Glicólise

O que é a glicólise , como funciona e qual a sua importância para o metabolismo energético? 

Glicólise simplesmente explicada

A glicólise é uma via metabólica catabólica (quebra), produtora de energia. Ocorre em quase todos os organismos, no citosol de cada célula. A glicólise é um processo de degradação em que a glicose do açúcar simples é gradualmente quebrada com a ajuda de enzimas. 

Duas moléculas chamadas piruvato são formadas a partir de uma molécula de glicose . Isso libera energia, parte da qual é armazenada como energia química na forma de ATP (trifosfato de adenosina).

A glicólise pode ocorrer em condições aeróbicas e anaeróbicas, ou seja, com e sem oxigênio atmosférico. Dependendo do que ‘acontecer’ com o piruvato depois, você diferencia entre: 

• Glicólise aeróbica  : O piruvato é posteriormente decomposto no ciclo do ácido cítrico e na cadeia respiratória subsequente – em CO ₂ . 
• glicólise anaeróbica : Aqui o piruvato é reduzido a lactato (fermentação do ácido lático) ou etanol (fermentação alcoólica). 

Definição de glicólise

A via da glicólise (eng. glicólise) ou EMP representa a primeira parte da quebra da glicose, desempenhando um papel central no metabolismo energético de eucariotos e procariontes. O açúcar simples glicose é gradualmente decomposto enzimaticamente em duas moléculas de piruvato, com a energia sendo armazenada na forma de ATP. 

Nota: Você também pode se referir à glicólise como glicólise ou o caminho Emden-Meyerhof (caminho EMP). 

processo de glicólise

No metabolismo degradante ( catabólico ), macromoléculas de alta energia, como carboidratos, são gradualmente decompostas em pequenos blocos de construção (monômeros) com a ajuda de enzimas. Isto é o que acontece em nossos órgãos digestivos .

No caso da quebra de carboidratos, os monômeros são principalmente glicose. As células absorvem o açúcar simples. Uma decomposição adicional ocorre então neles. A energia liberada disso é parcialmente  armazenada em energia química na forma de moléculas de ATP .

Assim, a função da glicólise é obter energia. Seu corpo precisa de energia, por exemplo, para que você tenha força suficiente durante os esportes. Ou que seu cérebro pode memorizar o processo de glicólise.

A glicólise representa a primeira parte da degradação aeróbica e anaeróbica da glicose.A glicose é dividida aqui em dois blocos de construção C3, _piruvato , o ânion do ácido pirúvico). O equilíbrio da glicólise é de duas moléculas de ATP por molécula de glicose.

A equação de reação líquida ( balanço total) da glicólise é assim:Equação líquida (equilíbrio total) da glicólise

Glicose + 2 NAD ⁺ + 2 ADP + 2 Pi 2 Piruvato ₊  2 NADH + H ⁺ + 2 ATP + 2 H ₂ O

É bom saber: O nome ‘glicólise’ significa ‘dissolução doce’ em grego antigo: o açúcar glicose é quase ‘dissolvido’ neste processo de degradação. 

local da glicólise

O local da glicólise é o citosol  de uma célula. Com isso você quer dizer os componentes líquidos no citoplasma .

A glicólise ocorre em todas as células dos eucariotos   (plantas, animais, fungos). Mas também é  difundido  entre os procariontes (bactérias, archaea).

Em organismos superiores, como os humanos, também ocorre em todos os tipos de células. Nas plantas, também pode ser praticado nos plastídios . 

esquema de glicólise

Você pode dividir a glicólise em duas seções:

• a fase de preparação: a glicose é convertida em duas moléculas C _{3 de gliceraldeído-3-fosfato (GAP).} Aqui, a energia deve ser investida na forma de ATP. 
• e a fase de rendimento: duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são quebradas em duas moléculas de piruvato. Aqui, ganha-se o dobro de energia do que foi consumido na primeira seção. 

Aqui você encontrará uma visão geral das 10 etapas de reação da glicólise. Agora explicamos as etapas individuais da reação em detalhes abaixo: 

fase de preparação

Você também pode chamar a fase de preparação de fase de investimento em energia . Como o nome sugere, a célula inicialmente investe energia na forma de 2 moléculas de ATP. A fase preparatória, portanto, não tem praticamente nenhum benefício energético direto. No entanto, serve para converter a glicose em duas moléculas C ₃ (gliceraldeído-3-fosfato; GAP), que são necessárias na segunda parte importante da glicólise. 

Glicose +  2ATP 2GAP + 2ADP

Etapa 1: Glicose Glicose-6-Fosfato

A primeira etapa garante que a glicose seja fosforilada em glicose-6-fosfato usando uma enzima (hexoquinase). Você pode imaginar que a hexoquinase separa um grupo fosforil (-PO ₃ ^2-  ) do ATP ( trifosfato de adenosina ) e o liga à molécula de glicose por meio de uma ligação éster .

A etapa é importante para que a molécula de glicose não possa mais sair das células. Não há transportador adequado disponível.

Etapa 2: Glicose-6-Fosfato Frutose-6-Fosfato

A glicose-6-fosfato agora é rearranjada em frutose-6-fosfato por uma enzima chamada fosfoglucoisomerase .

Como o nome da enzima já diz, esse rearranjo é o que se conhece como isomerização . Glicose e frutose têm os mesmos átomos, apenas sua composição difere. 

Etapa 3: Frutose 6-fosfato Frutose 1,6-bifosfato

Na etapa seguinte, análoga à etapa 1, ocorre a fosforilação. A enzima responsável, fosfofrutoquinase, separa outro grupo fosforil de uma molécula de ATP e liga-o com frutose-6-fosfato.

Como a molécula resultante agora tem dois grupos fosfato, você pode se lembrar facilmente do nome frutose-1,6-bifosfato .

Etapa 4: Frutose 1,6-bifosfato dihidroxiacetona fosfato + gliceraldeído 3-fosfato 

Uma enzima chamada aldolase garante então que o composto C ₆ frutose-1,6-bifosfato seja agora dividido em 2 corpos C _{3 :}

• Fosfato de dihidroxiacetona  (DHAP)
• e gliceraldeído-3-fosfato (GAP).

Isso abre o anel de frutose. 

Etapa 5: Diidroxiacetona fosfato gliceraldeído-3-fosfato 

Assim como a glicose e a frutose, o fosfato de diidroxiacetona e o gliceraldeído-3-fosfato são isômeros. Na próxima etapa da reação, uma isomerase agora catalisa o rearranjo do fosfato de diidroxiacetona em gliceraldeído-3-fosfato . Esse rearranjo é importante porque o GAP é necessário para as etapas posteriores.

fase de rendimento

A fase de rendimento ou fase de produção de energia inclui uma quebra de GAP em 5 etapas para _piruvato ( corpo C3 ). No processo, são obtidas 4 moléculas de ATP e 2 moléculas de NADH.

Como você pode ver, o ganho de energia é o dobro do que foi usado na fase de preparação. 

2 GAP + 4 ADP + 2 Pi  + 2 NAD ₊ ²  piruvato + 4 ATP + 2 NADH +2H ⁺ + 2 H ₂ O

Vejamos as etapas individuais aqui também. É importante que você tenha em mente que 2 moléculas estão sempre envolvidas em cada etapa da reação. Este é o caso porque assumimos  um corpo C _{6 .}

Etapa 6: gliceraldeído-3-fosfato 1,3-bisfosfoglicerato

Primeiro, há uma oxidação (doação de elétrons) do grupo aldeído do GAP a um grupo ácido carboxílico. Os elétrons doados e íons de hidrogênio adicionais (H ⁺ ) são transferidos para o agente oxidante NAD ⁺ . Você chama a reação de redução . Isso produz o agente redutor NADH.

A enzima triosefosfadehidrogenase ( ou gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase) envolvida na reação também garante que um grupo fosfato seja transferido para o grupo ácido carboxílico.

Mas cuidado! Isso não é fosfato de moléculas de ATP. É formado o chamado anidrito ácido misto – 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG).

Etapa 7: 1,3-Bisfosfoglicerato 3-Fosfoglicerato

A fosfoglicerato quinase então catalisa a clivagem de um grupo fosfato de 1,3-bisfosfoglicerato. 3-Fosfoglicerato é formado. O grupo fosfato é transferido para uma molécula de ADP, que gera energia química na forma de ATP.

Você também se refere ao processo como fosforilação em nível de substrato . Com isso você quer dizer que um grupo fosfato de um substrato orgânico é transferido para uma molécula de ADP. A etapa libera energia, que agora é armazenada na forma de uma ligação de alta energia na molécula de ATP. Como há duas moléculas envolvidas aqui, essa reação também forma 2 moléculas de ATP.

Etapa 8: 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato

Depois disso, a fosfogliceromutase transfere um grupo fosfato do átomo C-3 do 3-fosfoglicerato para o sítio C-2. A reação de isomerização forma 2-fosfoglicerato .

Etapa 9: 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato

Na 9ª etapa, a enolase catalisa a eliminação da água (desidratação) do 2-fosfoglicerato. Isso produz o fosfoenolpiruvato de alta energia (PEP).

Etapa 10: Fosfoenolpiruvato Piruvato

Na última etapa da reação, a piruvato quinase garante que o grupo fosfato seja transferido de PEP para ADP. Isso leva a um ganho de energia de 2 moléculas de ATP. A molécula resultante é chamada de piruvato . A fosforilação da cadeia do substrato também ocorre nesta etapa.

Como você já sabe, duas moléculas de piruvato são formadas a partir de uma molécula de glicose. O piruvato é o produto final da glicólise. 

Glicólise anaeróbica e aeróbica 

Para que a glicólise continue, deve-se garantir que o equivalente de redução NAD ⁺ seja regenerado. Dependendo das condições externas, existem duas opções:

• a glicólise anaeróbica
• e glicólise aeróbica .

Se não houver oxigênio, ocorre um processo metabólico que você chama de fermentação. O piruvato é reduzido a lactato durante a fermentação lática ou  a etanol durante a fermentação alcoólica . No processo, o NADH é oxidado a NAD ⁺  , que pode então ser usado para o progresso da glicólise. Então isso é glicólise anaeróbica . 

Quando o oxigênio está presente, a regeneração do NAD ⁺  ocorre na cadeia respiratória  . O piruvato é primeiro oxidado (= oxidação do piruvato ) e depois alimentado na cadeia respiratória através do ciclo do ácido cítrico . Aqui, o oxigênio está disponível como um aceptor de elétrons. Você chama o processo de glicólise aeróbica . 

Balanço Energético da Glicólise

A glicólise forma 2 moléculas de ATP por molécula de glicose . Primeiro, na fase de preparação, 2 moléculas de ATP são “investidas” para então ganhar 2 vezes 2 moléculas de ATP na fase de rendimento. Assim, o balanço energético na glicólise é de 2 moléculas de ATP.

Sob condições aeróbicas, todas as outras vias metabólicas da respiração celular podem ser passadas, ou seja:

• oxidação do piruvato ,
• ciclo do ácido cítrico
• e cadeia respiratória.

O rendimento energético é então de 32 moléculas de ATP. No entanto, se não houver oxigênio disponível, a energia só pode ser obtida aqui por meio da glicólise. 

Regulamento de Glicólise

A glicólise garante que a energia seja fornecida. Sob condições energeticamente favoráveis, a glicose pode ser armazenada . Com o gasto de energia, compostos orgânicos complexos, como carboidratos, podem ser acumulados no metabolismo anabólico (construtivo).

Portanto, o corpo também deve regular exatamente qual via metabólica é praticada. Por exemplo, uma quebra de glicose não deve ocorrer em paralelo com o acúmulo de glicose. A reação que faz com que a glicose se acumule é chamada de gliconeogênese . 

O controle da glicólise só pode ocorrer nas reações irreversíveis, ou seja, não reversíveis. Eles aparecem na etapa 1, etapa 3 e etapa 10. A atividade das enzimas envolvidas, ou seja, hexoquinase, fosfofrutoquinase e piruvato quinase, é regulada aqui.

significado de glicólise

A glicólise desempenha um papel central no metabolismo energético catabólico. Todos os eucariotos (animais, plantas, fungos) a praticam, sendo também comum entre bactérias e arqueias. Estes últimos também têm outras formas de quebrar a glicose. 

Para algumas células, a glicólise é a única maneira de obter energia . É o caso, por exemplo, das células da medula renal ou do esperma. Da mesma forma, certas células do cérebro geram a maior parte de sua energia a partir da glicólise. Para as plantas, também, a glicólise é uma etapa de ponte durante condições de pouca luz e baixo oxigênio, como a germinação de sementes, para fornecer NADH.

O produto final da glicólise – piruvato – também é de importância central em nosso metabolismo. Serve como material de partida para alguns aminoácidos (alanina, valina e leucina) ou para a síntese de ácidos graxos. 

glicólise respiração celular 

Se houver oxigênio, a glicose pode ser completamente decomposta em dióxido de carbono. Você chama a respiração celular de ruptura completa. A glicólise é o primeiro passo.