Gliconeogênese e Glicólise

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Glicogênese
1. É possível converter lactato em glicose por uma via metabólica chamada
gliconeogênese. Como é possível esta transformação se há reações
irreversíveis na glicólise? Todos os tecidos operam esta conversão? Que
outros compostos podem ser convertidos em glicose pela gliconeogênese?
Resposta: Na gliconeogênese, as três etapas irreversíveis são contornadas por um
grupo distinto de enzimas, catalisando reações suficientemente exergônicas para
serem efetivamente irreversíveis no sentido da síntese de glicose. Assim, tanto a
glicólise quanto a gliconeogênese são processos irreversíveis nas células. A
primeira reação de contorno da gliconeogênese é a conversão de piruvato em
fosfoenolpiruvato (PEP), a segunda é a fosforilação da frutose-6-fosfato e a terceira
é a desfosforilação da glicose-6-fosfato para formar glicose.
2. Verificar a sequência de reações que permite a conversão de piruvato em
glicose. Comparar as reações irreversíveis da glicólise com as reações que as
substituem quanto aos reagentes, produtos e enzimas.
Resposta:
Glicólise - Hexocinase
Glicose + ATP → Glicose-6-fosfato + ADP
Gliconeogênese - Glicose-6-fosfatase
Glicose-6-fosfato + H2O → Glicose + Pi
Glicólise - Fosfofrutoquinase
Frutose-6-fosfato + ATP → Frutose-1,6-bifosfato + ADP
Gliconeogênese - Frutose-1,6- -bifosfatase-1
Frutose-1,6-bifosfato + H2O → Frutose-6-fosfato + Pi
Glicólise - Piruvatocinase
PEP + 2ADP → Piruvato + 2ATP
Gliconeogênese - Piruvato-carboxilase (1) e PEP-carboxicinase (2)
Piruvato + 2ADP → Oxaloacetato + 2ATP
Oxaloacetato + GTP → PEP + CO2 + GDP
3. Qual é o saldo em ATP da conversão de piruvato em glicose? Comparando
este saldo com o da conversão de glicose em piruvato, explicar a vantagem do
processo.
Resposta:
Saldo da gliconeogênese
2 Piruvato + 4 ATP + 2 NADH + + 4 → Glicose + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi +2𝐻+ 𝐻
2
𝑂 
2 𝑁𝐴𝐷𝐻+
Saldo da glicólise
Glicose + 2 ADP + 2 Pi + → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + + 2H2O2 𝑁𝐴𝐷+ 2𝐻+
O saldo da gliconeogênese é de 4 ATP e o saldo da glicólise é de 2 ATP.
Portanto, em termos de ATP líquido, a glicólise é mais eficiente do que a
gliconeogênese.
Apesar disso, a vantagem da gliconeogênese reside na sua capacidade de
fornecer glicose quando esta é escassa no organismo. Durante o jejum prolongado
ou exercícios intensos, quando os níveis de glicose no sangue estão baixos, a
gliconeogênese permite que o organismo produza glicose a partir de precursores
não glicídicos, como lactato, aminoácidos e glicerol.
4. Tielavina A inibe a conversão de glicose 6-fosfato em glicose, mas não inibe
a conversão de glicose em glicose 6-fosfato. O composto exerce sua ação
ligando-se à glicose, a glicose 6-fosfato, a glicose 6-fosfatase ou à
hexoquinase?
Resposta: Ela se liga a glicose 6-fosfatase, isso pois, caso ela se liga-se a glicose
ou a hexoquinase ocorreria inibição da transformação da glicose em glicose
6-fosfato.
5. Indicar a localização celular das enzimas da via glicolítica e da
gliconeogênese.
Resposta:
Via Glicolítica
Hexocinase: Citosol
Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1): Citosol
Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase: Citosol
Fosfoglicerato cinase: Citosol
Fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK): Citosol
Piruvato quinase: Citosol
Gliconeogênese
Piruvato carboxilase: Mitocôndria
Fosfoenolpiruvato carboxiquinase (PEPCK): Citosol
Frutose-1,6-bisfosfatase: Citosol
Glicose-6-fosfatase: Retículo endoplasmático liso (principalmente no fígado e nos
rins)
6. a) Escreva as reações catalisadas pela fosfofrutoquinase 1 e
fosfofrutoquinase 2 e identifique as semelhanças e diferenças.
Resposta:
Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1):
Frutose-6-fosfato + ATP -> Frutose-1,6-bisfosfato + ADP
Fosfofrutoquinase-2 (PFK-2):
Frutose-6-fosfato + ATP -> Frutose-2,6-bisfosfato + ADP
Semelhanças: Ambas as enzimas catalisam a fosforilação da frutose-6-fosfato
usando ATP
Diferenças: A PFK-1 forma frutose-1,6-bisfosfato, direcionando a glicose para a via
glicolítica, enquanto a PFK-2 forma frutose-2,6-bisfosfato, que regula a atividade da
PFK-1.
Quando a frutose-2,6-bifosfato se liga ao seu sítio alostérico na PFK-1, ela
aumenta a afinidade dessa enzima pelo seu substrato, frutose-6-fosfato, e reduz a
afinidade pelos inibidores alostéricos ATP e citrato.
b) Escreva as reações catalisadas pela frutose 1,6 bisfosfatase e frutose 2,6
bisfosfatase e identifique as semelhanças e diferenças.
Resposta:
Frutose-1,6-bisfosfatase:
Frutose-1,6-bisfosfato + H2O -> Frutose-6-fosfato + Pi
Frutose-2,6-bisfosfatase:
Frutose-2,6-bisfosfato + H2O -> Frutose-6-fosfato + Pi
Semelhanças: Ambas as enzimas formam frutose-6-fosfato e um íon fosfato
inorgânico (Pi)
Diferenças: A frutose-1,6-bisfosfatase atua na glicogênese, enquanto a
frutose-2,6-bisfosfatase tem um papel na regulação da glicólise e da glicogênese,
controlando os níveis de frutose-2,6-bisfosfato.
A frutose-2,6-bifosfato tem efeitos opostos sobre a atividade enzimática da
fosfofrutocinase-1 (PFK-1) e da frutose-1,6-bifosfatase, na primeira ela estimula a
ação e na segunda ela inibe.
7. A concentração de frutose 2,6 bisfosfato nos hepatócitos varia com a
disponibilidade da glicose: é pequena no jejum e alta após as refeições.
Verdadeiro ou Falso, justifique.
Resposta: Durante o jejum, quando os níveis de glicose no sangue estão baixos, a
concentração de frutose-2,6-bisfosfato nos hepatócitos é baixa. Isso ocorre porque a
frutose-2,6-bisfosfatase converte a frutose-2,6-bisfosfato em frutose-6-fosfato,
diminuindo assim os níveis de frutose-2,6-bisfosfato. Nesse contexto, a
fosfofrutoquinase-2 (PFK-2), que é responsável pela síntese de
frutose-2,6-bisfosfato, está inativa.
Por outro lado, após as refeições, quando há um aumento na disponibilidade
de glicose no sangue, os níveis de frutose-2,6-bisfosfato nos hepatócitos aumentam.
Isso ocorre porque a presença de altos níveis de glicose estimula a ativação da
fosfofrutoquinase-2 (PFK-2) e a inibição da frutose-2,6-bisfosfatase. Como
resultado, a PFK-2 catalisa a formação de frutose-2,6-bisfosfato, que atua como um
potente ativador alostérico da fosfofrutoquinase-1 (PFK-1), estimulando assim a
glicólise.
Assim, alta concentração de frutose-2,6-bisfosfato estimula a glicose e baixa
concentração da mesma estimula a gliconeogênese.
1. Complete os balanços energéticos seguintes
Glicólise: Glicose + 2 ADP + 2 Pi⟶ 2 Lactato + 2 ATP + 2 H2O
Gliconeogênese: 2 Lactato + 2 ATP + 2 H2O⟶ Glicose + 2 ADP + 2 Pi
2. Qual é a vantagem energética (número de ATPs) da gliconeogênese para o
fígado?
Resposta: A vantagem energética está na capacidade do fígado de produzir
glicose, mesmo quando os estoques de glicogênio estão esgotados.
3. Qual é a vantagem da gliconeogênese para o organismo?
Resposta: A gliconeogênese serve para manter a manutenção dos níveis de
glicose no sangue e preservar as reservas energéticas do corpo. Isso porque ela
permite que o organismo produza glicose a partir de precursores não glicídicos,
como lactato, aminoácidos e glicerol.
4. Qual a origem do lactato usado na gliconeogênese?
Resposta: O lactato usado na gliconeogênese tem sua origem principalmente nos
músculos esqueléticos durante exercícios intensos ou anaeróbicos. Durante essas
atividades, o metabolismo anaeróbico da glicose nos músculos produz piruvato, que
é então convertido em lactato pela enzima lactato desidrogenase.
5. Descrever a regulação da glicólise e da gliconeogênese em função da
concentração de frutose 2,6-bisfosfato.
Resposta: Caso a frutose 2,6-bisfosfato esteja presente, a glicólise é estimulada.
Caso a frutose 2,6-bisfosfato esteja ausente, a gliconeogênese é estimulada.