Glicólise aeróbica: reações glicolíticas e intermediários

A glicólise aeróbica ou aeróbico é definida como a utilização de excesso de glicose não é processada pela fosforilação oxidativa para a formação de produtos “de fermentação”, mesmo sob condições de altas concentrações de oxigénio e apesar da queda na eficiência energética.

É comum em tecidos com altas taxas proliferativas, cujo consumo de glicose e oxigênio é alto. Exemplos disso são células tumorais cancerígenas, algumas células parasitárias no sangue de mamíferos e até células em algumas áreas do cérebro dos mamíferos .

Glicólise aeróbica: reações glicolíticas e intermediários 1

Caminho glicolítico (Fonte: [[File: Glycolysis pathway.png | Caminho da glicólise]] via Wikimedia Commons)

A energia extraída pelo catabolismo da glicose é conservada na forma de ATP e NADH, que são utilizados a jusante em várias vias metabólicas.

Durante a glicólise aeróbica, o piruvato é direcionado para o ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons, mas também é processado pela via fermentativa para a regeneração do NAD + sem produção adicional de ATP, que termina com a formação de lactato.

A glicólise aeróbica ou anaeróbica ocorre principalmente no citosol, com exceção de organismos como os tripanossomatídeos, que possuem organelas glicolíticas especializadas conhecidas como glicossomas.

A glicólise é uma das vias metabólicas mais conhecidas. Foi completamente formulado na década de 1930 por Gustav Embden e Otto Meyerhof, que estudaram a rota nas células musculares esqueléticas. No entanto, a glicólise aeróbica é conhecida como efeito Warburg desde 1924.

Reacções

O catabolismo aeróbico da glicose ocorre em dez etapas catalisadas enzimaticamente. Muitos autores consideram que essas etapas são divididas em uma fase de investimento em energia, que visa aumentar o conteúdo de energia livre nos intermediários, e outra em reabastecer e ganhar energia na forma de ATP.

Relacionado:  Peroxissomos: características, funções, estrutura, biogênese

Fase de Investimento em Energia

1-Fosforilação de glicose em glicose-6-fosfato catalisada por hexoquinase (HK). Nesta reação, uma molécula de ATP, que atua como um doador de grupo fosfato, é revertida para cada molécula de glicose. Produz glicose 6-fosfato (G6P) e ADP, e a reação é irreversível.

A enzima requer necessariamente a formação de um Mg-ATP2- completo para o seu funcionamento, por isso merece íons magnésio.

2-Isomerização de G6P em frutose 6-fosfato (F6P). Não envolve gasto de energia e é uma reação reversível catalisada pela fosfoglucose isomerase (IGP).

3-Fosforilação de F6P em 1,6-bifosfato de frutose catalisada por fosfofructoquinase-1 (PFK-1). Uma molécula de ATP é usada como doador de grupo fosfato e os produtos da reação são F1,6-BP e ADP. Graças ao seu valor de ∆G, essa reação é irreversível (assim como a reação 1).

Ruptura 4-catalítica de F1,6-BP em fosfato de di-hidroxiacetona (DHAP), uma cetona e 3-fosfato de gliceraldeído (GAP), uma aldose. A enzima aldolase é responsável por essa condensação reversível do aldol.

A 5-triosafosfato isomerase (TIM) é responsável pela interconversão dos trios fosfato: DHAP e GAP, sem energia adicional.

Fase de recuperação de energia

O 1-GAP é oxidado pela gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase (GAPDH), que catalisa a transferência de um grupo fosfato para o GAP para formar 1,3-bisfosfoglicerato. Nesta reação, duas moléculas de NAD + são reduzidas por molécula de glicose e duas moléculas de fosfato inorgânico são usadas.

Cada NADH produzido passa pela cadeia de transporte de elétrons e 6 moléculas de ATP são sintetizadas por fosforilação oxidativa.

A 2-fosfoglicerato quinase (PGK) transfere um grupo fosforil de 1,3-bisfosfoglicerato para o ADP, formando duas moléculas de ATP e duas moléculas de 3-fosfoglicerato (3PG). Esse processo é conhecido como fosforilação no nível do substrato.

Relacionado:  Morcegos: características, morfologia, comportamento

As duas moléculas de ATP consumidas nas reações HK e PFK são reabastecidas pelo PGK nesta etapa da rota.

O 3-3PG é convertido em 2PG pela fosfoglicerato mutase (PGM), que catalisa o deslocamento do grupo fosforil entre o carbono 3 e 2 do glicerato em duas etapas e de forma reversível. O íon magnésio também é requerido por esta enzima.

A reação de desidratação 4-A catalisada pela enolase converte 2PG em fosfoenolpiruvato (PEP) em uma reação que não requer inversão de energia, mas gera um composto com maior potencial energético para a transferência do grupo fosfato posteriormente.

5-Finalmente, a piruvato-quinase (PYK) catalisa a transferência do grupo fosforil no PEP para uma molécula de ADP, com a produção concomitante de piruvato. Duas moléculas de ADP são usadas por molécula de glicose e 2 moléculas de ATP são geradas. O PYK usa íons potássio e magnésio.

Assim, a eficiência energética total da glicólise é de 2 moléculas de ATP para cada molécula de glicose que entra na rota. Sob condições aeróbicas, a degradação completa da glicose envolve a obtenção entre 30 e 32 moléculas de ATP.

Destino dos intermediários glicolíticos

Após a glicólise, o piruvato é submetido à descarboxilação, produzindo CO2 e doando o grupo acetil à acetil coenzima A, que também é oxidada em CO2 no ciclo de Krebs.

Os elétrons liberados durante essa oxidação são transportados para o oxigênio através das reações da cadeia respiratória mitocondrial, que, em última instância, impulsiona a síntese de ATP nessa organela.

Durante a glicólise aeróbica, o excesso de piruvato produzido é processado pela enzima lactato desidrogenase, que forma lactato e regenera parte do NAD + consumido a montante na glicólise, mas sem a formação de novas moléculas de ATP.

Relacionado:  Zooplâncton: características, alimentação, reprodução, cultivo

Glicólise aeróbica: reações glicolíticas e intermediários 2

Mecanismo de Lactato Desidrogenase (Fonte: Jazzlw [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Além disso, o piruvato pode ser usado em processos anabólicos que levam à formação do aminoácido alanina, por exemplo, ou também pode atuar como esqueleto para a síntese de ácidos graxos.

Como o piruvato, o produto final da glicólise, muitos dos intermediários da reação cumprem outras funções nas vias catabólicas ou anabólicas importantes para a célula.

É o caso da glicose 6-fosfato e a via da pentose fosfato, onde são obtidos os intermediários da ribose presente nos ácidos nucleicos.

Referências

  1. Akram, M. (2013). Mini-revisão sobre glicólise e câncer. J. Canc. Educ. , 28 , 454-457.
  2. Esen, E., & Long, F. (2014). Glicólise aeróbica em osteoblastos. Curr Osteoporos Rep . 12 , 433-438.
  3. Haanstra, JR, González-Marcano, EB, Gualdrón-López, M. e Michels, PAM (2016). Biogênese, manutenção e dinâmica de glicossomas em parasitas tripanossomáticos. Biochimica et Biophysica Acta – Molecular Cell Research , 1863 (5), 1038-1048.
  4. Jones, W. & Bianchi, K. (2015). Glicólise aeróbica: além da proliferação. Frontiers in Immunology , 6 , 1–5.
  5. Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B. e Murata, K. (2005). Hipótese: estruturas, evolução e ancestral de glicose-quinases na família das hexoquinases. Jornal de Biociência e Bioengenharia , 99 (4), 320-330.
  6. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Princípios de Bioquímica de Lehninger . Edições Omega (5ª ed.).

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies