Resumão de Glicólise (com exercícios)

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Glicólise
	
A rota glicolítica é empregada por todos os tecidos para a degradação da glicose para fornecimento de energia (na forma de ATP) e intermediários para outras rotas metabólicas
A glicólise está no cerne do metabolismo dos carboidratos, pois praticamente todos os açúcares (quer originários da dieta ou de reações catabólicas no corpo) podem ser finalmente convertidos em glicose
O piruvato é o produto final da glicólise em células com mitocôndrias e um suprimento adequado de oxigênio
A glicólise aeróbica requer oxigênio para reoxidar o NADH formado durante a oxidação do gliceraldeído 3-fosfato
A glicólise aeróbica propicia a descarboxilação oxidativa do piruvato em acetil CoA, um combustível importante do ciclo de Krebs
O piruvato oriundo da glicose pode ser reduzido pelo NADH para formar lactato. Esta conversão de glicose em lactato é denominada glicólise anaeróbica pois não existe formação líquida de NADH e, portanto, pode ocorrer na ausência de oxigênio
A glicólise anaeróbica permite a produção contínua de ATP em tecidos que não tem mitocôndrias (eritrócitos) ou em células sem oxigênio suficiente
Transporte da glicose às células
Transporte facilitado
A glicose não pode se difundir diretamente para a célula, mas ela penetra através de dois mecanismos de transporte: 
O primeiro mecanismo para a penetração da glicose nas células, o transporte facilitado, é mediado por uma família de no mínimo cinco transportadores de glicose na membrana celular
Na difusão facilitada, o movimento da glicose está ‘’a favor’’ do gradiente de concentração – isto é, de uma elevada concentração de glicose fora da célula para uma concentração menor dentro da célula 
Cotransporte
O segundo mecanismo para a entrada de glicose nas células é o cotransporte, um processo requerendo energia que transporta a glicose ‘’contra’’ um gradiente de concentração – isto é, de baixas concentrações de glicose fora da célula para concentrações maiores dentro da célula
Reações da glicólise
A conversão da glicose em piruvato ocorre em dois estágios:
As primeiras cinco reações da glicólise correspondem a uma fase de investimento energético, onde as formas fosforiladas da glicose e frutose são sintetizadas às custas de ATP, o qual é convertido em ADP
As reações subsequentes da glicólise constituem uma fase de geração de energia, onde um total de duas moléculas de ATP são formadas por molécula de glicose metabolizada
Duas moléculas de NADH são formadas quando o piruvato é produzido, enquanto o NADH é reconvertido a NAD+ quando o lactato é o produto final
Fosforilação da glicose
A reação irreversível de fosforilação captura efetivamente a glicose como glicose 6-fosfato, a qual não se difunde para fora da célula
As moléculas de açúcar fosforiladas não penetram facilmente nas membranas celulares pois não existem transportadores específicos para estes compostos. Isto obriga a glicose a sofrer um metabolismo subsequente no interior da célula
Os mamíferos possuem várias isoenzimas de hexoquinase que catalisam a fosforilação da glicose em glicose 6-fosfato
Hexoquinase
Na maioria dos tecidos, a fosforilação da glicose é catalisada pela hexoquinase, uma das três enzimas regulatórias da glicólise (fosfofrutoquinase e piruvato quinase)
Especificidade ao substrato e inibição pelo produto
A hexoquinase possui uma ampla especificidade e é capaz de fosforilar várias hexoses além da glicose
A hexoquinase é inibida pelo produto da reação, glicose 6-fosfato, que se acumula quando o metabolismo subsequente desta hexose fosfatada é reduzido, por exemplo, por uma proporção ATP/ADP elevada
Propriedades cinéticas
A hexoquinase possui um Km baixo (e assim, uma afinidade elevada) para a glicose. Isto permite uma fosforilação eficiente e subsequente metabolismo da glicose, mesmo quando as concentrações teciduais da glicose são baixas
A hexoquinase, entretanto, possui uma Vmax baixa para a glicose, e, assim, não pode fosforilar grandes quantidades de glicose
Glicoquinase
No fígado, a glicoquinase é a enzima predominante para a fosforilação da glicose
A glicoquinase difere da hexoquinase por requerer uma concentração muito maior de glicose para atingir a metade da saturação
Assim, a glicoquinase somente funciona quando a concentração intracelular de glicose no hepatócito está elevada, como durante o breve período após o consumo de uma refeição rica em carboidratos, quando níveis elevados de glicose são enviados para o fígado através da veia porta
Os níveis de glicoquinase são aumentados por dietas ricas em carboidratos e por insulina
A glicoquinase não é inibida pela glicose 6-fosfato
Isomerização da glicose 6-fosfato
A isomerização da glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato é catalisada pela fosfoglicose isomerase
A reação é facilmente reversível e não é uma etapa limitante da velocidade ou reguladora
Fosforilação da frutose 6-fosfato
A reação irreversível de fosforilação catalisada pela fosfofrutoquinase 1 é o ponto de controle mais importante
A reação da fosfofrutoquinase 1 é a etapa limitante da velocidade na glicólise
A fosfofrutoquinase 1 é controlada pelas concentrações dos substratos ATP e frutose 6-fosfato e por substâncias regulatórias
Regulação por níveis de energia dentro da célula
A fosfofrutoquinase 1 é inibida alostericamente por níveis elevados de ATP, o qual age como um sinal de ‘’riqueza em energia’’, indicando uma abundância de compostos ricos em energia
Os níveis elevados de citrato também inibem a fosfofrutoquinase 1
Inversamente, a fosfofrutoquinase 1 é ativada alostericamente por concentrações elevadas de AMP, o qual sinaliza que os depósitos de energia da célula estão exauridos
Regulação pela frutose 2,6-difosfato
A frutose 2,6-difosfato é o ativador mais potente da fosfofrutoquinase 1
Ela também atua como inibidor da frutose 1,6-bifosfatase
As ações recíprocas da frutose 2,6-difosfato na glicólise e gliconeogênese asseguram que ambas as rotas não estejam completamente ativas ao mesmo tempo
A frutose 2,6-difosfato é formada pela fosfofrutoquinase-2 , uma enzima diferente da fosfofrutoquinase-1
A frutose 2,6-difosfato é convertida novamente em frutose 6-fosfato pela frutose difosfatase-2
Durante o estado pós-prandial
Níveis diminuídos de glucagon e níveis elevados de insulina, como ocorre após uma refeição rica em carboidratos, produzem um aumento na frutose 2,6-difosfato e na velocidade da glicólise
Assim, a frutose 2,6-difosfato age como um sinal intracelular, indicando que a glicose é abundante
Durante o jejum
Níveis elevados de glucagon e níveis baixos de insulina, como ocorre durante o jejum diminuem a concentração intracelular de frutose hepática 2,6-difosfato. Isto resulta em uma redução na velocidade global da glicólise e um aumento na gliconeogênese
Clivagem da frutose 1,6-difosfato
A aldolase A cliva a frutose 1,6-difosfato em dihidroxiacetona fosfato e gliceraldeído 3-fosfato
A reação é reversível e não é regulada
2
Atividade diminuída da proteína quinase A favorece a forma do complexo PFK-2/FBP-2
Alta relação insulina glucagon produz diminuição do cAMP e níveis reduzidos de proteína quinase A ativa
1
11
	A concentração elevada de frutose 2,6-difosfato ativa o PFK-1, que leva a um aumento na velocidade da glicólise
O PFK-2 defosforilado é ativo enquanto o FBP-2 é inativo; isto favorece a formação da frutose 2,6-difosfato
4
3
Isomerização da dihidroxiacetona fosfato
A triose fosfato isomerase converte a dihidroxiacetona fosfato a gliceraldeído 3-fosfato e vice-versa
A dihidroxiacetona fosfato deve ser isomerizada a gliceraldeído 3-fosfato para metabolismo subsequente na sequência glicolítica
Esta isomerização resulta na produção de duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato a partir dos produtos de clivagem da frutose 1,6-difosfato
Oxidação do gliceraldeído 3-fosfato
A conversão do gliceraldeído 3-fosfato em 1,3-difosfoglicerato pela gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase é a primeira reação deoxidação-redução da glicólise
Uma vez que existe somente uma quantidade limitada de NAD+ na célula, o NADH formado deve ser reoxidado em NAD+ para que a glicólise continue
Dois importantes mecanismos para oxidar o NADH são: 1 a conversão ligada ao NADH do piruvato em lactato e 2 a oxidação via cadeia respiratória
Fosforilação a nível de substrato
A formação do 1,3-bifosfoglicerato é um exemplo de fosforilação a nível de substrato na qual a produção de um fosfato de alta energia está acoplada diretamente à oxidação de um substrato, ao invés de resultar da fosforilação oxidativa via cadeia de transporte de elétrons
A energia deste fosfato de alta energia conduz a síntese do ATP na reação seguinte da glicólise
Síntese do 2,3-difosfoglicerato
O 1,3-difosfoglicerato é convertido em 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG) pela ação da difosfoglicerato mutase
O 2,3-DPG, o qual é encontrado somente em pequenas quantidades na maioria das células, está presente em alta concentração nos eritrócitos
O 2,3-DPG é hidrolisado por uma fosfatase atpe 3-fosfoglicerato, o qual também é um intermediário na glicólise
Formação de ATP a partir do 1,3-difosfoglicerato e ADP
O grupo fosfato de alta energia do 1,3-difosfoglicerato é usado para sintetizar ATP a partir de ADP em uma reação catalisada pela fosfoglicerato quinase, a qual, ao contrário da maioria das outras reações catalisadas por quinases, é reversível
Duas moléculas de 1,3-difosfoglicerato são formadas a partir de cada molécula de glicose
Assim, esta reação da quinase repõe as duas moléculas de ATP consumidas na formação anterior de glicose 6-fosfato e frutose 1,6-difosfato
Desidratação do 2-fosfoglicerato
A desidratação do 2-fosfoglicerato pela enolase redistribui a energia dentro da molécula de 2-fosfoglicerato, resultando na formação de fosfoenolpiruvato, que contem um enol fosfato de alta energia
A reação é reversível, apesar da natureza de alta energia do produto
Formação do piruvato
A conversão do fosfoenolpiruvato em piruvato é catalisada pela piruvato quinase, a terceira reação irreversível da glicólise
O equilíbrio da reação da piruvato quinase favorece a formação de ATP
Segundo exemplo de fosforilação a nível de substrato
Regulação para a frente
No fígado, a piruvato quinase é ativada pela frutose 1,6-difosfato, o produto da reação da fosfofrutoquinase
Esta regulação para a frente possui o efeito de ligar as duas atividades das quinases: a atividade aumentada da fosfofrutoquinase, resultando em níveis elevados de frutose 1,6-difosfato, ativa a piruvato quinase
Modulação covalente da piruvato quinase
A fosforilação por uma proteína quinase dependente de AMPc leva à inativação da piruvato quinase no fígado
Quando os níveis de glicose no sangue estão baixos, o glucagon elevado aumenta os níveis intracelulares de AMPc, o qual favorece a fosforilação e inativação da piruvato quinase
Assim, o fosfoenolpiruvato é incapaz de continuar na glicólise mas, ao invés, entra na rota da gliconeogênese. Isto explica em parte a inibição observada na glicólise hepática e estímulo da gliconeogênese pelo glucagon
A defosforilação por uma fosfoproteína fosfatase resulta na reativação da enzima
Redução do piruvato em lactato
O lactato, formado pela ação da lactato desidrogenase, é o produto final da glicólise anaeróbica em células eucarióticas
A formação de lactato é o principal destino do piruvato nas hemácias
Consumo de lactato
A direção da reação da lactato desidrogenase depende das concentrações intracelulares relativas do piruvato e lactato e da relação NADH/NAD+ na célula
No fígado e coração, a relação NADH/NAD+ é menor que no músculo em exercício. Esses tecidos oxidam lactato (obtido do sangue) em piruvato
No fígado, o piruvato é convertido em glicose pela gliconeogênese ou oxidado no ciclo de Krebs
O músculo cardíaco oxida exclusivamente o lactato até CO2 e H2O via ciclo de Krebs
Destinos alternativos do piruvato
Descarboxilação oxidativa do piruvato
A descarboxilação oxidativa do piruvato pelo complexo piruvato desidrogenase é uma rota importante em tecidos com uma elevada capacidade oxidativa, como o músculo cardíaco
A piruvato desidrogenase converte irreversivelmente o piruvato, o produto final da glicólise, em acetil CoA, um importante combustível para o ciclo de Krebs e o bloco estrutural na síntese dos ácidos graxos
Carboxilação do piruvato em oxalacetato
A carboxilação do piruvato em oxalacetato pela piruvato carboxilase é uma reação dependente de biotina.
Esta reação é importante pois repõe os intermediários do ciclo de Krebs e fornece substrato para a gliconeogênese
Redução do piruvato a etanol
A descarboxilação do piruvato pela piruvato descarboxilase ocorre em fungos e certos microorganismos, mas não em seres humanos
A enzima requer pirofosfato de tiamina como coenzima, e catalisa uma reação similar à descrita para a piruvato desidrogenase
SÍNTESE DO ETANOL
Ocorre em fungos em algumas bactérias (incluindo a flora intestinal)
Rota dependente de pirofosfato de tiamina
Localizada no citosol
LACTATO DESIDROGENASE
Importante nas hemácias, leucócitos (e outras células com poucas ou nenhuma mitocôndria) e no músculo esquelético durante exercício intenso.
Fisiologicamente reversível em tecidos com um baixo NADH/NAD+, por exemplo, fígado e músculo cardíaco.
Localizado no citosol
	
	COMPLEXO PIRUVATO DESIDROGENASE
Tiamina-PP, ácido lipóico, FAD, NAD++ e CoA servem como coenzimas.
Fonte de acetil CoA para a síntese de ácido tricarboxílico e ácidos graxos.
Uma reação irreversível.
Localizada na mitocôndria.
PIRUVATO CARBOXILASE
A biotina serve como grupo protético.
Ativada pela acetil CoA.
Repõe intermediários para o ciclo de TCA.
Fornece substratos para a gliconeogênese.
Uma reação irreversível.
Localizada na mitocôndria.
Energia produzida na glicólise
Glicólise anaeróbica
Glicose + 2 Pi + 2ADP -> 2 lactato + 2ATP + 2H2O
Produção de ATP
Duas moléculas de ATP são geradas para cada molécula de glicose convertida em lactato.
A glicólise anaeróbica, embora liberando somente uma pequena fração da energia contida na molécula de glicose, é uma valiosa fonte de energia sob várias condições, incluindo aquelas quando o suprimento de oxigênio é limitado, como no músculo durante exercício intensivo, e em tecidos com poucas ou nenhuma mitocôndria, como a medula renal, eritrócitos maduros e leucócitos.
Produção de NADH
Na glicólise anaeróbica não existe produção ou consumo líquidos de NADH: o NADH formado pela gliceraldeído desidrogenase é usado pela lactato desidrogenase para reduzir o piruvato em lactato
Duas moléculas de lactato são produzidas para cada molécula de glicose metabolizada
Glicólise aeróbica
Glicose + 2Pi + 2NAD+ + 2ADP -> 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + H2O
A formação direta e consumo de ATP são os mesmos da glicólise anaeróbica- isto é, um ganho líquido de 2 ATP por glicose
Duas moléculas de NADH também são produzidas por molécula de glicose. A progressão da glicólise aeróbica requer a oxidação da maior parte deste NADH pela cadeia de transporte de elétrons
Um NADH oxidado produz 3 ATP
Os produtos finais da glicólise, piruvato ou lactato, ainda contem a maior parte da energia originalmente armazenada na glicose
O ciclo de Krebs é requerido para a liberação completa desta energia
QUAL A RESPOSTA CORRETA?
-A glicoquinase:
É amplamente distribuída e ocorre na maioria dos tecidos dos mamíferos (a glicoquinase somente é encontrada no fígado e células beta do pâncreas).
Possui um alto Km para a glicose e, assim, é importante na fosforilação da glicose primariamente após a ingestão de uma refeição rica em carboidratos 
É inibida pela glicose 6-fosfato (não é inibida pelo produto da reação, glicose 6-fosfato).
Os níveis são diminuídos por dietas ricas em carboidratos (os níveis da glicoquinase são aumentados por dietas ricas em carboidratos e pela insulina).
Catalisa uma reação facilmentereversível (a fosforilação da glicose pela glicoquinase é irreversível).
-A reação catalisada pela fosfofrutoquinase:
É ativada por altas concentrações de ATP e citrato (é inibida pelo ATP e citrato)
Utiliza frutose 1-fosfato como substrato (utiliza frutose 6-fosfato como substrato)
É a reação limitante da velocidade na rota glicolítica (a fosfofrutoquinase é a enzima reguladora da velocidade da glicólise)
Está próxima do equilíbrio na maioria dos tecidos (catalisa uma reação que está distante do equilíbrio)
É inibida pela frutose 2,6-bifosfato (a reação é ativada pela frutose 2,6-bifosfato)
-Comparado ao estado de repouso, o músculo em contração vigorosa demonstra:
Uma conversão aumentada de piruvato em lactato (o músculo em contração vigorosa demonstra uma formação aumentada de lactato e também uma velocidade aumentada de oxidação do piruvato, comparado ao músculo em repouso).
Oxidação diminuída do piruvato a CO2 e água
Uma relação NADH/NAD+ diminuída (os níveis de NADH aumentam)
Uma concentração reduzida de AMP (os níveis de AMP aumentam)
Níveis diminuídos de frutose 2,6-difosfato (a alteração na concentração de frutose 2,6-difosfato não é um fator regulatório chave no músculo).
-Qual das seguintes afirmações sobre o metabolismo da glicose está correta?
A conversão da glicose em lactato ocorre somente na hemácia (a glicose é convertida a lactato nas hemácias e outros tecidos, onde a velocidade de oxidação do NADH é limitante).
A glicose penetra na maioria das células por um mecanismo no qual o Na+ e glicose são cotransportados (a glicose penetra na maioria das células por transporte facilitado, e não por cotransporte com Na+).
A piruvato quinase catalisa uma reação irreversível (a piruvato quinase, fosfofrutoquinase e hexoquinase (glicoquinase) são as três reações irreversíveis da glicólise).
A conversão de glicose 6-fosfato em duas moléculas de lactato na rota glicolítica se acompanha por um ganho líquido de duas moléculas de ATP (a conversão da glicose 6-fosfato em lactato gera três moléculas de ATP).
Um nível elevado de insulina leva a um nível reduzido de frutose 2,6-difosfato no hepatócito (a insulina favorece a formação de frutose 2,6-difosfato).
-Qual das seguintes consequências seria esperada na deficiência de piruvato quinase?
Níveis aumentados de lactato nas hemácias (a formação de lactato, bem como outras reações da glicólise estão diminuídas).
Anemia hemolítica (a anemia hemolítica é característica da maioria das deficiências enzimáticas hereditárias da glicose).
Proporção diminuída de ADP em relação ao ATP nas hemácias (a relação ADP/ATP aumenta nas hemácias, mas o metabolismo em outros tecidos não é afetado profundamente, pois o defeito da piruvato quinase situa-se primariamente na hemácia).
Fosforilação aumentada da glicose em glicose 6-fosfato
Oxidação hepática diminuída da glicose
Glicólise e Fermentação
Glicólise
A molécula de glicose é considerada o principal substrato utilizado pelos seres humanos para a obtenção de energia
O processo de oxidação da molécula de glicose (quebra) é denominado glicólise
Esse tipo de metabolismo pode ocorrer com ou sem a presença da molécula de oxigênio, fato esse que pode variar de acordo com o tipo de ser vivo em questão
A glicólise tem por finalidade a obtenção ou produção de ATP e redução da molécula de NAD em NADH, sendo que essa etapa ocorre em meio intracelular
Na glicólise, degradação glicose (hexose- molécula com seis carbonos), ocorre a formação de duas moléculas de piruvato (ácido pirúvico, uma triose, isto é, um composto formado por três carbonos).
Posteriormente, a molécula de piruvato pode ser utilizada para a síntese de acetil CoA, a qual dá início ao funcionamento do Ciclo de Krebs, ou então pode ser utilizada no processo de fermentação
Durante o período absortivo, a molécula de glicose pode ser estocada no fígado na forma de glicogênio, o qual será utilizado posteriormente para a manutenção da glicemia, com o objetivo de fornecer moléculas de glicose às demais células corpóreas capazes de promover o processo metabólico de glicólise
A síntese e a degradação do glicogênio são controladas, respectivamente, pelos hormônios insulina e glucagon
O processo de glicólise ocorre em uma sequência de dez reações químicas, as quais podem ser divididas em duas etapas:
Primeira etapa: processo de fosforilação da molécula de glicose e a divisão desta em duas trioses, a qual ocorre com a utilização de duas moléculas de ATP, isto é, nesta etapa ocorre um gasto energético
Segunda etapa: ocorre a utilização das moléculas de trioses com o objetivo de produzir energia (ATP e NADH) e formar a molécula de piruvato
Sequência das reações enzimáticas da glicólise
A via glicolítica, é dividida em duas etapas que tem por objetivo a síntese de energia e a formação de piruvato
Fosforilação da glicose em glicose 6-fosfato
Esta reação química tem por finalidade adicionar um fosfato na molécula de glicose no carbono de número 6, dando origem à molécula de glicose 6-fosfato
Dessa forma, impede que a molécula de glicose retorne para a corrente sanguínea, ao mesmo tempo em que a direciona para que possa ser utilizada em meio intracelular, seja para a síntese de glicogênio, seja para dar início à via glicolítica
Essa adição de fosfato é mediada pela ação da enzima hexoquinase e pela presença da molécula de ATP(consumo de energia ATP- ADP + Pi)
Existe a necessidade da presença do Mg2+ atuando como cofator da enzima hexoquinase
A reação mediada por essa enzima é irreversível
Processo de isomerização da molécula de glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato
Nesta fase do processo, a molécula de glicose 6-fosfato (aldose) sofre a ação da enzima fosfoglicoisomerase, sendo esta transformada no isômero frutose 6-fosfato (cetose)
A reação que ocorre é reversível
Fosforilação da molécula de frutose 6-fosfato
Após o processo de isomerização da molécula de glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato, esta última sofrerá a ação da enzima fosfofrutoquinase, a qual irá promover a sua fosforilação, isto é, a molécula receberá um fosfato, transformando-se na molécula de frutose 1,6-bifosfato, fosforilação essa que é irreversível
Lembrar: a enzima fosfofrutoquinase, assim como a hexoquinase necessita da presença do Mg2+ para que realize a sua função biológica de maneira adequada
Clivagem da molécula de frutose 1,6-bifosfato em duas trioses
Esta etapa é mediada pela ação da enzima aldolase, a qual promove a quebra da molécula de frutose 1,6-bifosfato em duas trioses: dihidroxiacetona fosfato (DHAP) e gliceraldeído 3-fosfato (GAP)
A reação mediada pela enzima aldolase é do tipo reversível
A via glicolítica é alimentada apenas por uma das duas trioses formadas; assim, apenas a molécula de gliceraldeído 3-fosfato é utilizada na glicólise
Com isso, a molécula de dihidroxiacetonafosfato não entra na via glicolítica, mas não significa que não será utilizada pelo organismo, pois, se essa molécula sofrer a ação da enzima triose fosfato isomerase (enzima que favorece uma reação reversível), ela será convertida em gliceraldeído 3-fosfato
Portanto, as duas trioses são isômeros que podem ser convertidos de acordo com a necessidade celular
Esse tipo de reação é rápido e reversível; aproximadamente 90% das trioses se encontram na forma de dihidroxicetonafosfato, sendo esta isomerizada rapidamente em gliceraldeído 3-fosfato
Oxidação da triose gliceraldeído 3-fosfato
Esta etapa da via glicolítica ocorre de maneira reversível e com a participação da enzima gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase, a qual tem por função converter a molécula de gliceraldeído 3-fosfato na molécula de 1,3-bifosfoglicerato (1,3-BPG), acarretando a liberação de um íon H+, o qual será adicionado ao NAD+, sendo este transformado em NADH + H+
Nesta etapa, ocorre a oxidação do aldeído a ácido carboxílico, com a participação do NAD+, e a união entre o ácido carboxílico formado e um fosfato inorgânico
Transformação de 1,3-bifosfogliceratoem 3-fosfoglicerato
Nesta etapa da reação, ocorre a transferência do fosfato da molécula de 1,3-bisfosfoglicerato (molécula rica em energia) para a molécula de ADP, para que ocorra a síntese de ATP e 3-fosfoglicerato, com a participação da enzima fosfoglicerato quinase, sendo esta uma reação enzimática reversível
Quando ocorre a síntese de ATP da maneira citada, podemos dizer que ocorreu uma fosforilação em nível de substrato
Para que a enzima fosfoglicerato quinase funcione adequadamente, torna-se necessária a participação do cofator Mg2+
Rearranjo da molécula de 3-fosfoglicerato
Nesta fase da via glicolítica, a molécula de 3-fosfoglicerato sofre a ação da enzima fosfoglicerato mutase, a qual promove um deslocamento intramolecular do grupo fosforila ligado ao carbono 3 para o carbono 2, formando a molécula 2-fosfoglicerato
Esta reação química também é do tipo reversível e necessita do cofator Mg2+
Remoção de uma molécula de água do 2-fosfoglicerato
A molécula de 2-fosfoglicerato sofre a ação da enzima enolase de maneira reversível e, como consequência, ocorre a liberação de uma molécula de água e formação do fosfoenolpiruvato (PEP), uma molécula rica em energia
Síntese de piruvato
A molécula de piruvato é formada a partir do fosfoenolpiruvato, quando este sofre a ação da enzima piruvato quinase, de maneira irreversível
Para que a enzima piruvato quinase atue adequadamente, é necessária a presença de K+ e/ou Mg2+ ou Mn2+
A enzima piruvato quinase tem por ação retirar a fosforila do PEP e transferi-la para a molécula de ADP, dando origem ao ATP e uma molécula de piruvato
Esta é a última reação que ocorre na glicólise
A via glicolítica tem como resultado final, a partir do consumo de uma molécula de gliceraldeído 3-fosfato, a produção de uma molécula de NADH + H+, duas moléculas de ATP e uma molécula de piruvato
Lembrar: a partir de uma molécula de glicose ocorre a formação de duas trioses, que são: DHAP e GAP, e o consumo de duas moléculas de ATP
Portanto, deve-se considerar que, após a formação das trioses a partir de uma molécula de glicose, o processo deve ser considerado de maneira duplicada
Consumo de duas moléculas de ATP;
Síntese de duas moléculas de NADH + H+;
Síntese de quatro moléculas de ATP;
Síntese de duas moléculas de piruvato
Balanço geral da reação da glicólise: glicose + 2Pi + 2ATP + 2NAD+ -> 2 piruvatos + 2NADH + H+ + 2H+ + 2ATP + 2H2O
A via glicolítica é um processo metabólico altamente controlado por meio da ação enzimática, pois tem como objetivo a produção de energia na forma de ATP e a produção de moléculas que poderão integrar outras reações no organismo, como:
Glicose 6-fosfato: pode ser convertida em monossacarídeos de cinco carbonos (pentose), ou pode ser convertida em glicerol e posteriormente em ácidos graxos;
1,3-bisfosfoglicerato: pode ser convertido em 2,3-bisfosfoglicerato, o qual interfere na função do grupo heme presente na hemoglobina;
3-fosfoglicerato: pode ser convertido em serina
Os pontos de controle da via glicolítica ocorrem nas reações irreversíveis, como, por exemplo, as reações com a participação das enzimas quinase (hexoquinase, fosfofrutoquinase e piruvato quinase)
A glicólise é o processo metabólico utilizado pelo músculo para promover o início da contração muscular
Essa via também sofre o controle direto de hormônios como a insulina e glucagon, assim como da adrenalina
Destinos do piruvato
As duas moléculas de piruvato formadas a partir da utilização de uma molécula de glicose na via glicolítica podem ser aproveitadas de acordo com a necessidade celular
As células podem realizar o processo de fermentação (via anaeróbia) ou a descarboxilação do piruvato (com liberação de CO2), tendo como resultado a molécula de acetil CoA (utilizada no Ciclo de Krebs, via aeróbia)
Fermentação
A fermentação é um conjunto de reações químicas controladas enzimaticamente, em que uma molécula orgânica (geralmente a glicose) é degradada em compostos mais simples, liberando energia
Este tipo de reação química ocorre quando a capacidade oxidativa de uma célula se encontra limitada
No processo de fermentação láctica, o piruvato e o NADH + H+ formados no processo de glicólise não podem ser utilizados de forma aeróbia
Por esse motivo, ocorre uma reoxidação do NADH + H+ em NAD+ no citoplasma, por meio da redução do piruvato em lactato, sendo esse processo denominado fermentação láctica
A fermentação é o mecanismo utilizado pelos seres vivos para produzir energia na ausência de oxigênio
Fermentação láctica
Para que ocorra a transformação de piruvato em lactato, é necessário que haja diminuição ou total ausência de O2, dependendo do ser vivo em questão
Esta reação é controlada pela enzima lactato desidrogenase
O lactato produzido neste tipo de reação pode ser captado por outros tecidos e oxidado novamente em piruvato, como acontece, por exemplo, no fígado, que realiza o processo de gliconeogênese, com a finalidade de sintetizar uma ‘’nova’’ molécula de glicose
Uma produção excessiva de ácido láctico pode causar o que se chama de acidemia láctica, isto é, índices elevados de ácido láctico na corrente sanguínea
Fermentação alcoólica
O piruvato sofre a ação da enzima piruvato descarboxilase, a qual realiza o processo de descarboxilação, isto é, retirada de uma molécula de CO2 do piruvato, sendo transformado na molécula de acetaldeído
A enzima que participa desta etapa necessita da presença da coenzima tiamina pirofosfato
Na sequência, o acetaldeído sofre a ação da enzima álcool desidrogenase e, com a participação do NADH + H+, é convertido em etanol
Descarboxilação do piruvato
Ao final da glicólise, com a formação do piruvato, se as condições forem aeróbias, o piruvato atravessa a membrana externa da mitocôndria com o auxílio de canais aquosos de proteínas transmembrana denominadas porinas, sendo direcionado para o espaço intramembranoso, a partir do qual é levado para a matriz mitocondrial, com a participação da proteína piruvato translocase
Na matriz mitocondrial, a molécula de piruvato sofre a ação do complexo enzimático denominado complexo da piruvato desidrogenase (piruvato desidrogenase, dihidrolipoil transacetilase e dihidrolipoil desidrogenase), o qual promove a retirada de uma molécula de CO2 e a liberação de um fragmento de dois carbonos (acetil CoA), reação esta que é irreversível
A molécula de acetil CoA formada nesta etapa pode ser direcionada para o Ciclo de Krebs, para a formação de corpos cetônicos (quando produzida em excesso) e para a síntese de ácidos graxos (lipídios)