma dupla ligação em C2 pro C1.

A frutose em sua forma fechada forma um anel pentagonal. Seu O2 do carbono 2 se liga ao C5 da cadeia formando um anel pentagonal.

A frutose 6 fosfato agora sofre uma reação catalizada pela enzima fosfofrutocinase para formar frutose 1,6 bisfosfato, novamente um fosfato entrará na brincadeira no C1 quem doa esse fosfato é a ATP na presença de iontes lembra de cinase que é reação de fosforilação de uma molécula pra outra na presença de iontes? Frutose 6 fosfato recebe da ATP um fosfato no seu C1 liberando do C1 o H+ então sai da reação um H+ e ADP.

Frutose 6 fosfato + ATP ativada pela enzima fosfofrutocinase forma ---->frutose1, 6 bisfosfato + ADP +  H+.

Essa enzima fosfofrutocinase é aloestérica ela quem controla a velocidade da reação, ela execulta um papel central nesse metabolismo. "Etapa irreversível"

1° estágio da via é um processo anabólico, ou seja não liberou energia, mas sim foi preciso energia pra formar ligações e aumentar a molécula de glicose.

2° estágio da via glicólise.

A frutose 1,6 bisfosfato sofre uma reação ativada pela enzima aldolase que tem como objetivo cortar ao meio essa hexose em duas trioses.  formando então as trioses  Di-hidroxiacetona fosfato e a outra gliceraldeído 3 fosfato. Cada triose formada sofrerá uma reação uma de cada vez pela enzima triose fosfato isomerase que tem como finalidade reverter o  Di-hidroxiacetona fosfato em gliceraldeído 3 fosfato essa reação é reversível. Somente quando estiver em estado de gliceraldeído 3 fosfato essa triose poderá participar de mais etapas da via. 
3° estágio da via glicólise.

Gliceraldeído 3- fosfato sofre reação pela enzima gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase, para formar a 1,3 bisfosfoglicerato.

Gliceraldeído 3 fosfato  +  NAD+   +  Pi -----> forma 1,3 bisfosfoglicerato + NADH.

Gliceraldeído 3 fosfato ganha um Pi fosforo inorgânico e libera esse H+ que estava no C1 para o NAD+ que se reduz ao ganhar esse H+ em NADH. Produto final dessa reação é o 1,3 bisfosfoglicerato.

1,3 bisfosfato glicerato agora sofre uma reação pela enzima catalizadora fosfoglicerato cinase. A concentração de energia desse substrato 1,3 bisfosfato glicerato é tão potente de energia que ele próprio empresta um grupo fosfato dele a uma molécula de ADP formando ATP. Esse processo que libera energia é chamdo de etapa catábólica quebra de ligação diminuindo a molécula e liberando energia. Graças a liberação de energia pra formar ATP a 1,3 bisfosfatoglicerato se transforma em 3-fosfoglicerato. Etapa reversível.

1,3 bisfosfoglicerato + ADP ----> forma 3- fosfoglicerato + ATP.

3-fosfoglicerato agora sofre reação da enzima fosfoglicerato mutase, onde seu fosfato muda do C3 para o C2 etapa essa reversível.  2- fosfoglicerato sofre reação pela enzima ativadora enolase que desidrata essa molécula liberando uma molécula de H2O. É removida então uma OH do C3 e um H do C2 formando uma molécula de H2O, e formando um ligação dupla entre o C2 e C3 formando o fosfoenolpiruvato.

2-fosfoglicerato  + enzima enolase ----> fosfoenolpiruvato + H2O

Fosfoenolpiruvato sofre reação da enzima piruvato cinase para transferir seu grupo fostato para ADP que entrará na reação pra gerar ATP. Esse substrato  tem concentração de energia que é liberada quando o grupo fosfato é doado para ADP pra formar ATP e molécula de piruvato. Processo catabólico.

Fosfoenolpiruvato + ADP forma ---> Piruvato + ATP

Lembrando que esse 3° estágio da via é contado 2 x o Di-hidroxicetona aquela triose formada no 2° estágio da via se transforma também em 3-gliceraldeído fosfato. Essa 2 trioses são degradadas uma de cada vez pela via como acontece em fila idiana uma de cada vez.

Saldo de energia pra gerar ATP no citossol etapa da glicólise contamos 1 NADH que equivale a 2,5 ATP +2 ATP  que se forma nessa via. Não esquecendo que esse processo acontece 2 vezes na transformação do 3- gliceraldeído fosfato. então temos 2 NADH e 4 moléculas de ATP.

OBS:NADH equivale a 2,5 ATP então são 5 e mais 4 ATP formado. Saldo então  de energia de 9 ATP na glicólise em meio anaeróbico ocorrido no citoplasma.

O restante do metabolismo  acontecerá no interior da mitocôndria.

Ciclo do Ácido cítrico ou Ciclo de klebs

2° estágio do metabolismo da glicose acontece no interior da mitocôndria com a participação de O2. Via aeróbica. Na matriz mitocondrial, o piruvato molécula formada a partir da glicose entra na mitocôndria sofrendo uma reção através da enzima desidrogenase formando acetil-CoA. Esta reação irreversível é o elo entre a glicose e o ciclo do ácido cítrico. Esta reação libera uma molécula de CO2 Piruvato + CoA + NAD+  forma ----> acetil Coa + CO2 + NADH + H+   Obs: saldo de um NADH , sendo que entrará na mitocôndria mais um piruvato lembra??? então são 2 NADH que se forma nessa reação.  2 NADH equivale a 5 energia de ATP.

O Ciclo do Ácido cítrico ou Ciclo de klebs começa através da enzima catalizadora citrato cintase promovendo a condensação de unidade de 4 carbonos do oxaloacetato, com mais unidade de dois carbonos da acetila do acetil CoA. O oxalacetato reage com acetilCoA e H2O, originando citrato e CoA. O oxaloacetato primeiramente reage com o Acetil Coa formando citril CoA, uma molécula rica em energia devido a sua ligação tioéster originária do acetil CoA . A hidrólise na citril CoA cliva a ligação tioéster liberando o grupo CoA. Então é formado o citrato.

Oxaloacetato + Acetil Coa forma citril Coa que sofre um hidrólise rompendo a ligação tioéster e liberando a Coa, Oque fica ligado então ao oxaleacetato é a acetila do acetil CoA que tem como produto final o citrato. Essa etapa é a mais lenta ou seja a etapa mais importante.

Oxaloacetato= 4 carbonos ---> Acetil= 2 carbonos produto final citrato com 6 carbonos.

Citrato contendo 6 carbonos, sofre uma reção pela enzima aconitase para se transformar em isocitrato. 

A hidroxila do citrato está mal localizada para essa descarboxilação para eleminar o CO2 em etapas futuras. Assim o citrato é isomerizado a isocitrato para sofrer descarboxilação oxidativa o citrato é acoplado a uma proteína que contém ferro-enxofre, esse acoplamento ativa a desidratação ou seja perda de uma molécula de água formando então o Cis- Aconinato que depois é hidratado novamente recebendo H2O e  formando o isocitrato. O que acontece nessa desidratação e hidratação é a hidroxila do C3 se liga no C2 quando transformado em isocitrato.

A isocitrato com 6 carbonos sofre uma reação da enzima isocitrato desidrogenase que ativa o NAD+ que rouba H do isocitrato formando NADH  + próton H+ livre  + CO2. É formado então nessa reação o Alfa-cetoglutarato.

isocitrato + NAD+ forma ---> alfa-cetoglutarato +NADH   +  CO2 e H + Alfa-cetoglutarato tem 5 carbono ativado pela enzima complexo alfa cetoglutarato desidrogenase ativa a NAD+  e CoA de participar da reação. Esse processo é a descarboxilação oxidativa para formar Succinil CoA e liberar CO2 + NADH Quando a CoA se liga ao alfa-cetoglutarato ela forma uma ligação tioéster com a CoA que tem alto potencial de transferência.

A succinil CoA  tem 4 carbonos é um tioéster rico em energia. A enzima responsável pela reação é succinil CoA sintetase que ativa o succinil CoA + Pi + GDP  formando  Succinato + GTP + CoA.

GDP + Pi forma GTP que é igual a uma energia de ATP. GTP = 1 contando o ciclo da glicose completa formará 2 GTP

A succinato com 4 carbonos sofre uma reação com a enzima catalizadora succinato desidrogenase oxidando o succinato para formar o fumarato. O aceptador de H+ nessa etapa é o FAD em vez do NAD+

Succinato + FAD ----> remove 2 H do succinato e forma fumarato +  FADH2.  FAD nas reações de desidrogenação aceita 2 H.

FADH2 vale 1,5 ATP. Como contaremos 2 FADH2 no ciclo então equivale a 3 energia de ATP.

Fumarato sofre reação da enzima fumarase que catalisa uma reação de hidratação trans de H+ e outra OH- formando L- malato.

Finalmente o malato é oxidado formando oxaloacetato. 

Malato sofre uma reação do malato    desidrogenase aceptor de H+ é o NAD+ nesta reção e pass a ser NADH.