Glicólise aeróbica: reações glicolíticas e intermediários

A glicólise aeróbica é um processo metabólico fundamental que ocorre no citoplasma das células eucarióticas, onde a glicose é convertida em piruvato, gerando ATP e intermediários que podem ser utilizados em outras vias metabólicas. Neste processo, diversas enzimas estão envolvidas na divisão da glicose em duas moléculas de piruvato, liberando energia que é essencial para a produção de ATP. Os intermediários formados durante a glicólise aeróbica são essenciais para a produção de compostos necessários para o funcionamento celular e a síntese de outros compostos bioquímicos. Este processo é essencial para a produção de energia nas células, garantindo seu funcionamento adequado.

Descubra as três etapas fundamentais da glicólise, o primeiro passo da respiração celular.

A glicólise é o processo metabólico responsável por degradar a glicose em moléculas de piruvato, gerando energia na forma de ATP. Este é o primeiro estágio da respiração celular e ocorre no citoplasma das células. A glicólise aeróbica envolve uma série de reações glicolíticas e intermediários que são essenciais para a produção de energia.

A primeira etapa da glicólise é a fosforilação da glicose, que é catalisada pela enzima hexoquinase. Neste processo, a glicose é convertida em glicose-6-fosfato, consumindo uma molécula de ATP. Esta etapa prepara a glicose para ser quebrada em moléculas menores.

A segunda etapa é a isomerização da glicose-6-fosfato para frutose-6-fosfato, mediada pela enzima fosfofrutoquinase. Esta reação é importante para garantir que a glicólise prossiga de forma eficiente, pois a frutose-6-fosfato é mais facilmente quebrada em etapas subsequentes.

A terceira e última etapa da glicólise envolve a quebra da frutose-6-fosfato em duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato, que são então convertidas em piruvato. Esta etapa gera ATP e NADH, que são importantes fontes de energia para a célula.

A glicólise aeróbica é um processo fundamental para a produção de energia nas células, permitindo a degradação da glicose em moléculas menores que podem ser utilizadas no ciclo de Krebs e na cadeia de transporte de elétrons. Compreender as três etapas fundamentais da glicólise é essencial para entender como as células obtêm energia a partir da glicose de forma eficiente.

Quais são as etapas de reações da glicólise?

A glicólise é uma via metabólica essencial que ocorre no citoplasma das células e tem como objetivo a quebra da glicose para a produção de energia. Neste processo, a glicose é convertida em piruvato, gerando ATP e NADH. As etapas da glicólise são divididas em dez reações distintas, que ocorrem em uma sequência de eventos bem coordenados.

A primeira etapa da glicólise envolve a fosforilação da glicose, onde a enzima hexoquinase catalisa a adição de um grupo fosfato à glicose, formando glicose-6-fosfato. Em seguida, ocorre a isomerização da glicose-6-fosfato para frutose-6-fosfato pela enzima fosfo-hexose isomerase.

A terceira etapa da glicólise é a fosforilação da frutose-6-fosfato, realizada pela enzima fosfofrutoquinase-1, que converte frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato. Na sequência, a frutose-1,6-bifosfato é clivada em dois compostos de três carbonos, di-hidroxiacetona fosfato e gliceraldeído-3-fosfato, pela ação da aldolase.

O gliceraldeído-3-fosfato é então convertido em 1,3-bifosfoglicerato pela enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, gerando NADH no processo. A etapa seguinte envolve a transferência de um grupo fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP, formando ATP e 3-fosfoglicerato, catalisada pela fosfoglicerato quinase.

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As últimas etapas da glicólise consistem na conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato pela enzima fosfoglicerato mutase e na formação do fosfoenolpiruvato a partir do 2-fosfoglicerato pela enolase. Por fim, o fosfoenolpiruvato é convertido em piruvato pela piruvato quinase, gerando mais ATP.

Essa via metabólica é essencial para a produção de energia nas células e desempenha um papel fundamental no metabolismo aeróbico e anaeróbico.

Motivo da fosforilação dos intermediários na via glicolítica: explicação e importância do processo.

Na via glicolítica, ocorre a fosforilação dos intermediários com o objetivo de gerar energia para a célula. Esse processo consiste na adição de grupos fosfato aos compostos intermediários da glicólise, como a glicose-6-fosfato e o frutose-6-fosfato. A fosforilação dos intermediários é fundamental para a produção de ATP, que é a forma de energia utilizada pelas células.

A importância desse processo está relacionada à geração de ATP, que é necessário para diversas atividades celulares, como a contração muscular, a síntese de proteínas e o transporte de íons. Além disso, a fosforilação dos intermediários também regula as etapas da via glicolítica, garantindo que o metabolismo da glicose ocorra de forma eficiente.

Etapas da degradação da glicose: conheça as três fases do processo metabólico.

A degradação da glicose é um processo fundamental no metabolismo celular, fornecendo energia para as células realizarem suas funções. Esse processo ocorre em três fases distintas: glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa.

A primeira etapa, a glicólise, é a via metabólica responsável por quebrar a glicose em moléculas menores, gerando ATP e NADH como produtos finais. Durante a glicólise, a glicose é convertida em piruvato em uma série de reações enzimáticas. Esse processo ocorre no citoplasma da célula e não requer oxigênio para ocorrer, sendo conhecido como glicólise anaeróbica.

Em seguida, o piruvato produzido na glicólise entra no ciclo de Krebs, onde é completamente oxidado a CO2 e H2O, gerando mais NADH, FADH2 e ATP. Essas moléculas energéticas são essenciais para a produção de energia na forma de ATP na última fase do processo metabólico.

Por fim, a fosforilação oxidativa ocorre na cadeia respiratória das mitocôndrias, onde os portadores de elétrons NADH e FADH2 são oxidados, gerando um gradiente de prótons que é utilizado pela ATP sintase para produzir ATP a partir de ADP e Pi.

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.

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.

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

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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.

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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

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