Glicólise: Visão Geral

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Glicólise
Visão Geral:
· A glicose é o principal substrato oxidável para a maioria dos organismos 
· Fonte de energia universal 
· Ocorre no citosol
· Glicose: único substrato para hemácias e cérebro a curto prazo
· A fosforilação da glicose não garante o destino da molécula para a glicólise
· Possíveis caminhos para quais a glicose pode ser destinada:
· Apesar da via glicolítica ser uma via catabólica, requer energia
· Em relação às reações da via glicolítica:
1ª Reação: Formação da Glicólise-6-Fosfato
· Glicose é ativada para as reações subsequentes 
· Importância do ATP: doador de grupo fosfato; 
· Reação exergônica 
· G-6-P: incapaz de atravessar a membrana devido a sua carga negativa, o que garante a permanência na célula
· Mg 2+ como cofator
· Enzima: hexocinase
· Exocinase:
· Faz parte do grupo das cinases
· Transferem um grupo fosfato para um composto aceptor 
· 4 isoformas (I-IV) da hexocinase 
· Atuam sobre diversas hexoses
· Hexocinases I a III: maior parte dos tecidos 
· Hexocinase IV/ glicocinase: fígado e pâncreas
2ª Reação: Formação da Frutose-6-Fosfato
· G-6-F sofre Isomerização, formando F-6-F
· Reversível
· Sem gasto de energia
· Enzima: fosfoglicoisomerase
· Mg 2+ como cofator
3ª Reação: Formação da Frutose-1,6-Bifosfato
· Ponto de controle mais importante 
· Passo limitante da velocidade da glicólise 
· Primeira reação comprometida com a via 
· Gasto de energia
· Reação irreversível
· Mg 2+ como cofator
· Enzima: fosfofrutocinase-1
4ª reação: Formação da Diidroxiacetona-Fosfato e Gliceraldeído-3-Fosfato
· Apenas o gliceraldeído 3-fosfato prossegue na glicólise 
· Conversão da di-hidroxiacetona-fosfato em gliceraldeído-3-fosfato, formando portanto 2 unidades desta última (por isso, a partir desse ponto todos os produtos serão duplicados)
· Reação reversível
· Enzima: aldolase
5ª REAÇÃO: Formação da Gliceraldeído-3-Fosfato
· Isomerização
· Conversão da di-hidroxiacetona-fosfato em gliceraldeído-3-fosfato
· Enzima: triose-fosfato-isomerase 
· Reação reversível 
FIM DA Etapa I: 
· 5 reações 
· Gasto de 2 ATPs
· Fase preparatória/ de investimento de energia 
· Até esse momento, não houve nenhuma reação oxidativa
6ª reação: Formação do 1,3-Bisfosfoglicerato
· Gliceraldeído 3-fosfato + Fosfato Inorgânico 1,3-Bisfosfoglicerato
· Primeira reação de Fosforilação oxidativa (transferência de elétrons)
· O Fosfato inorgânico promove a transferência de elétrons para NAD+, causando a redução deste para NADH
· Enzima: gliceraldeído3-fosfato-desidrogenase (é uma oxidoredutase)
· Esse composto formado é um Anidrido carboxílico-fosfórico, que é rico em energia
7ª reação: Formação do 3-Fosfoglicerato
· Fosforilação a nível de substrato: Transferência enzimática de um grupo fosfato, retirado de um intermediário metabólico, para o ADP
· Difere da fosforilação oxidativa, que envolve o funcionamento de Cadeias de Transporte de Elétrons
· Enzima: fosfogliceratocinase
· Mg 2+ como cofator
· Geração de 2 ATP
8ª reação: Formação do 2-Fosfoglicerato:
· Deslocamento do grupo éster fosfato do carbono 3 para o carbono 2
· Reação reversível
· Não há gasto de ATP
· Enzima: fosfoglicerato-mutase
· Mg 2+ como cofator
9ª reação: Formação do Fosfoenolpiruvato
· A formação desse composto rico em energia possibilita a síntese de ATP na reação subsequente
· Reação de desidratação
· Reação reversível, apesar do produtor ter alta energia
· Enzima: enolase
· Mg 2+ como cofator
10ª reação: Formação do Piruvato e ATP
· Ponto regulatório 
· Fosforilação a nível de irreversível substrato (porque o Fosfoenolpiruvato é o doador do grupamento para o ADP, formando o ATP)
· Enzima: piruvato cinase 
· Mg 2+ ou K+ como cofator
· Reação irreversível
· Posteriormente à formação do Piruvato, ele estará em sua forma enólica e sofre uma tautomerização, transformando-se em sua forma cetônica (Forma predominante em pH 7)
SALDO GERAL:
· Fase preparatória: gasto de 2 ATP 
· Fase de pagamento: produção de 4 ATP e 2 Pituvatos 
· Saldo positivo de 2 ATP e 2 Piruvatos, além de 2 NADH
destino das moléculas de piruvato:
· Varia de acordo com a disponibilidade de oxigênio na célula
Glicólise:
· Ocorre toda no citoplasma, mas na presença de oxigênio, o piruvato precisa entrar na mitocôndria para que lá ocorra o ciclo de Krebs e a cadeia transportadora de elétrons na fosforilação oxidativa
· Então, existe um carreador específico do piruvato chamado carregador mitocondrial de piruvato
· O piruvato atravessa a membrana mitocondrial interna e lá sofrerá uma reação de descarboxilação oxidativa pelo complexo da piruvato-desidrogenase, que dá origem a molécula de Acetil-coA
· Esse complexo da piruvato desidrogenase é formado por 3 enzimas e 5 coenzimas:
· Tiamina pirofosfato 
· Ácido lipoico 
· Coenzima A 
· FAD 
· NAD
Reoxidação anaeróbica do NADH:
· NADH é o composto que recebeu os elétrons e por isso precisa ser regenerado para que a glicólise ocorra novamente
· Na ausência de oxigênio. ocorre no citosol
· A membrana interna da mitocôndria é impermeável ao NADH, por isso há a necessidade de mecanismos específicos (lançadeiras de elétrons):
· Malato-aspartato 
· Glicerol fosfato
Malato-aspartato:
· Tranfere o elétron do NADH de fora para dentro da mitocôndria
· O NADH reduz oxaloacetato através da enzima malato desidrogenase (presente no citosol), ou seja, há a oxidação do NADH ao NAD+
· Malato é oxidado pela malato desidrogenase mitocondrial, voltando a ser oxaloacetato
· Ou seja, houve a produção de NADH mitocondrial a partir de NADH citosólico, apesar de não haver permeabilidade da membrana interna ao NADH
· Oxaloacetato é transformado em aspartato através da doação de um grupamento a partir do glutamato
· O aspartato possui um carreador específico para ele, portanto consegue sair da mitocôndria e retornar ao citosol. Assim, pode ser transformado novamente em oxaloacetato, criando assim um ciclo
Glicerol Fosfato:
· A diidroxicetona-Fosfato é reduzida em Glicerol-3-Fosfato
· Há a oxidação do NADH em NAD+
· Glicerol-3-Fosfato é o substrato para a enzima presente na membrana mitocondrial (Glicerol-3-Fosfato Desidrogenase)
· Essa enzima consegue transforma-lo em diidroxicetona-Fosfato
· Essa lançadeira transfere o elétrons do NADH para FADH2
· Os elétrons são entregues a coenzima Q
Balanço da Glicólise Aeróbica:
Fermentação láctica:
· Reação reversível na ausência de oxigênio
· Ocorre nas hemácias ou em músculos em contração (hipóxia) 
· O piruvato recebe os elétrons do NADH, reduzindo-se a lactato 
· Permite a síntese de energia na ausência de oxigênio
OUTROS CARBOIDRATOS NA GLICÓLISE:
· Dissacarídeos podem entrar na via glicolítica após quebra e conversão em derivados fosforilados
REGULAÇÃO METABÓLICA:
· Controle a longo prazo (horas ou dias). Ex: regulação da expressão gênica
· Controle a curto prazo (segundos ou minutos). Ex: regulação alostérica; regulação por modificação covalente
· Controle hormonal: atua em dois níveis principais (expressão gênica e atividade enzimática)
REGULAÇÃO DA GLICÓLISE:
Hexoquinase (I – III): 
· Baixo Km (constante de Michaelis, relacionada à cinética enzimática), que é a medida da afinidade da enzima pelo substrato
· Tem alta afinidade p/ glicose
· Glicoquinase é a 4ª isoforma, mas está presente só em 2 locais específicos (fígado e pâncreas) e é o oposto das outras: alto Km e baixa afinidade p/ glicose
· Hexoquinase (I-III) é inibida pela Glicose-6-P, permitindo que o metabolismo posterior da glicose ocorra mesmo quando as concentrações estiverem baixas
· Glicoquinase é inibida pela Frutose-6-P
· A glicocinase tem propriedades cinéticas relacionadas ao seu pape no fígado: liberar glicose para o sangue quando a glicose sanguínea está baixa, além de captar e metabolizar a glicose quando ela estiver alta no sangue
· Então basicamente a glicoquinase só fosforilará a glicose quando ela estiver farta no fígado
· Por ter uma menor afinidade pela glicose, isso restringe a captação dessa molécula pelo fígado em glicemia baixa
· Em glicemia alta, permite o armazenamento de glicogênio esíntese de ácidos graxos
Fosfofrutocinase -1 / PFK-1:
· Inibidores alostéricos: ATP (sinaliza energia suficiente) e Citrato (intermediário de Krebs, sinaliza suficiência)
· Ativadores alostéricos: AMP (sinaliza baixa energia) e Frutose 2,6-bifosfato
Frutose 2,6-bifosfato:
· Não é um intermediário da glicólise, tendo função apenas regulatória 
· É sintetizada no excesso de frutose-6-P 
· Na maioria dos tecidos dos mamíferos, incluindo o fígado
· Quando há uma grande quantidade de Frutose-6-P, há a formação da Frutose-2,6-BP pela enzima PFK2
· A Frutose-2,6-BP causa um aumento de afinidade da PFK1 pela Frutose-6-P, produzindo uma maior quantidade de Frutose 1,6- BP
· Esse é um modo de acelerar a glicólise no momento em que há fartura de glicose
PIRUVATO CINASE:
· Inibidores: ATP e Glucagon (no fígado)
· Ativadores: Frutose 1,6 bifosfato e Insulina (desfosforila a enzima e leva à sua ativação)
· Piruvato Cinase no cérebro e músculo não é regulada e há regulação alostérica no fígado
Complexo da piruvato desidrogenase:
· Inibidores: ATP, acetil-CoA e NADH, além de uma alta relação ATP/ADP e NADH/NAD+
· Ativadores: ADP, CoA, NAD+ e Ca+2
Influência dos hormônios insulina e glucagon:
· É extremamente importante não só na via glicolítica, mas em diversas outras vias
· A insulina sinaliza de que há um estado alimentado e que existe a disponibilidade de substrato para que a via glicolítica ocorra
· Já o glucagon é um hormônio secretado em períodos de jejum e sinaliza que não há substrato naquele momento e por isso a via glicolítica não poderá ocorrer
Via glicolítica em patologias:
· Efeito Warburg/ Câncer: 
· Descoberto em 1928 
· Alta taxa de glicólise anaeróbia em tumores, mesmo quando oxigênio está disponível
· Os transportadores de glicose e a maior parte das enzimas glicolíticas estão superexpressos em tumores
· Mesmo quando há oxigênio, as células cancerosas fazem, na sua maior parte, a glicólise anaeróbia porque ela gera lactato que causa diminuição do pH
· Essa diminuição do pH é favorável para a multiplicação das células cancerosas
· Acidente vascular cerebral (AVC) isquêmico:
· Há um coágulo que bloqueia o fluxo sanguíneo e de oxigênio numa área específica do cérebro
· Ocorre aumento da glicólise anaeróbica (hiperglicólise) que causa o acúmulo de lactato 
· Esse acúmulo provoca maior dano cerebral e toxicidade