Destinos do Piruvato em Anaerobiose e Aerobiose Flashcards
Destinos do piruvato
—Anaerobiose/Aerobiose
Glucose -glic-> 2 Piruvato –> 2 Acetaldeido (saiem 2 CO2) –> 2 Etanol (e (2??) NADH–>NAD+)
= Fermentação alcóolica:
leveduras, bactérias anaeróbias, invertebrados, alguns tecidos vegetais
Glucose -glic-> 2 Piruvato –> 2 Lactato (e (2??) NADH–> NAD+)
= Fermentação láctica
Músculo esquelético activo, plantas submersas, bactérias lácticas
—–Aerobiose
Glucose–> 2 Piruvato –> 2 Acetil CoA (saiem 2 CO2) -ciclo do ácido cítrico/TCA-> 4CO2+ 4H2O
= Respiração mitocondrial
Animais, plantas e células microbianas em aerobiose
——-Ainda:
Gucose –> 2 Piruvato –> vias biossintéticas (..?.)
Fermentação (definição)
► Termo geral para os processos que extraem energia (na forma de ATP) mas não consomem oxigénio ou alteram as concentrações de NAD ou NADH!!
► O estado de oxidação do C na glucose (C6H12O6), L-lactate (C3H6O3) e etanol + CO 2 (C3H6O3) é o mesmo
Fermentação láctica
lactato desidrogenase
piruvato –> l-Lactato
deltaGº’= -25,1 kJ/mol
► lactato produzido pelos músculos em contração, sob condições de baixa concentração de O2
► também ocorre nos eritrócitos, na retina e na ativação de linfócitos T e células cancerígenas (mesmo em condições aeróbias), e nalguns microrganismos
Com regeneração do NAD+! (que é usado em D-Gliceroaldeido3P –> 1,3BPG; passo 6. glicólise)
–> ABSOLUTAMENTE FUNDAMENTAL P/ GLICÓLISE; SENÃO: STRESS REDUTOR
► Sprint (exercício físico intenso): O2 não consegue ser transportado até aos músculos numa velocidade adequada! Então fermentação
►produção concomitante de lactato em grandes quantidades –> acidificação intracel músculos e sangue!
Corrida, maioritariamente: 2s - ATP 10s- Creatina 90s- glic. anaerobica (lactato) \+- glic. aeróbica
(800m prova muito complicada, misto de metabolismo! ~400m há transição)
Dinossauros etc: Quanto maior o animal, mais complicado é transporte/ distribuição de O2 –> mais fermentação láctica!!
Crocodilos etc: a seguir a ataque fica parado muito tempo–> energia p/ retirar lactato do sangue!
ARFAR p/ compensar o O2 que se não gastou antes! P/ além dos gastos da corrida, são necessários 6 mol ATP p/ GNG (Ciclo de Cori) + necessário O2 adicional!
Ciclo de Cori
Músculo esquelético:
Glicólise
Glucose –> Piruvato (saem 2~P?) –> Lactato
Lactato pelo sangue –>
Fígado:
GNG
Lactato –> Piruvato -(6~P)-> Glucose
Glucose pelo sangue volta musculo etc
► lactato é convertido a glucose no sangue lentamente após o exercício
► Gastam se seis equivalentes de ATP (4 ATP + 2 GTP), produzidos através
de metabolismo aeróbio
► O 2 gasto em excesso durante o período de recuperação, é um pagamento
do O 2 não consumido durante o exercício anaeróbio
Fermentação alcoólica
- piruvato descarboxilase
- álcool desidrogenase
piruvato -(TPP, MG2+)-> acetaldeido -(com NADH+ H+–> NAD+)-> etanol
► bactérias anaeróbias, leveduras, nalguns tecidos vegetais e em invertebrados
► Piruvato descarboxilase : ausente nos tecidos de vertebrados!
► Álcool desidrogenase : presente em muitos organismos que metabolizam o etanol, incluindo humanos
+ a reacção permite a regeneração do NAD+ necessário à glicólise (passo 6.)
Vitamina B1 : pirofosfato de tiamina (TPP)
Vitamina B1, Beriberi (?)
c/ anel tiazolo
Intermediário formado na
reacção cat. pelo piruvato descarboxílase: hidroxietil pirofosfato de tiamina
c/ acetaldeido ativo em vez do tal anel
PAPEL NA DESCARBOXILAçÂO DO PIRUVATO: hidrogénio acídico do anel… O anel tiazólico funciona como um sumidouro de electrões (VER!)
►pirofosfato de tiamina (TPP): papel importante na rutura de ligações adjacentes a grupo carbonilo!!!!!!
(piruvato descarboxilase- fermentação alcoólica, piruvato desidrogenase- síntese acetilCoA, alfa-cetoglutarato desidrogenase - ciclo ácido cítrico, transcetolase- via dos fosfatos de pentose?)
Fermentações: aplicações biotecnológicas
► há milénios que são usadas no fabrico e conservação de vários alimentos
► a diminuição de pH paralela à fermentação impede o crescimento de microrganismos que poderiam causar a deterioração dos
alimentos!!!
Lactobacillus bulgaricus:
Fermentação dos glícidos do leite (O abaixamento do pH pelo lactato–> proteínas do leite precipitem–> textura espessa e sabor azedo característicos do iogurte sem açucar)
Propionibacterium freudenreichii:
Fermentação dos glícidos do leite (produção ácido propiónico e CO2; ácido propiónico –> precipita as proteínas do leite, bolhas de CO2 –> buracos caract. do queijo suíço!)
–Levedar/fermentar pão: liberta CO2, aumenta vol! Junta-se um pouco açúcar (alimenta! +Rápido) e água morna (~30º é T a que crescem +, mais quente stress térmico, não crescem)
Efeito de Pasteur
A velocidade e a quantidade de glucose consumida pelas leveduras é muito superior em condições anaeróbias do que em condições aeróbias!!! O mesmo no músculo!!
(Dicotomia?) Porquê?
Anaerobiose: 2 ATP/ glucose
Aerobiose: 30 ou 32 ATP/ glucoseo (nº exacto depende do sistema de transferência de equivs reds para o mt)
P/ mesma energia, necessária muito mais glucose por via anaeróbica etc VER!!
Formação de ATP a partir da Ox completa da glucose
Processo- produto direto- ATP final
Glicólise-
2 ATP,
2 NADH (citosólico) -3/5 ATP (nº exacto depende do sistema de transf. de equivs reds p/ o mt)
Oxidação do piruvato (2 por gluc)- 2 NADH (matriz mt)-5 ATP
Oxidação Acetil-CoA no ciclo do ácido cítrico (2 por gluc)-
6 NADH (matriz mt)-15 ATP
2 FADH2- 3 ATP
2 ATP/ 2 GTP
Ao todo: 30 ou 32 ATP
Efeito de Warburg
Praticamente todos os tipos de tumor têm o fluxo glicolítico aumentado, mesmo quando o O2 está disponível!
Porquê?
Hipóteses:
-Mitocondrios danificados? NO!
-Adaptação a meio pobre em O2? NO!
-Oncogenes bloqueiam mitocondrios- impedir apoptose? (morte cel reg não causa processo inflamatório, não prejudica outras, mas gasta ATP, Mt medeiam a apoptose! Por esta hipótese não se evita formação mutações?) MAYBE? PODE SER SÓ EFEITO MEDIADOR
-Velocidade reação? (glicólise produz menos, mas mais rápido–> questão cinética; como tumor cresce mais rápido que vias transporte O2…?)
cá dentro: (cél. proliferativas -> mitose + vias biossintéticas mto intensas) ou (aproveitar recursos (nutrientes) p/ divisão? não usar via mais complexa (mt)) ou (prof: cél c/ glicólise dissipam menos calor?) MAYBE?
Efeito de Warburg e HIF
HIF-1: fator de transcrição indutível por hipóxia
Hipóxia –> Ativação HIF-1 –> crescimento vasos sanguíneos + adaptação metabólica (aumento dos enzimas glicolíticos, inibe enzima resp. mt)
PN Fisiologia/ Medicina 2019
William G. Kaelin Jr, Sir Peter J. Radcliffe, Gregg L. Semenza! descobriram HIF-1!
(que também é proteína usada em doping…alturas?)
HIF FATOR DE TRANSCRIÇÃO!!! Aumenta quantidade de proteina dos alvos!! Pq se liga ao DNA em certas reg, ativa genes!
HIF
Hypoxia Induced Factor:
–> Metabolismo energético (Transportadores Gluc1, Gluc3; HK2…)
–>Sinalização angiogénica (fazer vasos sanguíneos, que dão O2+ nutrientes: fatores de crescimento, inibidores…)
[tentou-se terapia: inibir HIF, “Matar cancro à fome”, pq evitava aumento dos vasos sanguíneos, MAS: cancro, metastiza!! Grave, mostra capacidade adaptiva das cel]
–>regulação vasomotora…
–> Funções matriz, barreira…
–>Transporte…
–>Relacionada a virus…
–>Regulação transcripcional…
–>Crescimento e apoptose…
–> Migração celular…
–>Regulação hormonal (leptina…)
Controlo do HIF pelo O2
DEGRADAÇÃO DEPENDE DA HIDROXILAÇÃO, QUE DEPENDE DO NÍVEL DE O2! (SE ALTO, DEGRADA, SE BAIXO, ACUMULA):
• Prolilo hidroxilases (P-OH) funcionam como sensores do O2
EM NORMÓXIA:
• P-OH catalisam a hidroxilação de um resíduo
de prolilo na sub unidade alfa do HIF
- HIFalfa hidroxilada liga-se ao supressor de tumor von Hippel-Lindau (pVHL)
- HIFalfa é degradada no lisossoma!! pq liga a Ubiquitina –> proteassoma (VER MELHOR)
EM HIPÓXIA:
HIFalfa e HIFbeta juntam-se –> ativação, ligam-se a HRE (hypoxia responsive element?), agem como fator de transcrição…
Como sempre a ser degradada, quando é necessária já está! Instantâneo!! Deixa de ser degradada, logo acumula ( NFKB?, existe sem ser degradado)
PORTANTO: se se baixar mto O2 (ex 1%) é suf p/ resp aeróbica continuar (pq mt. tem grande afinidade p/ O2) mas: mta produção espécies reativas de O2!! –> ativação do HIF
Pessoas c/ apneia: periodos de hipóxia!!!
Efeito de Warburg: aplicação no diagnóstico clínico
hexocinase
[18F]2-Fluoro-2-deoxiglucose -(+ATP–> ADP)-> [18F]6-P-2-Fluoro-2-deoxiglucose
► 2-Fluoro-2-deoxiglucose entra nas células via
transportadores GLUT, bom substrato para o hexocinase
► o produto da reacção acumula-se (não é mais metabolizado)
► Tomografia de emissão de positrões (PET) detecta positrões!! obtidos por
decaimento do 18 F (2 por átomo 18 F)
Exemplo imagem... Tumor primário--> melanoma maligno PET scan •fígado •ossos superiores da coluna •---
Efeito de Crabtree
Leveduras Saccharomyces cerevesiae na presença de
O2 e grandes quantidades de glucose fazem fermentação alcoólica, mesmo quando o O2 está disponível!
Porquê?
Maior rapidez na síntese de ATP?
Maior rapidez na proliferação ao poupar na
biossíntese de grandes quantidades de
mitocôndrio?
VER APONT
