Glicólise anaeróbica: reações e vias fermentativas

A glicólise anaeróbica é um processo metabólico fundamental que ocorre nas células para a produção de energia na ausência de oxigênio. Nesse processo, a glicose é convertida em piruvato por meio de uma série de reações enzimáticas. Em condições anaeróbicas, o piruvato pode seguir duas vias fermentativas diferentes: a fermentação láctica, onde o piruvato é convertido em ácido lático, e a fermentação alcoólica, onde o piruvato é convertido em etanol. Essas vias fermentativas são essenciais para a regeneração de NAD+ e para a produção de ATP em condições de baixa disponibilidade de oxigênio.

Entenda o processo da glicólise sem necessidade de oxigênio e seus principais acontecimentos.

A glicólise anaeróbica é um processo metabólico que ocorre na ausência de oxigênio. Este processo é essencial para a produção de energia em células que não têm acesso a oxigênio suficiente para realizar a respiração aeróbica. A glicólise é dividida em uma série de etapas que convertem glicose em piruvato, gerando ATP no processo.

Para iniciar a glicólise, a glicose é quebrada em duas moléculas de piruvato em uma série de dez reações enzimáticas. Durante essas reações, ocorre a produção de ATP e NADH, que são essenciais para o funcionamento das células. O piruvato resultante pode então ser convertido em lactato ou álcool em um processo conhecido como fermentação.

As principais etapas da glicólise incluem a fosforilação da glicose, a quebra da glicose em duas moléculas de triose fosfato, a produção de ATP e NADH, e a formação de piruvato. Estas reações ocorrem no citoplasma das células e são reguladas por enzimas específicas que controlam o fluxo metabólico.

Em resumo, a glicólise anaeróbica é um processo vital para a produção de energia em condições de baixo teor de oxigênio. Ao converter glicose em piruvato, as células podem gerar ATP para sustentar suas funções metabólicas. A fermentação do piruvato em lactato ou álcool é uma forma de regenerar o NAD+ necessário para manter a glicólise funcionando adequadamente.

Entenda o funcionamento da fermentação sem oxigênio no processo de produção de energia.

A glicólise anaeróbica é um processo metabólico que ocorre em células sem a presença de oxigênio. Nesse processo, a glicose é quebrada em moléculas menores para produzir energia na forma de ATP. As principais vias fermentativas envolvidas são a fermentação láctica e a fermentação alcoólica.

Na fermentação láctica, a glicose é convertida em ácido láctico, gerando ATP como resultado. Esse processo é comumente encontrado em organismos como bactérias e nossos músculos durante exercícios intensos. Já na fermentação alcoólica, a glicose é convertida em etanol e dióxido de carbono, também produzindo ATP. Este processo é utilizado, por exemplo, na produção de bebidas alcoólicas como o vinho e a cerveja.

É importante ressaltar que a fermentação sem oxigênio é menos eficiente na produção de energia se comparada à respiração celular aeróbica, que ocorre na presença de oxigênio. No entanto, em situações em que o oxigênio é escasso, como em ambientes anaeróbicos, a fermentação se torna essencial para a sobrevivência dos organismos.

Portanto, a glicólise anaeróbica e as vias fermentativas são processos fundamentais para a produção de energia em condições de baixa disponibilidade de oxigênio. Ao compreender o funcionamento desses mecanismos, é possível entender melhor como os organismos conseguem sobreviver e se adaptar a diferentes ambientes.

Quais são os processos metabólicos que ocorrem durante a glicólise?

A glicólise é um processo metabólico crucial que ocorre no citoplasma das células, onde a glicose é quebrada em piruvato. Durante a glicólise, uma série de reações ocorre para converter a glicose em energia utilizável na forma de ATP. Esse processo é essencial para a produção de energia em células que não possuem acesso ao oxigênio, como em situações de exercício intenso ou falta de oxigênio.

Relacionado:  Plantae (Vegetal) Reino: Características, Tipos, Exemplos

As principais etapas da glicólise incluem a fosforilação da glicose, a clivagem em duas moléculas de triose fosfato, a oxidação e a formação de ATP. Na primeira etapa, a glicose é fosforilada pela enzima hexoquinase, formando glicose-6-fosfato. Em seguida, a glicose-6-fosfato é convertida em frutose-6-fosfato e depois em frutose-1,6-bifosfato. A frutose-1,6-bifosfato é então clivada em duas moléculas de triose fosfato, di-hidroxiacetona fosfato e gliceraldeído-3-fosfato.

Na etapa de oxidação, o gliceraldeído-3-fosfato é oxidado a 1,3-bifosfoglicerato, gerando NADH. Em seguida, ocorre a fosforilação do 1,3-bifosfoglicerato, resultando na formação de 3-fosfoglicerato e na produção de ATP. Por fim, o 3-fosfoglicerato é convertido em piruvato, gerando mais ATP e NADH.

Em condições anaeróbicas, o piruvato formado durante a glicólise pode seguir duas vias fermentativas: a fermentação láctica ou a fermentação alcoólica. Na fermentação láctica, o piruvato é convertido em lactato, regenerando o NAD+ necessário para manter a glicólise. Já na fermentação alcoólica, o piruvato é convertido em acetaldeído e, em seguida, em etanol, liberando CO2.

Em resumo, durante a glicólise, a glicose é convertida em piruvato em uma série de reações que envolvem a fosforilação, clivagem, oxidação e formação de ATP. Em condições anaeróbicas, o piruvato pode seguir vias fermentativas para regenerar as coenzimas necessárias para manter o ciclo em funcionamento.

Processo de fermentação da glicose: entenda como ocorre a transformação da substância em energia.

A fermentação da glicose é um processo crucial para a produção de energia nas células, especialmente em condições anaeróbicas, onde não há oxigênio disponível para a respiração celular. Nesse processo, a glicose é convertida em energia na forma de ATP, permitindo que as células realizem suas funções vitais.

A primeira etapa desse processo é a glicólise, onde a glicose é quebrada em moléculas menores, resultando na formação de piruvato. Essa reação ocorre no citoplasma da célula e não requer oxigênio para acontecer. A glicólise anaeróbica é uma via fermentativa que pode ocorrer em diferentes tipos de microorganismos, como bactérias e leveduras.

Após a glicólise, o piruvato formado pode seguir por diferentes vias fermentativas, dependendo do tipo de organismo e das condições do ambiente. Em bactérias, por exemplo, o piruvato pode ser convertido em ácido láctico ou álcool etílico, gerando energia na forma de ATP.

Essas reações fermentativas são essenciais para a sobrevivência de muitos organismos em ambientes onde o oxigênio é escasso. Através da fermentação da glicose, as células são capazes de obter a energia necessária para suas atividades metabólicas, mesmo sem a presença de oxigênio.

Em resumo, a fermentação da glicose é um processo fundamental para a produção de energia em condições anaeróbicas, permitindo que as células realizem suas funções vitais. Através da glicólise anaeróbica e das vias fermentativas, a glicose é transformada em energia na forma de ATP, garantindo a sobrevivência dos organismos em ambientes desprovidos de oxigênio.

Glicólise anaeróbica: reações e vias fermentativas

A glicólise anaeróbia ou anaeróbio é uma via catabólica usado por muitos tipos de células para a degradação da glicose na ausência de oxigénio. Ou seja, a glicose não é completamente oxidada em dióxido de carbono e água, como é o caso da glicólise aeróbica, mas produtos fermentativos são gerados.

Relacionado:  Globina: características, estrutura, função e alterações

Chama-se glicólise anaeróbica, pois ocorre sem a presença de oxigênio, que em outros casos funciona como o aceitador final de elétrons na cadeia de transporte mitocondrial , onde grandes quantidades de energia são produzidas a partir do processamento de produtos glicolíticos.

Glicólise anaeróbica: reações e vias fermentativas 1

Glicólise (Fonte: RegisFrey [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Dependendo do organismo, uma condição de anaerobiose ou ausência de oxigênio resultará na produção de ácido lático (células musculares, por exemplo) ou etanol (leveduras), a partir do piruvato gerado pelo catabolismo da glicose.

Como resultado, a eficiência energética diminui drasticamente, uma vez que apenas duas moles de ATP são produzidas para cada mole de glicose processada, em comparação com as 8 moles que podem ser obtidas durante a glicólise aeróbica (apenas na fase glicolítica).

A diferença no número de moléculas de ATP tem a ver com a reoxidação de NADH, que não gera ATP adicional, ao contrário do que ocorre na glicólise aeróbica, que para cada molécula de NADH 3 ATP é obtida.

Reacções

A glicólise anaeróbica não está longe da glicólise aeróbica, uma vez que o termo “anaeróbico” refere-se mais ao que ocorre após a via glicolítica, ou seja, ao destino dos produtos e dos intermediários de reação.

Assim, dez enzimas diferentes participam de reações de glicólise anaeróbica, a saber:

1-Hexocinase (HK): usa uma molécula de ATP para cada molécula de glicose. Produz glicose 6-fosfato (G6P) e ADP. A reação é irreversível e merece íons magnésio.

2-fosfoglucose isomerase (IGP): isomeriza G6P em 6-fosfato de frutose (F6P).

3-Fosfofructoquinase (PFK): fosforila F6P para frutose 1,6-bisfosfato (F1,6-BP) usando uma molécula de ATP para cada F6P, essa reação também é irreversível.

4-Aldolase: cliva a molécula de F1,6-BP e produz 3-fosfato de gliceraldeído (GAP) e fosfato de di-hidroxiacetona (DHAP).

5-Triosa-fosfato isomerase (TIM): participa da interconversão de DHAP e GAP.

6-Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase (GAPDH): usa duas moléculas de NAD + e 2 moléculas de fosfato inorgânico (Pi) para fosforilar o GAP, produz 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG) e 2 NADH.

7-Fosfoglicerato quinase (PGK): produz duas moléculas de ATP por fosforilação no nível do substrato de duas moléculas de ADP. Use cada molécula de 1,3-BPG como doador de grupo fosfato. Produz 2 moléculas de 3-fosfoglicerato (3PG).

8-Fosfoglicerato mutase (PGM): reorganiza a molécula 3PG para originar um intermediário com maior energia, 2PG.

9-Enolase: de 2PG produz fosfoenolpiruvato (PEP) por desidratação do primeiro.

10-piruvato quinase (PYK): O fosfoenolpiruvato é usado por esta enzima para formar piruvato. A reação envolve a transferência do grupo fosfato na posição 2 do fosfoenolpiruvato para uma molécula de ADP. 2 piruvatos e 2 ATP são produzidos para cada glicose.

Vias fermentativas

A fermentação é o termo utilizado para indicar que a glicose ou outros nutrientes são degradados na ausência de oxigénio, a fim de obter a energia.

Na ausência de oxigênio, a cadeia de transporte de elétrons não possui um aceitador final e, portanto, não ocorre fosforilação oxidativa que produz grandes quantidades de energia na forma de ATP. O NADH não é reoxidado pela via mitocondrial, mas por vias alternativas, que não produzem ATP.

Sem NAD + suficiente, a via glicolítica para, uma vez que a transferência de fosfato para GAP exige a redução concomitante desse cofator.

Algumas células possuem mecanismos alternativos para lidar com períodos de anaerobiose, e esses mecanismos geralmente envolvem algum tipo de fermentação . Outras células, por outro lado, dependem quase exclusivamente de processos de fermentação para sua subsistência.

Relacionado:  Os 20 animais mais destacados da Colômbia

Os produtos das vias fermentativas de muitos organismos são economicamente relevantes para o homem; Exemplos são a produção de etanol por algumas leveduras na anaerobiose e a formação de ácido láctico pelas lactobactérias usadas para produzir iogurte.

Produção de ácido láctico

Muitos tipos de células na ausência de oxigênio produzem ácido láctico, graças à reação catalisada pelo complexo de lactato desidrogenase, que utiliza os carbonos de piruvato e NADH produzidos na reação de GAPDH.

Glicólise anaeróbica: reações e vias fermentativas 2

Fermentação láctica (Fonte: Sjantoni [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Produção de etanol

O piruvato é convertido em acetaldeído e CO2 pela piruvato descarboxilase. O acetaldeído é então usado pela álcool desidrogenase, que o reduz ao produzir etanol e regenerar uma molécula de NAD + para cada molécula de piruvato que entra nessa rota.

Glicólise anaeróbica: reações e vias fermentativas 3

Fermentação alcoólica (Fonte: Arobson1 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Fermentação aeróbica

A glicólise anaeróbica tem como principal característica o fato de os produtos finais não corresponderem a CO 2 e água, como no caso da glicólise aeróbia. Em vez disso, produtos típicos de reações de fermentação são gerados.

Alguns autores descreveram um processo de “fermentação aeróbica” ou glicólise aeróbica da glicose para certos organismos, dentre os quais se destacam alguns parasitas da família Trypanosomatidae e muitas células tumorais cancerígenas.

Nesses organismos, foi demonstrado que, mesmo na presença de oxigênio, os produtos da via glicolítica correspondem a produtos das vias fermentativas, portanto, acredita-se que ocorra uma oxidação “parcial” da glicose, uma vez que nem toda a energia é extraída possível de seus carbonos.

Embora a “fermentação aeróbica” da glicose não implique a total ausência de atividade respiratória, pois não é um processo de tudo ou nada. No entanto, a literatura indica a excreção de produtos como piruvato, lactato, succinato, malato e outros ácidos orgânicos.

Glicólise e câncer

Muitas células cancerígenas mostram um aumento na ingestão de glicose e no fluxo glicolítico.

Os tumores em pacientes com câncer crescem rapidamente, de modo que os vasos sanguíneos estão em hipóxia. Assim, o suplemento energético dessas células depende principalmente da glicólise anaeróbica.

No entanto, esse fenômeno é auxiliado por um fator de transcrição induzível por hipóxia (HIF), que aumenta a expressão de enzimas glicolíticas e transportadores de glicose na membrana através de mecanismos complexos.

Referências

  1. Akram, M. (2013). Mini-revisão sobre glicólise e câncer. J. Canc. Educ. , 28 , 454-457.
  2. Bustamante, E. & Pedersen, P. (1977). Glicólise aeróbica alta de células de hepatoma de rato em cultura: papel da hexocinase mitocondrial. Proc. Natl Acad. Sei. , 74 (9), 3735-3739.
  3. Cazzulo, JJ (1992). Fermentação aeróbica de glicose por tripanossomatídeos. The FASEB Journal , 6 , 3153-3161.
  4. Jones, W. & Bianchi, K. (2015). Glicólise aeróbica: além da proliferação. Frontiers in Immunology , 6 , 1–5.
  5. Li, X., Gu, J. e Zhou, Q. (2015). Revisão da glicólise aeróbica e suas principais enzimas – novos alvos para a terapia do câncer de pulmão. Câncer torácico , 6 , 17–24.
  6. Maris, AJA Van, Abbott, Æ. DA, Bellissimi, Æ. E., Brink, J. Van Den, Kuyper, Æ. M., Luttik, Æ. MAH, Pronk, JT (2006). Fermentação alcoólica de fontes de carbono em hidrolisados ​​de biomassa por Saccharomyces cerevisiae: status atual. Antonie van Leeuwenhoek , 90 , 391-418.
  7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Princípios de Bioquímica de Lehninger . Edições Omega (5ª ed.).

Deixe um comentário