Metabolismo
É o conjunto de reações
químicas dentro de uma célula no organismo vivo, com fim de promover a
satisfação de necessidades estruturais e
energéticas, que são divididas em duas classes: catabolismo e anabolismo.
Catabolismo são reações de
degradação que liberam energia que serão utilizadas para impulsionar as vias
metabólicas.
Anabolismo é uma fase sintetizante
do metabolismo, é nele que as unidades fundamentais menores são reunidas
para forma macromoléculas, necessitando de energia para a sua ocorrência.
As reações do tipo catabólicas são consideradas
exergônicas pois liberam energia, são reações favoráveis e espontâneas, e as
reações do tipo anabólicas absorvem energia
que vem do meio e são consideras endergônicas pois elas ganham energia.
O ∆G é uma de medida de energia e pode indicar se
uma reação é favorável/espontânea ou não favorável, da seguinte forma:
∆G+ = reação
não favorável
∆G- = reação favorável
A energia
utilizada no metabolismo é chamada de ATP (adenosina trifosfato). É um ribonucleotideo em que a adenina é a base
nitrogenada, ligada a um carboidrato que tem cinco átomos de carbono ligado a
três grupos fosfato que são nomeados α, β e
γ.
Glicose
A glicose é uma fonte de energia importante para a
atividade celular. Todos os seres vivos realizam, invariavelmente, a glicólise
seja na presença ou na ausência de oxigênio, com as enzimas glicolicas
presentes no citoplasma.
A glicose é o monossacarídeo proveniente
principalmente da dieta sendo absorvida no intestino através de canais
específicos, onde passa do meio intestinal para a corrente sanguínea, o nosso
modelo de carboidrato de escolha para explicar o metabolismo.
Os
transportadores de glicose
A corrente sanguínea tem a função de distribuir a
glicose para todas as células do organismo, a distribuição é realizada através
de canais específicos, pois sem eles a glicose não consegue passar da corrente
sanguínea e entrar na célula esses canais recebem o nome de glut, que são cinco
tipos:
Glut1: Encontrado em tecidos
fetais e células em cultura; em adultos, altas concentrações em células
sanguíneas responsáveis pelo transporte basal de glicose na maioria das células.
Glut2: Encontrados nos hepatócitos,
células β pancreática, membrana basolateral de células epiteliais do
intestino delgado e túbulo renal, transportador de alta capacidade confere uma
capacidade glico-sensora a células em que se expressa.
Glut3: Principal transportador
em neurônios, também presente em placenta e testículos.
Glut4: Encontrado no musculo esquelético
e cardíaco, responsável pelo transporte de glicose estimulado pela insulina. O
glut 4 é considerado o mais importante, pois e responsivo a insulina esse
mecanismo chamado de translocação e responsável pelo aumento de capacitação de
glicose.
Glut5: Transportador de
frutose, altas concentrações no intestino delgado e testículo.
A insulina e o hormônio anabólico mais conhecido e é
essencial para a manutenção da homeostase de glicose e do crescimento e diferenciação
celular. Esse hormônio e secretado pelas células β das ilhotas pancreáticas
em resposta ao aumento dos níveis circulante de glicose após as refeições.
Quando a insulina se liga ao receptor ocorre uma mudança
de conformação do receptor. Os receptores de insulina (ISR) é uma proteína composta
por quatro subunidades duas α e duas β ligadas por ponte de sulfeto, esse
receptor exerce atividade enzimática quando é ativado. Ele fosforila o
substrato, coloca uma fosfato na tireosina. Conforme a figura a seguir:
Glicólise
É um processo anaeróbico onde o produto final
formado é o lactato, ocorrendo no citoplasma da célula e em condições de
aerobiose o metabolismo da glicose segue para as demais vias metabólicas
produtoras de energia (ciclo Krebs e cadeia respiratória), ocorrendo nas
mitocôndrias das células.
A glicólise possui seis átomos de carbono e sua divisão em duas
moléculas de piruvato. Para que isso aconteça ocorrem 10 reações sequenciais,
as cinco primeiras constituem a fase preparatória e as cinco ultima fase de
pagamento.
Fase
Preparatória
1. Fosforilação
da glicose: neste passo
inicial a glicose que está dentro da célula, sofre ação da enzima hexoquinase,
essa enzima transforma a glicose em glicose 6- fosfato. Ela retira um fosfato
do ATP e coloca no carbono de numero 6 da glicose. Essa é uma reação irreversível.
2. Isomerização
da glicose: nesta segunda
etapa a próxima enzima da via não reconhece a glicose 6 fosfato como seu
substrato mas reconhece seu isômero, então
ocorre uma isomerização, a glicose 6 fosfato é transformada em frutose 6
fosfato, através da enzima fosfoglicose isomerase. Essa reação é reversível
3. Fosforilação
da frutose 6- fosfato: a terceira reação é outra
cinase, a enzima fosfofrutocinase transforma a frutose 6 fosfato em frutose 1,6
bifosfato, a enzima retira 1 fosfato do ATP e coloca no carbono 1 da frutose 6
fosfato. Essa é uma reação irreversível.
4.
Clivagem da frutose 1,6 difosfatos em duas trioses:
nesta etapa, a enzima aldolase realiza uma hidrolise,
ou seja, ela divide ao meio a frutose 1,6 bifosfato utilizando uma molécula de
água, dando origem a dois compostos: o gliceraldeido 3 fosfato, uma aldose e a dihidroxiacetona fosfato, uma
cetose. Estes compostos são isômeros, mas a próxima enzima da via não reconhece
a dihidroxiacetona fosfato como seu substrato, mas reconhece a gliceraldeido 3
fosfato que é seu isômero.
5.
Interconversão
das trioses fosfato: apenas uma das trioses fosfato formada pela aldose
pode ser diretamente degradada, já o produto dihidroxiacetona sofre ação da triose fosfato isomerase que
é a quinta enzima da via, ela é convertida em gliceraldeido 3 fosfato. Esta
reação encerra a fase preparatória da glicólise veja a figura a seguir:
Fig 02: Fase
preparatória da glicólise.
Fonte: Lehninger
Princípio de Bioquímica 3° edição pag:411
Fase de Pagamento
6. Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em
1,3-bisfosfoglicerato: O primeiro passa da fase de pagamento
da glicólise é a transformação do gliceraldeido 3 fosfato em 1,3
bisfofoglicerato com a atuação da enzima gliceraldeido 3 fosfato desidrogenase.
Como a enzima é uma desidrogenase ela realiza uma oxirredução, ou seja, ocorre transferência
de elétrons através de carreadores, o carreador aceito pela enzima e o NAD+.
Essa enzima retira 2 elétrons do gliceraldeido 3 fosfato e doa para o NAD+ que
passa para a forma oxidada quando o NAD+ recebe os 2 elétrons ele se transforma
na forma reduzida NADH.
A enzima gliceraldeido 3 fosfato desidrogenase
acrescenta um fosfato no carbono de nº1do gliceraldeido 3 fosfato, nessa reação
não há gasto de ATP, pois o fosfato e inorgânico proveniente do citoplasma, o
produto dessa reação é 1,3 bisfosfoglicerato.
7. Transferência do fosfato do
1,3-difosfoglicerato para o ADP: Nessa etapa
1,3bisfosforoglicerato passa a ser substrato da enzima chamada de fosfoglicérico
cinese, e seu produto é 3 fosfoglicerato, por ser uma cinase essa enzima retira
um fosfato do 3 bisfosfoglicerato e coloca no ADP quando o mesmo ganha um fosfato se toram um
ATP. Formando o primeiro ATP da via glicolítica.
8. Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato: Após a formação de 3 fosfoglicerato a enzima não o reconhece como
seu substrato, mas reconhece 2 fosfoglicerato sendo necessário a atuação da
enzima fosfoglicerato mutase, ela muda a posição do grupo fosfato retirando do
carbono nº 3 e colocando no carbono nº 2 formando o 2 fosfoglicerato que e
reconhecido pela enzima.
9. Desidratação do
2-fosfoglicerato para fosfoenolpiruvato: A
enolase desidrata 2 fosfoglicerato, ou
seja retira dele uma molécula de água, com essa desidratação o 2 fosfoglicerato
é transformado em fosfenol piruvato.
10. Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP: na ultima reação o fosfoenolpiruvato sofre a ação da enzima
piruvato cinase, com isso ele é transformado em piruvato, a enzima piruvato
cinase retira um fosfato e coloca no ADP, formando o segundo ATP da via glicolítica
veja a figura a seguir:
Fig 03: Fase de pagamento da
glicólise.
Fonte: : Lehninger
Princípio de Bioquímica 3° edição pag:411
Saldo de ATPs da via glicolítica
Para cada
molécula de glicose no metabolismo há saldo bruto de quatro moléculas de ATPs,
mas houve um gasto de dois ATPs na fase preparatória tendo no final um saldo
liquido de dois ATPs é também formado
dois NADH e dois piruvato.
Referência
Goulart,
F.C. Glicólise. Disponível em: http://www.marilia.unesp.br/Home/Instituicao/Docentes/FlaviaGoulart/GLICOLISE.pdf Acesso em: 27 maio 2015.
Introdução ao metabolismo. Disponível
em: http://www2.dracena.unesp.br/graduacao/arquivos/bioquimica_animal/introducao_metabolismo.pdf.
Acesso em 03 jun. 2015.
MACHADO,
U.F. Transportadores de glicose, 1998.
CARVALHEIRA,
J. B.C;ZECCHIN, H.G, SAAD, M.J.A. Vias de sinalização da insulina. Arquivos
Brasileiros de endocrinologia e metabologia. v. 46 , n. 4, São Paulo,
Aug. 2002.
LEHNINGER, A. L et al. Lehninger
Princípio de Bioquímica São Paulo:
Sarvier, 2002. 411 p.
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