Quais as enzimas da glicolise, e quais suas funções?

1ª Enzima - Hexocinase Esta enzima, presente em todas as nossas células, apresenta diferentes isoformas no nosso organismo e é o primeiro ponto de regulação da glicólise. De uma maneira geral, independentemente da isoforma considerada, a sua massa é de cerca de 100kDa. É uma enzima que estruturalmente pode ser dividida em duas metades com bastante homologia, a metade N-terminal e a metade C-terminal.

2ª Enzima - Fosfohexose isomerase Esta enzima apresenta uma actividade extremamente dependente do pH, o que sugere um mecanismo de actuação envolvendo cadeias laterais carregadas de aminoácidos no seu centro activo.

3ª Enzima - Fosfofrutocinase-1 (PFK-1) A PFK-1 é a segunda enzima regulatória da glicólise, sendo o seu principal ponto de regulação. Apresenta uma certa analogia com a hexocinase, pois a reacção que catalisa é idêntica à primeira reacção da glicólise. A nível estrutural, apresenta-se como um homotetrâmero.

4ª Enzima - Aldolase Esta enzima é altamente esteroespecífica. Apresenta 3 diferentes isoformas (A, B e C), cuja expressão varia durante o desenvolvimento do organismo. A principal isoforma nos humanos é a A.

5ª Enzima - Triose fosfato isomerase A triose fosfato isomerase apresenta-se como um homodímero. Cada subunidade tem uma estrutura em barril, composta por 8 hélices alfa e 8 folhas beta paralelas. Foi a primeira enzima descoberta a apresentar este tipo de barril alfa/beta. Esta enzima apresenta uma elevada dependência catalítica em função do pH, o que indica que efectua uma catálise ácido-base

Imagine que a glicose é uma molécula um tanto quanto rebelde, e se alguém não a prender dentro da célula, ela acaba escapando. Por isso, ocorre um processo de fosforilação da glicose, pela enzima Hexoquinase, para que glicose permaneça na célula. O ATP doa um fosfato ao carbono 6 (C-6) da molécula de glicose e, portanto, o produto desta reação será glicose-6-fosfato.

Há a isomerização reversível da glicose-6-fosfato, formando frutose-6-fosfato. A enzima que catalisa esta reação é a fosfo-hexose-isomerase.

A frutose-6-fosfato é fosforilada, produzindo frutose-1,6-bisfosfato. Esta reação é acoplada à hidrólise de ATP, constituindo então o segundo gasto de energia. A G6P e a F6P podem desempenhar papéis em outras vias, mas a frutose-1,6-bisfosfato não, por isso este é um ponto irreversível da glicólise. A enzima que catalisa esta reação é a fosfofrutoquinase-1 (principal enzima reguladora da glicóse). A atividade da PFK-1 é aumentada através de uma modulação alostérica sempre que o ATP estiver em baixo nível ou quando existir um excesso de produtos da hidrólise do ATP, ADP e AMP (principalmente este último). O contrário ocorre quando há muito ATP ou outro combustível como os ácidos graxos na célula, e a mesma não precisa metabolizar glicose para obter energia, e então a PFK-1 é inibida.

Ocorre a divisão (clivagem) da frutose-1,6-bisfosfato em dois fragmentos de 3 carbonos, formando diidroxiacetona-fostato e gliceraldeído-3-fosfato. A enzima que catalisa esta reação é a aldolase.

Apenas o gliceraldeído-3-fosfato pode ser diretamente degradada nos passos subsequentes da glicólise. Entretanto, a diidroxiacetona-fostato é convertida reversivelmente em gliceraldeído-3-fosfato, pela enzima triose-fosfato-isomerase.

Ocorre a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato, pela enzima gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase. Esta é a reação característica da glicólise, porque envolve a adição de fosfato ao gliceraldeído-3-fosfato e transferência de elétrons para o NAD+ (nicotinamida adenina dinucleotídio). O NAD+ é um transportador de energia, e é reduzido a NADH ao receber dois elétrons e um próton (mais informações no “bônus” no final do post). Como todas as células contém quantidades limitadas de NAD+, a glicólise logo cessaria caso o NADH gerado nesse passo da glicólise não fosse continuamente oxidado.

Há a produção de ATP pela fosforilação do ADP. A enzima que catalisa a reação de conversão do 1,3-bisfosfoglicerato a 3-fosfoglicerato é a fosfoglicertato-quinase. Temos então, o pagamento dos 2 ATPs gastos (lembrando que há 2 ATPs porque essa fase está ocorrendo em dobro). Diferentemente da etapa 6, a fosforilação não é oxidativa, pois não há transferência de elétrons, e sim de fosfato, em nível de substrato.

Há um rearranjo do 3-fosfoglicerato, e o fosfato passa do carbono 3 (C-3) para o carbono 2 (C-2). Isso acontece pela enzima fosfogliceromutase (ou fosfoglicerato-mutase). Forma-se então o 2-fosfoglicerato. Nessa reação, vemos novamente o cofator Mg2+.

Ocorre a desidratação do 2-fosfoglicerato, formando fosfoenolpiruvato, pela enzima enolase.

No último passo da glicólise, há a transferência de fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, pela enzima piruvato-quinase, formando o piruvato (inicialmente na forma enólica) e ATP. Depois, há uma tautomerização (ação não enzimática), e o piruvato alcança a forma cetônica, que predomina em pH 7,0. A reação enzimática inicial requer K+ e Mg2+ ou Mn2+ pela enzima. Como você mesmo lembra, tudo está acontecendo em dobro, e por isso, há 2 moléculas de piruvato e 2 ATP.