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[BIOQUÍMICA] Metabolismo_Glicose_CK_Med_jun13

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28/06/2013 
1 
METABOLISMO DA GLICOSE 
E 
C.K. 
Prof ª Claudia Andrade 
Universidade Federal de Mato Grosso 
Medicina 
•A maioria dos tecidos animais oxidam carboidratos, aminoácidos e 
ácidos graxos para suprir suas necessidades energéticas. 
• A Glicemia mantém-se praticamente constante. 
28/06/2013 
2 
Humanos 
Glicemia 
Cinco Fases da Homeostase da Glicose em 
Humanos 
28/06/2013 
3 
28/06/2013 
4 
 Definição: 
Podemos definir a Glicólise 
como a sequencia de 
reações que converte a 
Glicose em Piruvato, 
havendo a produção de 
Energia sob a forma de 
ATP 
No Citoplasma das Células 
Esquema Geral da Glicólise 
Saldo 
2 moléculas de ATP 
2 moléculas de 
NADH 
Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2O 
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5 
Glicólise 
10 reações 
- A Glicólise divide-se em 
duas partes principais: 
 
1- Activação ou 
Fosforilação da 
Glicose 
2- Transformação 
do Gliceraldeído em 
Piruvato 
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Fosforilação da Glicose 
Nesta Primeira Fase temos: 
- Gasto de ATP 
(2 Moléculas) 
-Formação de duas Moléculas 
de Triose-Fosfato: 
Dihidroxicetona Fosfato 
Gliceraldeído 3-Fosfato 
 Transformação do Gliceraldeído em 
Piruvato 
- Formação de ATP 
- Oxidação da 
Molécula do 
Gliceraldeído 3-P 
- Redução do 
NAD+ 
- Formação do 
Piruvato 
Nesta Segunda Fase temos: 
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ESTRUTURA DO NAD 
Nicotinamida adenina dinucleotídio 
NAD+ (oxidada) NADH (reduzida) 
 Controle Da Glicólise 
A necessidade glicolítica varia de acordo com os 
diferentes estados fisiológicos 
Há uma ativa degradação após uma refeição rica 
em carboidratos e uma acentuada redução 
durante o jejum. 
Deste modo, o grau de conversão de Glicose para 
o Piruvato é regulado a fim de satisfazer as 
necessidades celulares. 
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8 
Controle Da Glicólise 
Alterações na quantidade de Enzimas glicolíticas, 
particularmente no fígado 
 Alteração alostérica reversível das enzimas e também pela 
sua fosforilação. 
As enzimas controle são as que catalisam as reações 
irreversíveis: 
-Hexocinase 
-Fosfofrutocinase 
-Piruvato Cinase 
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Destinos 
catabólicos 
do piruvato 
formado 
na glicólise 
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10 
glicose 
piruvato 
lactato 
Glicólise anaeróbica 
Uma das possíveis vias de degradação da glicose é a glicólise 
anaeróbica: importante fonte de ATP durante a atividade física muito 
intensa. 
 
Quando tecidos precisam funcionar anaerobicamente, especialmente 
o músculo esquelético em contração vigorosa, o piruvato formado na 
glicólise não pode ser oxidado devido à falta de oxigênio. 
 
Nessas condições o piruvato é reduzido a lactato. 
 10 
reações 
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11 
Glicólise anaeróbica: 
 
Fermentação alcoólica: piruvato origina etanol. 
 
Em alguns microorganismos, como a levedura da 
cerveja, o piruvato formado a partir da glicose pela via 
glicolítica é convertido anaerobicamente em 
etanol e CO2. 
glicose 
piruvato 
etanol 
10 
reações 
Fontes de glicose em 
diferentes condições: 
 
Alimentado 
 
Jejum 
 
Jejum prolongado 
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12 
G
lic
o
n
e
o
gê
n
e
se
 
 
Sí
n
te
se
 d
e 
gl
ic
o
se
 
Gliconeogênese 
 Síntese endógena de glicose 
O glicogênio é suficiente apenas para suprir a necessidade de 
com glicose por um período médio de 10 a 18h. 
 
Assim, em condições de jejum, a maioria das necessidades de glicose do 
organismo é suprida por meio da gliconeogênese a partir de precursores não 
glicídicos: 
 
Lactato 
Glicerol 
Propionato* 
AA glicogênicos 
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Precursores 
para síntese 
de glicose: 
 
glicerol 
 
 
 Oriundo da degradação 
de TG pode ser 
 aproveitado para 
síntese de glicose. 
 
 PS: Os ac. graxos não 
podem 
 ser utilizados! 
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•Mobilização do 
triacilglicerol do 
adipócito pelos 
hormônios 
adrenalina, 
noradrenalina, 
adrenocorticotrófic
o (ACTH) e 
glucagon. 
 
•Os ácidos graxos e 
o glicerol são 
liberados para a 
corrente sanguínea. 
Síntese de glicose a partir do glicerol 
•Glicerol liberado é captado pelo 
fígado: 
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E os Ac. Graxos? 
 Os mamíferos são 
incapazes de 
converter ácidos 
graxos em glicose: 
 
 Porque não há via 
metabólica para a 
produção de 
oxaloacetato, 
piruvato ou outro 
qualquer 
intermediário 
gliconeogênico, a 
partir da acetil-
CoA. 
•Aminoácidos que são 
degradados à piruvato, α-
cetoglutarato, succinil-CoA, 
fumarato, e ou oxaloacetato 
podem ser converticos em 
glicose e glicogênio, são 
chamados de: 
 aa glicogênicos 
Aproveitamento dos Aminoácidos 
•Aminoácidos que são 
degradados à acetoacetil-CoA 
e ou acetil-CoA podem 
produzir corpos cetônicos no 
fígado, são chamados de: 
 aa cetogênicos 
 
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16 
Ciclo de Cori 
Lactato 
Glicose 
Ciclo de Cori: 
Cooperação metabólica entre o músculo 
esquelético e o fígado 
 
•O glicogênio muscular é degradado 
produzindo glicose, que por meio da via 
glicolítica produz lactato (em atividade 
intensa, fica sem suprimento de oxigênio). 
•Durante a fase de recuperação, o lactato é 
transportado para o fígado e é utilizado para 
a síntese de glicose que retorna ao músculo 
para reabastecer o estoque de glicogênio. 
 
•A via (glicose lactato glicose ) 
constitui o Ciclo de Cori 
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18 
Depois da conversão a 
fosfoenolpiruvato 
 
 as etapas até 
frutose-1,6-bisfosfato (FBS) 
 
são catalisadas pelas mesmas 
enzimas da glicólise operando 
em sentido inverso. 
 
As reações da glicólise catalisadas pela fosfofrutoquinase 
(PFK) e pela hexoquinase são substituídas por diferentes 
enzimas na gliconeogênese: 
 
-frutose-1,6-bisfosfato (FBS) é hidrolisada pela 
frutose-1,6-bifosfatase 
 
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19 
28/06/2013 
20 
Glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD
+ 
2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O 
2 Piruvato + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 4 H2O 
Glicose + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD + 2 H+ 
Importante 
A gliconeogênese não é o contrário da glicólise 
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Ciclo de Krebs 
O Ciclo de Krebs 
ou 
ciclo do ácido cítrico 
ou 
Ciclo dos ácidos tricarboxílicos 
 
 Conjunto de reações 
que conduz à oxidação completa 
da glicose 
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Precursores de AcetilCoA: 
Destinos da AcetilCoA: 
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23 
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24 
 Ocorre na mitocôndria 
 
(na matriz mitocondrial) 
Onde Ocorre O C.K.? 
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Hepatócitos Cardiomiócitos 
Tecidos altamente aeróbicos têm maior número de mitocôndrias 
 
J É anfibólico  participa tanto do catabolismo quanto do 
anabolismo 
 
J É a via metabólica central: interconecta a degradação e a 
síntese de proteínas, de carboidratos e de lipídeos 
 
Profª Claudia Andrade 
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26 
 Metabólicos como: 
 
 * glicose derivada dos carboidratos, 
 
* aminoácidos derivados das proteínas 
 
* ácidos graxos derivados dos lipídeos 
 
 
Entram no ciclo para serem oxidados a dióxido de 
carbono e água  “suas energias” são transferidas a 
carreadores de elétrons e finalmente ao aceptor 
terminal que é o oxigênio 
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“3 estágios da respiração” 
 
1) Oxidação dos ácidos graxos, glicose e 
alguns aas produzem acetil-CoA. 
 
2) Oxidação dos grupos acetil no ciclo do 
Ácido cítrico
incluem 4 passos nos 
quais os elétrons são retirados. 
 
3) Os elétrons retirados pelo NADH e 
FADH2 são levados para os 
carreadores de elétrons da cadeia 
mitocondrial, onde ultimamente o O2 é 
reduzido a H2O. Esse fluxo de elétrons 
impulsiona a produção de ATP. 
Em cada volta do ciclo um grupo 
acetil (2 carbonos) entra nele e duas 
moléculas de CO2 são eliminadas. 
 
Em cada volta, uma molécula de 
oxaloacetato é empregada para a 
síntese de citrato, mas depois de uma 
série de reações o oxaloacetato é 
regenerado novamente. 
Não ocorre, portanto, nenhum consumo de oxaloacetato pela 
operação do ciclo do ácido cítrico; teoricamente apenas uma 
molécula de oxaloacetato é suficiente para a oxidação de um 
número infinito de grupos acetil. 
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28 
O primeiro passo é a oxidação do piruvato a acetil-CoA e CO2 
AS REAÇÕES DO CICLO 
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Conversão do piruvato a acetil-CoA: 
 
 Catalisado por um complexo enzimático denominado piruvato-
desidrogenase  composto por 3 enzimas: piruvato desidrogenase, 
diidrolipoil-transacetilase e diidrolipoil-desidrogenase 
 
 
 
 
 
Complexo 
Piruvato 
desidrogenase 
A reação global catalisada por este complexo é: 
 
Piruvato + NAD+ + CoA-SH acetil-CoA + NADH + CO2 
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30 
O ciclo do Ácido 
cítrico ocorre 
através de 
8 etapas: 
 
1. Formação de citrato: Condensação de acetil-CoA e oxalacetato para 
formar citrato. 
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31 
2. Isomerização do citrato a isocitrato: catalisada pela aconitase. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Formação do -cetoglutarato e de CO2: Primeira oxidação: 
descarboxilação do isocitrato, catalisada pela isocitrato-
desidrogenase. 
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4. Formação de succinil-CoA e de CO2: Segunda Oxidação 
Catalisada por um complexo multienzimático: -cetoglutarato-
desidrogenase 
 
A remoção de CO2 torna o ciclo irreversível 
 
 
 5. Formação de succinato: ocorre a fosforilação de um GDP a GTP 
 
 Enzima: succinil-CoA-sintetase 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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33 
6. Formação de fumarato: oxidação ligada ao FAD Enzima succinato-
desidrogenase: é uma proteína integral da membrana mitocondrial interna 
 
 
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34 
 7. Formação de malato: enzima fumarase, catalisa a 
adição de uma molécula de água ao fumarato 
 
8. Regeneração do oxalacetato: Passo final da oxidação: enzima malato-
desidrogenase 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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35 
 
Os 12 pares de elétrons liberados 
 durante a oxidação da Glicose: 
 
Não são transferidos 
diretamente para o O2, 
 
Mas sim para 
as coenzimas NAD+ e FAD 
para formar: 
10 NADH e 
2 FADH2 nas reações catalisadas 
pelas enzimas glicolíticas e 
pelas enzimas do ciclo de Krebs. 
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Localização da glicólise e do ciclo de Krebs (tricarboxilicos ou dos 
ácidos cítricos) e do transporte de elétrons e fosforilação 
 
Citoplasma Interior da mitocôndria 
Integração Metabólica 
Ciclo 
jejum-alimentação 
Alterações no 
metabolismo 
Entendimento das 
relações entre as 
vias metabólicas 
Entrada variável de 
combustíveis 
Armazenagem 
de combustíveis 
Demanda 
metabólica 
variável 
ADP 
ATP 
uréia 
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37 
Estados Metabólicos 
• Estado absortivo ou pós-prandial 
– de 2 a 4 horas após refeição 
• Estado pós-absortivo 
– 4 a 12 horas após refeição 
• Estado de jejum 
– inicial - 12 a 48 horas 
– prolongado - de 2 a 10 dias 
• Inanição - acima de 10 dias sem ingesta calórica 
• Estado de realimentação 
Adaptações metabólicas à situações 
distintas 
ESCASSEZ ABUNDÂNCIA 
NUTRIENTES 
ASPECTOS BIOQUÍMICOS 
RELEVANTES NA REGULAÇÃO DOS 
PROCESSOS METABÓLICOS 
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Necessidades diárias de energia para 
adultos 
 ENERGIA DIÁRIA = TMB + Atividade 
TMB – Taxa Metabólica Basal 
= peso(Kg) x 25 kcal TMB = 25kcal/kg/dia 
 
Atividade: 
–Leve = 0,3 x TMB 
–Moderada = 0,4 x TMB 
–Pesada = 0,5 x TMB 
Necessidade total de energia 
Necessidades diárias de energia para 
adultos 
• Indivíduo adulto atividade moderada 
70 Kg x 25 kcal = 1750 kcal TMB 
0,4 x 1750 kcal = 700 kcal Atividade 
 
Necessidade total = 1750 + 700 = 2450 kcal 
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Calorias Metabólicas Derivadas dos 
Alimentos 
 Classe Kcal por grama 
 
Reservas Energéticas de um Homem 
Adulto 
Tecido Composto 
armazenado 
Quantidade 
(kg) 
% peso 
corporal 
Energia 
(kcal) 
Fígado Glicogênio 0,070 
 0,150* 
<1 
<1 
280 
600 
Músculo Glicogênio 0,300 <1 1200 
Músculo Proteína 6-12# 9-17 24000-48000 
Adiposo Triacilgliceróis 11-15## 16-21 100000-135000 
Líquidos 
Corporais 
Glicose 0,020 <1 80 
*
 
 Após refeição rica em carboidratos 
# Em jejum extremo 50 % pode ser degradado 
## Supre calorias por 40 dias de inanição 
 
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40 
Níveis de Substratos e Hormônios no Sangue de 
indivíduos em vários estados nutricionais 
Substrato ou 
Hormônio 
Estado 
Absortivo 
Pós-absortivo 
(12 h) 
Jejum 
(3 dias) 
Inanição 
(5 semanas) 
Insulina (U/mL) 40 15 8 6 
Glucagon (pg/mL) 80 100 150 120 
I/G (U/pg) 0,5 0,15 0,05 0,05 
Glicose (mM) 6,1 4,8 3,8 3,6 
Ác. Graxos (mM) 0,14 0,6 1,2 1,4 
Acetoacetato (mM) 0,04 0,05 0,4 1,3 
-hidroxibutirato (mM) 0,03 0,1 1,4 6,0 
Piruvato (mM) 0,25 0,06 0,04 0,03 
Alanina (mM) 0,8 0,3 0,3 0,1 
- em 1 semana de jejum o cérebro pode obter metade de sua energia dos corpos 
cetônicos 
- na inanição os ácidos graxos fornecem 75 % e os corpos cetônicos 25 % da 
energia para células que não exigem glicose 
 
Cinco Fases da Homeostase da Glicose em Humanos 
28/06/2013 
41 
 
Metabolismo Tecidual 
INTEGRAÇÃO 
Especialização 
metabólica dos 
orgãos 
Expressão 
diferencial de 
genes 
Cada orgão desempenha 
um papel particular no 
metabolismo 
28/06/2013 
42 
ESTADO ABSORTIVO 
 
ABSORÇÃO 
 glicose 
aminoácidos 
INTESTINO 
Veia 
porta 
gordura 
quilomícrons 
Vasos 
linfáticos 
Ducto 
torácico 
TECIDOS PERIFÉRICOS 
 
 FÍGADO 
Quilomícrons remanescentes 
TECIDOS 
 PERIFÉRICOS 
 
 
CK 
 
VLDL 
Glicose Gli6P Glicogênio 
Aminoácidos Piruvato Via Pentoses 
Proteína Acetil-CoA 
Ácido Graxo Triacliglicerol 
Piruvato Aminoácidos 
Ácido Graxo 
Gli 
AA 
Quilomícron 
Remanescentes 
VLDL 
 ESTADO ABSORTIVO 
Fígado 
GLUT2 
28/06/2013 
43 
Glicose 
 
Quilomícron 
(do intestino) 
Glicose Gli6P 
Piruvato Via dasPentoses 
Ácido Graxo 
TAG 
ESTADO ABSORTIVO 
Adipócito 
Quilomícron 
remanescentes 
Glicerol-fosfato 
VLDL 
(do fígado) 
GLUT4 
 
 
CK 
 
Acetil-CoA 
Glicose 
AA 
Aminoácidos 
Proteína 
Glicose Gli6P Glicogênio 
Piruvato 
ESTADO ABSORTIVO 
Músculo 
GLUT4 
 
 
CK 
 
Acetil-CoA 
Repouso – 1as horas após 
alimentação os glicídios contribuem 
com 80 % do combustível utilizado 
28/06/2013 
44 
 
 
CK 
 
Glicose 
Glicose 
Gli6P 
Piruvato 
Acetil-CoA 
ESTADO ABSORTIVO 
Cérebro 
GLUT3 
 
 
CK 
 
 
 
CK 
 
 
 
CK 
 
 
 
CK 
 
FÍGADO 
MÚSCULO 
CÉREBRO 
ADIPÓCITO 
VLDL 
Glicose Gli6P Glicogênio 
Aminoácidos Piruvato C. Pentoses 
Proteína Acetil-CoA 
Ácido Graxo Triacliglicerol 
Piruvato Aminoácidos
Ácido Graxo 
Gli 
AA 
Quilomícron 
Glicose Gli6P 
Piruvato C. Pentoses 
Acetil-CoA 
Ácido Graxo 
TAG 
VLDL Gli 
AA 
Aminoácidos 
Proteína 
Glicose Gli6P Glicogênio 
Piruvato 
Acetil-CoA 
Glicose Gli6P 
Piruvato 
Acetil-CoA 
Ácido Graxo 
TAG 
ESTADO ABSORTIVO 
 
28/06/2013 
45 
 
 
CK 
 
 
 
CK 
 
 
 
CK 
 
 
 
CK 
 
Glicose Gli6P Glicogênio 
Acetil-CoA 
Ácido Graxo 
Piruvato 
Gli Acetil-CoA 
Aminoácidos 
Proteína 
Gli6P Glicogênio 
Piruvato 
Acetil-CoA 
Glicose Gli6P 
Piruvato 
Acetil-CoA 
Ácido 
Graxo 
TAG Corpos 
Cetônicos 
AA 
Corpos 
Cetônicos 
Corpos 
Cetônicos 
Corpos 
Cetônicos 
Glicerol 
 Precursor 
Gliconeogênico 
ESTADO DE JEJUM 
FÍGADO 
ADIPÓCITO 
CÉREBRO 
MÚSCULO 
O ATP: 
28/06/2013 
46 
Ciclo ATP-ADP 
Gasto diário 
de ATP 
ATP / ADP 
ATP 
+ 
água 
Pi ADP 
+ + 
Miosina ATPase 
(pH~7,0) 
O ATP presente no 
músculo, se não 
regenerado, poderia 
manter o exercício por 
apenas 1,2 segundos. 
 
28/06/2013 
47 
Fontes de energia aeróbia e anaeróbia em 
exercícios de duração variada: 
Fontes de energia durante o exercício 
Energy sources during exercise. Note the sequential use of stored high-energy 
phosphate bonds, glycogen, circulating glucose, and circulating free fatty acids 
(FFA). The latter dominate in sustained exercise. 
28/06/2013 
48 
O ATP não é uma boa molécula energética para estocar em 
quantidade, pois muitas reações são alostericamente ativadas 
ou inibidas pelos níveis de ATP, especialmente aquelas que 
geram energia. 
 
Células musculares “resolveram” este problema estocando 
ligações de fosfato de alta energia na forma de creatina 
fosfato. Quando energia é requerida, creatina fosfato doa um 
fosfato ao ADP, levando a regeneração do ATP para a 
contração muscular. 
Creatina fosfato: 
Creatina 
A fosfocreatina ou creatina fosfato, é um 
composto fosfatado de alta energia que 
desempenha um papel único na 
energética do músculo, cérebro e 
coração, atuando como forma de 
armazenamento temporário de grupos 
fosfato de alta energia. 
 
28/06/2013 
49 
A fosfocreatina pode transferir seu grupo fosfato para o ADP em uma reação 
catalisada pela enzima denominada Creatina quinase: 
 
 Fosfocreatina + ADP creatina + ATP 
 
 
Creatina quinase catalisa a transferência reversível de um fosfato do ATP para a 
creatina, para formar a fosfocreatina e ADP. 
 
A reação é uma parte importante do metabolismo energético no coração, músculo e 
cérebro. 
 
Sempre que o ATP da célula muscular é utilizado para contração, 
forma-se ADP. Através da reação da creatina quinase, a fosfocreatina doa 
rapidamente o seu grupo fosfato para o ADP, restaurando o nível normal de ATP. 
 
Portanto as células podem usar a fosfocreatina para regenerar o pool de ATP. 
 
 
 
Concentrações de ATP, fosfocreatina e lactato no 
músculo em diferentes intensidades de exercícios 
As biópsias musculares foram obtidas após 3 min 
de exercício com bicicleta em cada taxa de trabalho. 
28/06/2013 
50 
Produção de ATP nos primeiros 30 seg da contração 
muscular 
A Glicogenólise e a glicólise são ativadas juntas durante o exercício, 
pois tanto a fosfofrutoquinase quanto a glicogênio fosforilase são 
ativadas por AMP. 
 
O AMP é um ativador ideal porque sua [ ] é mantida baixa pela 
Adenilato quinase (também chamada, mioquinase) e toda vez que 
O ATP diminui, mesmo que sutilmente, a [AMP] aumenta muitas 
Vezes.

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