01 - Glicólise

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Glicólise 
 
A glicólise é a oxidação da glicose, da frutose, da galactose, dentre outros carboidratos simples, convertendo tais compostos em piruvato. 
A glicólise se processa no citossol de todas as células, podendo ocorrer em aerobiose ou em anaerobiose. A glicólise aeróbica e a anaeróbica são 
determinadas pela disponibilidade de O2 e pelo funcionamento da cadeia respiratória. Os dois tipos de glicólise fornecem ATP para a célula. 
A glicose (6C) é quebrada em 2 moléculas (3C), que são 
os piruvatos. A conversão de glicose em piruvato ocorre em 10 
etapas. 
▪ Fase preparatória: gasta energia; a glicose é fosforilada por 2 
ATP - 
I. 1ª Fase: a glicose é fosforilada a glicose-6-fosfato 
[gasta 1 ATP]. 
II. 2ª Fase: a glicose-6-fosfato é convertida por 
isomerização a frutose-6-fosfato. 
III. 3ª Fase: a frutose-6-fosfato é convertida a frutose-1,6-
bifosfato [gasta 1 ATP]. 
IV. 4ª Fase: a frutose-1,6-bifosfato é quebrada em 2 
moléculas – diidroxicetona fosfato e gliceraldeído-3-
fosfato. 
V. 5ª Fase: a diidroxicetona fosfato é convertida em 
gliceraldeído-3-fosfato. Agora, portanto, há 2 
moléculas de gliceraldeído-3-fosfato. 
Observações: a fosforilação da 3ª fase não ocorre sem 
prévia isomerização da 2ª fase. As duas reações de fosforilação 
garantem o retorno energético na fase de rendimento. 
▪ Fase de rendimento: 
I. 6ª Fase: as duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato 
são oxidadas e fosforiladas (não por ATP, mas sim por 
fosfato inorgânico), convertendo-se em duas 
moléculas de 1,3-bifosfoglicerato. Essas duas reações 
reduzem 2 NAD+, convertendo-os em 2 NADH. 
II. 7ª Fase: cada 1,3-bifosfoglicerato é desfosforilado, 
gerando 3-fosfoglicerato. O fosfato liberado é acoplado 
a um ADP, o qual se converte em ATP. Como são duas 
reações, gera-se 2 ATP. 
III. 8ª Fase: há isomerização das duas moléculas de 3-
fosfoglicerato, gerando duas moléculas de 2-
fosfoglicerato. 
IV. 9ª Fase: há desidratação das duas moléculas de 2-
fosfoglicerato, gerando-se 2 moléculas de 
fosfoenolpiruvato. 
V. 10ª Fase: as 2 moléculas de fosfoenolpiruvato são 
convertidas em duas moléculas de piruvato, gerando-
se 2 ATP. 
RENDIMENTO DA GLICÓLISE AERÓBICA: 
(2 NADH, 4 ATP) – 2ATP = (2 NADH + 2 ATP) = 7ATP 
A glicólise é o único metabolismo energético dos 
eritrócitos, dos espermatozoides, da medula renal, do cérebro, etc. 
Como será visto na cadeia respiratória, cada NADH rende o 
equivalente a 2,5ATP. Portanto, uma molécula de glicose rende 7 ATP na 
glicose aeróbica (a cadeia respiratória só funciona na presença de O2). 
▪ Destinos do piruvato 
O piruvato, produzido na glicólise, possui 3 destinos: 
I. 1º Destino: as duas moléculas de piruvato são descarboxiladas (libera-se 2 CO2), gerando-se 2 acetil. Cada acetil se acopla a uma 
coA (coenzima A), produzindo-se no total 2 acetil-coA. Essas duas moléculas geradas se encaminham ao Ciclo de Krebs (ciclo do 
ácido cítrico). 
II. 2º Destino: o piruvato pode ser reduzido a lactato. Essa reação ocorre nos músculos sob hipóxia (baixa taxa de O2) e nos 
eritrócitos; como o Ciclo de Krebs não ocorre nessa condição, o piruvato gerado na glicólise tenderia a se acumular, o que poderia 
causar acidose (pois o piruvato é um ácido). Para contornar parcialmente esse problema, a piruvato desidrogenase converte o 
piruvato em lactato (que é menos ácido); como essa reação é endergônica, isso requer energia sob a forma de NADH para 
acontecer. Portanto, na glicólise anaeróbica os dois piruvatos gerados gastam 2 NADH para se converterem em duas moléculas de 
lactato. 
RENDIMENTO DA GLICÓLISE ANAERÓBICA: (2 NADH, 4 ATP) – 2 ATP – 2 NADH = 2 ATP 
 
III. 3º Destino: o piruvato pode se converter em etanol; isso ocorre em certos animais e plantas. 
 
▪ Rendimento energético da glicólise: 
𝑔𝑙𝑖𝑐𝑜𝑠𝑒 + 2𝑁𝐴𝐷 → 2𝑝𝑖𝑟𝑢𝑣𝑎𝑡𝑜 + 2𝑁𝐴𝐷𝐻 + 2𝐻 ∆𝐺′º = −146𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 
Formação de ATP – É endergônica: 
2𝐴𝐷𝑃 + 2𝑃𝑖 → 2𝐴𝑇𝑃 + 2𝐻20 ∆𝐺′º = 2(30.5)𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 = 61𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 
Rendimento total: 
∆𝐺′º = ∆𝐺′º1 + ∆𝐺′º2 = 61𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 − 146𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 
 
▪ A importância da fosforilação dos intermediários: 
I. Com a fosforilação dos intermediários da glicólise, a célula impede que esses compostos saiam para o meio extracelular; essa 
inibição ocorre sem gasto de energia contínuo, e não depende da concentração dessas moléculas dentro ou fora da célula. 
II. A fosforilação permite alto rendimento energético do metabolismo; ou seja, há maior conservação de energia. 
III. As ligações químicas altamente energéticas, presentes nos intermediários fosforilados, garantem maior especificidade das reações 
enzimáticas e diminuem a necessidade de uma ativação energética (a qual gasta energia). 
 
 
 
 
 
▪ Fase preparatória da glicólise: 
I. Fosforilação da glicólise – é catalisada pela hexoquinase: 
 
II. Conversão de glicose-6-fosfato a frutose-6-fosfato – é catalisada pela enzima fosfoglicose isomerase: 
 
III. Fosforilação de frutose-6-fosfato a frutose-1,6-bifosfato – é catalisada pela fosfofrutoquinase-1 (PFK-1): 
 
IV. Clivagem de frutose-1,6-bifosfato – é catalisada pela aldolase: 
 
V. Interconversão de triose fosfatos: 
 
 
▪ Fase de rendimento da glicólise: 
VI. Oxidação do gliceraldéido-3-fosfato em 1,3-bifosfoglicerato – é catalisada pela gliceraldéido-3-fosfato desidrogenase: 
Essa reação é irreversível nas condições celulares. A 
enzima em questão é uma quinase, a qual transfere um fosfato do 
ATP para o substrato. A hexoquinase transfere um fosfato para 
uma hexose (geralmente a glicose). 
Essa enzima requer 𝑀𝑔2+. Todas as 10 enzimas 
presentes na glicólise são citosólicas e solúveis em água. 
A hexoquinase do tipo IV, presente no fígado, é também 
chamada de glicoquinase; esta enzima se distingue das outras 
quinases em aspectos cinéticos e regulatórios. 
Essa reação de isomerização é reversível, e 
transforma uma aldose em uma cetose. Essa etapa é 
importante para os próximos eventos de fosforilação. 
A PFK-1 promove a formação de frutose-1,6-bifosfato. A 
PFK-2, em contrapartida, promove a formação de frutose-2,6-bifosfato 
(esta enzima é discutida adiante). 
A reação promovida pela PFK-1 é irreversível. Quando a 
mesma ocorre, há um comprometimento do substrato para a via de 
glicólise. A frutose-1,6-bifosfato gerada é “marcada” para oxidação; 
dependendo do contexto energético, o contrário poderá ocorrer, e a 
via metabólica será a gliconeogênese (abordada adiante). 
A frutose-6-fosfato e a glicose-6-fosfato podem seguir 
outros destinos metabólicos, além da glicólise. 
Essa enzima promove a formação de uma aldose 
(gliceraldeido-3-fosfato) e de uma cetose (diidroxicetona 
fosfato). 
Essa reação é reversível. 
A aldolase catalisa a formação de diidroxicetona 
fosfato e gliceraldéido-3-fosfato. Destes, somente o 
gliceraldéido-3-fosfato continua a via de glicólise. A 
diidroxicetona fosfato deve ser, portanto, convertida em 
gliceraldéido-3-fosfato. Esta reação é catalisada pela triose 
fosfato isomerase. 
Essa é a 1ª reação geradora de energia, com a formação de 2 NADH 
na oxidação de duas moléculas de gliceraldéido-3-fosfato. Essa reação é 
reversível, e se trata de uma oxirredução. Gera-se duas moléculas de 1,3-
bifosfoglicerato, que são compostos de alta energia. 
Deve-se salientar que essa reação pode ser inibida pelo iodoacetato, 
que inativa a gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. 
 
 
 
VII. A transferência de um fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para um ADP, formando um ATP – é catalisada pela fosfoglicerato cinase: 
 
VIII. Conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato – é catalisada pela fosfoglicerato mutase: 
 
IX. Desidratação de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato – é catalisada pela enolase: 
 
Essa reação, reversível, gera um componente com alto potencial de transferência de fosfato (fosfoenolpiruvato). Essa reação pode 
ser inibida pelo fluoreto, que inativa a enolase;esse inibidor é utilizado em exames de dosagem de glicemia. 
Esta etapa é endergônica, mas é compensada pela próxima reação. 
 
X. Transferência do grupo fosfato (do fosfoenolpiruvato) para o ADP – é catalisada pela piruvato cinase: 
 
Esta é a última reação geradora de energia, e é irreversível. Trata-se de uma fosforilação ao nível do substrato. 
No rendimento da glicólise aeróbica, temos: 
A. A transformação do esqueleto carbônico: uma molécula de glicose se converte em duas moléculas de piruvato. 
B. A transferência de grupos fosfato: 2 ADP e 2 Pi são convertidos em 2 ATP. 
C. A transferência de elétrons: 4 elétrons e 2 H+ são transferidos de 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato para 2 NAD+, 
formando 2 NADH. 
Esta é a 2ª reação geradora de energia, 
gerando no total 2 ATP e duas moléculas de 3-
fosfoglicerato. Embora a 1ª reação geradora de 
energia seja endergônica (caso isolada), a soma 
destas 2 reações nos fornece ΔG negativo. As duas 
reações, em conjunto, são exergônicas (geram 
compostos energéticos – NADH e ATP). 
Essa reação é reversível, e a fosforilação 
ocorre ao nível do substrato. 
Essa reação é reversível; e ocorre a 
transferência do grupo fosfato de um local a outro 
da molécula. O 𝑀𝑔2+ é essencial nessa etapa. 
A fosfoglicerato mutase, para se tornar 
ativa, é fosforilada pela molécula de 2,3-
bifosfoglicerato. 
▪ As reações de oxirredução da glicólise estão presentes na transferência de elétrons durante a produção de NAD+ e NADH: 
 
 
 
 
▪ Fosforilações ao nível do substrato: estão presentes nas reações que geram ATP a partir de ADP, por desfosforilação do substrato. 
 
▪ Compostos ricos em energia: 1,3-bifosfoglicerato e fosfoenolpiruvato.