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• Importância:

- Servem como fontes e armazenamento de energia e como intermediários metabólicos; - Formam parte do arcabouço estrutural das moléculas de DNA e RNA;

- São elementos estruturais das paredes celulares de bactérias e vegetais;

- Podem se ligar a proteínas e lipídeos formando moléculas mais complexas (glicoproteínas e glicolipídeos) que podem agir como mediadores de interações entre as células e entre elas e outros elementos do ambiente celular

Nosso principal monossacarídeo é a glicose, figura 1

Figura 1. Estrutura cíclica da glicose

A glicose é metabolizada intracelularmente em uma via conhecida como glicolítica ou glicólise. Esta via intracelular depende da entrada de glicose nas células, e esta entrada é mediada por transportadores de glicose chamados GLUTs que transportam a glicose por difusão facilitada. Isto se deve ao fato de que a glicose não interage com a membrana lipídica da célula.

A figura abaixo representa uma visão geral do metabolismo da glicose no organismo.

Vemos nessa figura que quatro tecidos são responsáveis pela maior captação de glicose no organismo, são eles o cérebro (SNC), fígado, músculo esquelético e tecido adiposo.

Via glicolítica

É a via de degradação da glicose com objetivo de gerar ATP para o metabolismo celular, e blocos de construção (esqueletos carbonados) para servirem de matéria-prima na síntese de outros compostos.

Nesta via a glicose é seqüencialmente transformada em piruvato (ácido pirúvico) com a produção de duas moléculas de ATP como saldo final da via.

Consumo da primeira de molécula de ATP

Consumo da segunda Molécula de ATP

Consumo da primeira de molécula de ATP

Consumo da segunda Molécula de ATP

alta afinidade pela glicose, e só a metabolize quando esta está em excesso

Quando a glicose entra na célula é fosforilada pela hexokinase em tecidos periféricos, SNC e músculo esquelético, no entanto no fígado ela é fosforilada pela glicokinase, sendo que a diferença básica está no Km das duas enzimas pela glicose. A hexokinase possui um Km muito baixo pela glicose e por isso pode fosforilar até as menores concentrações de glicose, já a glicokinase possui um Km alto pela glicose o que faz com que o fígado não possui uma Controle da Via Glicolítica

A via glicolítica é controlada pela razão ATP/ADP, pelos níveis de citrato (intermediário do ciclo do ácido cítrico) e pela concentração de H+. Esta regulação é feita na enzima PFK-1, que é a enzima chave da via glicolítica. A inibição da PFK-1 pelos seus moduladores é mostrada na figura abaixo.

PFK-1 Frutose 1,6-bisfosfato

Frutose 6-fosfato ATP

Várias etapas

Piruvato+ 2ATP quando

Acetil-CoA [citrato]

PFK-1 Frutose 1,6-bisfosfato

Frutose 6-fosfato ATP

Várias etapas

Piruvato+ 2ATP quando

Acetil-CoA [citrato]

Destinos do Piruvato

Em células de levedura o piruvato, em condições anaeróbias é fermentado até etanol, já em células de mamífero sob as mesmas condições o piruvato é convertido em lactato, segundo a reação abaixo:

Esta reação é fundamental pois a geração de lactato através da lactato desidrogenase (LDH) regenera o NAD+ que cofator enzimático fundamental para a via glicolítica (reação 6).

Figura: Representação esquemática da importância da renovação do NAD+ para a manutenção da via glicolítica.

Já na presença de oxigênio (condição aeróbia) o piruvato é convertido em acetil CoA, no interior da mitocôndria, pelo complexo enzimático piruvato desidrogenase. E este acetil- CoA dá início ao ciclo do ácido cítrico.

O nosso organismo possui a capacidade de metabolizar a frutose e a galactose, e faz isso através da entrada destes monossacarídeos na via glicolítica.

Entrada de Frutose e Galactose na via glicolítica

Pode-se notar que a galactose é convertida em glicose 6-Pi e entrada da frutose é diferente no fígado e tec. adiposo. No tecido adiposo ela é fosforilada pela hexokinase e no fígado ela é convertida a diidroxiacetona-Pi e Gliceraldeído 3-Pi.

Ciclo do ácido cítrico

Via do metabolismo oxidativo que ocorre no interior da mitocôndria pela transformação do piruvato em acetil-CoA, pelo complexo piruvato desidrogenase. Esta via é de suma importância para as células, pois é uma via de convergência de substratos, ou seja, produtos de degradação de outros substratos também podem seguir por esta via como o do catabolismo das proteínas e lipídios. E quando os intermediários do ciclo estão em alta (se acumulando) são desviados para síntese de outros compostos como lipídios e proteínas.

Figura: Alguns destinos possíveis para os intermediários do ciclo do ácido cítrico

O complexo piruvato desidrogenase é dependente de tiamina pirofosfato (TPP) como cofator, a ausência de tiamina na dieta leva ao decréscimo nos níveis de TPP e sem este cofator o complexo piruvato desidrogenase não funciona levando ao aumento nos níveis de lactato no organismo e principalmente no SNC causando uma doença conhecida como beribéri.

O ciclo:

Esta via também é responsável pela geração de NADH e FADH2, que são chamados de potenciais redutores. Estas moléculas serão oxidadas também na mitocôndria para produção de ATP em uma via chamada de cadeia de transporte de elétrons.

Cadeia de Transporte de elétrons (Fosforilação oxidativa)

Nesta via metabólica acontece a transferência dos elétrons do NADH e do FADH2 para o oxigênio e acoplado a esta transferência, ocorre a síntese do ATP.

A transferência de elétrons é realizada por 4 complexos protéicos, sendo que três deles

são também bombas de prótons capazes de bombear os prótons da matriz mitocôndrial para o espaço intermembranar.

A figura abaixo representa o resumo do que acontece na cadeia de transporte de elétrons.

O bombeamento de prótons pelos complexos protéicos da membrana mitocôndrial interna para o espaço intermembranar cria um gradiente de prótons levando a diferença de polaridade da membrana, um gradiente favorável ao retorno destes prótons pela porção F0 da F0/F1-ATPase (ou ATP sintase), que é responsável pela síntese de ATP pela mitocôndria.

Complexo I Complexo IIIComplexo IV

ATP sintase Espaço intermembranar

Matriz mitocondrial

Complexo I Complexo I

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