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 .
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.
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.
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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