Na glicólise, inicialmente, a glicose, um açúcar de 6 carbonos, é dividida em dois açúcares de 3 carbonos, que são oxidados e rearranjados para produzir duas moléculas de piruvato, que serão utilizalizadas no Ciclo de Krebs. Além disso, a glicólise produz uma pequena quantidade de energia química na forma de ATP e NADH. Este processo não requer oxigênio para converter glicose a piruvato, e o metabolismo glicolítico pode se tornar o principal modo de produção de energia em tecidos vegetais em baixos níveis de oxigênio, por exemplo, em raízes de solos alagados. Show A glicólise consiste de 10 reações catalizadas por uma série de enzimas solúveis localizadas no citosol. De maneira geral nas reações iniciais da glicólise, a hexose que entra (glicose ou frutose) é fosforilada duas vezes e então quebrada, produzindo duas moléculas de açúcar com 3 carbonos (gliceraldeído-3-fosfato). Esta série de reações requer gasto de duas moléculas de ATP por glicose e inclui duas das três reações irreversíveis da rota glicolítica que são catalizadas por quínases de hexoses (incluindo quínase da glicose e quínase da frutose) e fosfofrutoquinase, sendo que as reações da fosfofrutoquinase é um dos pontos de controle da glicólise. Uma vez formado o gliceraldeído-3-fosfato, a rota glicolítica pode começar a extrair energia útil. A enzima desidrogenase do gliceraldeído-3-fosfato catalisa a oxidação do aldeído a ácido carboxílico, liberando energia suficiente para permitir a redução de NAD+ em NADH e a fosforilação de gliceraldeído-3-fosfato para produzir 1,3-bifosfoglicerato, o qual é forte doador de grupos fosfatos. No próximo passo, em um processo catalisado pela quínase do fosfoglicerato, o fosfato do carbono 1 do 1,3-bifosfoglicerato é transferido para uma molécula de ADP, produzindo ATP e 3-fosfoglicerato. Para cada glicose que entra, 2 ATPs são gerados por esta reação, sendo um para cada molécula de 1,3-bifosfoglicerato. Este tipo de síntese de ATP se refere a fosforilação a nível de substrato, envolvendo a transferência direta de um fosfato de uma molécula de substrato para ADP para formar ATP. Esta fosforilação é diferente do mecanismo de síntese de ATP durante a fosforilação oxidativa que é usada pela cadeia de transporte de elétrons, no estádio final da respiração. O fosfato do 3-fosfoglicerato é transferido para o carbono 2 e uma molécula de água é removida, produzindo fosfoenolpiruvato (PEP). O grupo fosfato do PEP também tem alta energia livre de hidrólise e esta energia livre faz com que o PEP se torne um excelente doador de fosfato para formação de ATP. No passo final que é a terceira reação irreversível da glicólise, produz duas moléculas adicionais de ATP para cada hexose que entra na rota (Fig. 1). Figura 1: As duas fases da glicólise. Para cada molécula de glicose que passa pela fase preparatória (a), duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são formadas; as duas passam pela fase de pagamento (b). O piruvato é o produto final da segunda fase da glicólise. Para cada molécula de glicose, dois ATP são consumidos na fase preparatória e quatro ATP são produzidos na fase de pagamento, dando um rendimento líquido de dois ATP por molécula de glicose convertida em piruvato. As reações numeradas correspondem aos títulos numerados discutidos no texto. Lembre-se que cada grupo fosforil, representado aqui como P , possui duas cargas negativas (-PO2-3). (LEHNINGER, 2014). A fase preparatória da glicólise requer ATP 1. Fosforilação da glicose No primeiro passo a glicose é ativada para as reações subsequentes pela sua fosforilação no C-6, formando glicose 6-fosfato, que será o doador de fosfato para o ATP. Esta reação é irreversível sob as condições intracelulares e é catalisada pela hexoquinase: As quínases são um subclasse das transferases e catalisam a transferência do grupo fosforila terminal do ATP para um receptor nucleofílico qualquer. A hexoquinase além de catalisar a fosforilação da D-glicose, também catalisa de outras hexoses comuns, como a D-frutose e a D-manose. 2. Conversão da glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato A enzima isomerase da hexose fosfato catalisa a isomerização reversível de uma aldose, glicose 6-fosfato, em cetose, frutose 6-fosfato: 3. Fosforilação da frutose 6-fosfato em frutose 1,6 bifosfato Na segunda das duas reações de ativação da glicolise, a fosfofrutoquinase-1 (PFK -1) catalisa a transferência de um grupo fosfato do ATP para a frutose 6-fosfato para liberar a frutose 1,6-bifosfato. A atividade da PFK-1 é aumentada sempre que o suprimento de ATP da célula se torna baixo ou quando existe um excesso dos produtos da hidrólise do ATP, ADP e AMP. Essa enzima é inibida sempre que a célula tem amplo suprimento de ATP e quando ela está bem suprida de outros combustíveis como os ácidos graxos. Em alguns organismos, a frutose 2,6-bifosfato (que não deve ser confundida com a frutose 1,6- bifosfato que é o produto da ação da PFK-1) é um potente ativador alostérico da fosfofrutoquinase-1. 4. Clivagem da frutose 1,6-bifosfato A enzima aldolase catalisa a condensação reversível de grupos aldol. A frutose 1,6-bifosfato é quebrada para liberar duas trioses fosfato diferentes, o gliceraldeído 3-fosfato, uma aldose, e a diidroxiacetona fosfato, uma cetose. 5. Interconversão das trioses fosfato Apenas uma das trioses fosfato formada pela aldolase, o gliceraldeído 3-fosfato, pode ser diretamente degradada nos passos subsequentes da glicólise. Entretanto, o outro produto, a diidroxiacetona fosfato, é rápida e reversivelmente convertido em gliceraldeído 3-fosfato pela quinta enzima da sequência glicolítica, a isomerase da triose fosfato. Depois da reação da isomerase da triose fosfato, os átomos do C-1, C-2 e C-3 da glicose inicial tornam-se indistinguíveis de C-6, C-5 e C-4, respectivamente, o que torna possível o metabolismo completo dos seis átomos de carbono da molécula da glicose.Esta reação completa a fase preparatória da glicólise. A fase de pagamento da glicólise produz ATP e NADH 6. Oxidação do gliceraldeido 3-fosfato em 1,3-bifosfoglicerato O primeiro passo da fase de pagamento da glicólise é a conversão do gliceraldeído 3-fosfato em 1,3-bi-fosfoglicerato, catalisado pela desidrogenase do gliceraldeído 3-fosfato. 7. Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para ADP A enzima fosfoglicerato quínase transfere o grupo fosfato de alta energia do grupo carboxila do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP, formando ATP e 3-fosfoglicerato. O resultado do acoplamento dessas duas reações, ambas reversíveis nas condições celulares, é que a energia liberada na oxidação de um aldeído a um grupo carboxilato, é conservada pela formação concomitante de ATP com o emprego de ADP e Pi, A formação de ATP pela transferência de um grupo fosfato de um substrato como o 1,3-bifosfoglicerato é referida como fosforilação ao nível do substrato, para distinguir seu mecanismo daquele da fosforilação ligada à respiração. 8. Conversão da 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato A enzima mutase do fosfoglicerato catalisa a transferência reversível do grupo fosfato entre C-2 e C-3 do glicerato. O íon Mg2+ é essencial para essa reação. 9. Desidratação do 2-fosfoglicerato em fosfoenol piruvato A segunda reação glicolítica que gera um composto com alto potencial de transferência do grupo fosforila é catalisada pela enolase. Essa enzima promove a remoção reversível de uma molécula de água do 2-fosfoglicerato para liberar fosfoenolpiruvato (PEP). 10. Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para ADP O último passo na glicólise é a transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, catalisada pela quínase do piruvato, uma enzima que requer K+ e Mg2+ ou Mn2+. Veja também:
Referências Bibliográficas: Buchanan, B. B.; Gruissem,w.; Jones, R. L. Biochemistry e Molecular Biology of Plants. 2. Ed. Chichester: Wiley-Blackwell, 2015. 1283p. Giegé, P.; Heazlewood, J.L.; Roessner-Tunali,U.; Millar, A.H.; Fernie, A.R.; Leaver, C.J.; Sweetlove, L.J. Enzymes of Glycolysis Are Functionally Associated with the Mitochondrion in Arabidopsis Cells. The Plant Cell, v. 15, p. 2140-2151, 2003 Lehninger, A.L.; Nelson, D.L.; Cox, M.M. Princípios da Bioquímica de Lehninger. 6. Ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. 425p. Taiz, L.; Zeiger, E.; Moller, L. M.; Murfhy, A. Fisiologia e desenvolvimento vegetal. 6. ed., Artmed, 2017. 528 p. Voltar à página inicial Qual o saldo energético ao final da glicólise?Assim sendo, o saldo líquido da glicólise é de 2 ATPs. Durante as reações de glicólise, além do ácido pirúvico formado, observa-se a liberação de quatro elétrons e quatro íons H+. Dois íons H+ e quatro elétrons são capturados por duas moléculas de NAD+ (nicotinamida-adenina), dando origem a moléculas de NADH.
Qual é o produto final da glicólise?A glicólise é um processo que ocorre sem a presença de oxigênio e que tem como produto final ATP e ácido pirúvico.
Quantos ATP são produzidos por uma molécula de glicose?São utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato.
Quais são as etapas da glicólise?Costuma-se dizer que a glicólise apresenta duas etapas: a fase preparatória e a fase de pagamento. Na fase preparatória, observa-se a utilização da energia da hidrólise de ATP. Na fase de pagamento, observa-se a formação de quatro moléculas de ATP e o consequente pagamento das moléculas gastas inicialmente.
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