Glicólise e o Catabolismo de Hexoses

Glicólise e o Catabolismo de Hexoses

1. Nos vegetais superiores e nos animais a glicose tem TRÊS destinos principais:

   • 1. Pode ser armazenada (como um polissacarídio ou como sacarose);
     • 2. Pode ser oxidada a compostos de três átomos de carbono (piruvato), através da glicólise;
       • 3. Pode ser oxidada a pentoses, através da via das pentoses fosfato (ou via de fosfogliconato).

2. Na GLICÓLISE uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações catalizadas por enzimas para liberar duas moléculas de piruvato (3C).

   • Durante as reações sequeciais da glicólise parte da energia livre liberada da glicose é conservada na forma de ATP.
     • Em certos tecidos e tipos celulares de mamíferos (eritrócitos, medula renal, cérebro e esperma, por exemplo), a glicose, através da glicólise, é a principal, ou mesmo a única, fonte de energia metabólica.
   • Uma visão geral: a glicólise é dividida em duas fases: A glicose tem 6C e sua divisão em duas moléculas de piruvato (3C), ocorre em uma sequencia de 10 passos e os cinco primeiros são a FASE PREPARATÓRIA.
     • Na fase preparatória a energia do ATP é investida, aumentando o conteúdo de energia livre dos intermediários, e as cadeias carbônicas de todas as hexoses metabolizadas são convertidas em um produto comum, o gliceraldeído-3-fosfato.
       • O ganho energético provém da FASE DE PAGAMENTO da glicólise.
         • A maior parte dessa energia é conservada pela fosforilação acoplada de 4 moléculas de ADP para ATP. O produto líquido são duas moléculas de ATP por molécula de glicose empregada, uma vez que 2 moléculas de ATP foram investidas na fase anterior.
         • Nas reações sequenciais da glicólise três tipos de transformações químicas são particularmente notáveis: 1. Degradação do esqueleto carbônico da glicose para produzir piruvato, 2. fosforilação de ADP a ATP pelos compostos de fosfato de alta energia formados durante a glicólise, 3. a transferência de átomos de hidrogênio ou elétrons para o NAD+, formando NADH.
           • O destino do produto, o piruvato, depende do tipo de célula e das circunstâncias metabólicas.
             • Destinos do piruvato:
               • O piruvato é oxidado, com perda do seu grupo carboxila como CO2, para liberar o grupo acetila da acetil-coenzima A, a qual é então totalmente oxidada a CO2 pelo ciclo do ácido cíclico.
               • O piruvato é reduzido a lactato através da chamada via da fermentação do ácido lático.
                 • O lactato formado por músculos ativos de vertebrados pode ser reciclado; ele é transportado pelo sangue até o fígado, onde é convertido em glicose, durante o período de recuperação da atividade muscular intensa - através da GLICONEOGÊNESE.
                   • O ciclo de reações que inclui a transformação da glicose em lactato no músculo e a reconversão deste em glicose no fígado é chamado de CICLO DE CORI.
               • O piruvato é metabolizado em etanol através da fermentação alcoólica, fermentação do etanol ou, simplesmente, fermentação do álcool.

3. Passo 1. FOSFORILAÇÃO DA GLICOSE - a glicose é ativada para as reações subsequentes pela sua fosforilação em C-6 para liberar glicose-6-fosfato; o doador de fosfato é o ATP.

   • Irreversível sob condições intracelulares, catalizada pela hexoquinase.
   • Passo 2. CONVERSÃO DA GLICOSE-6-FOSFATO EM FRUTOSE-6-FOSFATO.
     • Passo 3. FOSFORILAÇÃO DA FRUTOSE-6-FOSFATO EM FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO.
       • Reação irreversível nas condições celulares.
       • Passo 4. CLIVAGEM DA FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO.
         • Passo 5. a INTERCONVERSÃO DAS TRIOSES FOSFATO - apenas uma das trioses fosfato formada pela aldose - a gliceraldeído-3-fosfato - pode ser diretamente degradada nos passos seguintes da glicólise. Entretanto, o outro produto, a diidroxiacetato fosfato, é rápida e REVERSIVELMENTE convertida em gliceraldeído-3-fosfato.
           • Esta reação completa a fase preparatória da glicólise.
           • A fase de pagamento da glicólise inclui os passos de fosforilação conservadores da energia, nos quais parte da energia livre contida na molécula da glicose é conservada na forma de ATP. Uma molécula de glicose libera 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato; na segunda fase da glicólise as duas moléculas derivadas da glicose seguem o mesmo caminho metabólico. A conversão das duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato em 2 moléculas de piruvato pe acompanhada pela formação de 4 moléculas de ATP.
             • Passo 6. OXIDAÇÃO DO GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO EM 1,3-BIFOSFOGLICERATO - é o primeiro passo da fase de pagamento da glicólise.
               • O receptor de hidrogênio na reação catalizada pelo gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase é a coenzima NAD+.
               • Passo 7. TRANSFERÊNCIA DO FOSFATO DO 1,3-BIFOSFOGLICERATO PARA O ADP.
                 • Passo 8. CONVERSÃO DO 3-FOSFOGLICERATO EM 2-FOSFOGLICERATO - a enzima fosfoglicerato mutase catalisa a transferência REVERSÍVEL do grupo fosfato entre C-2 e C-3 do glicerato. Reação envolve a participação de MG2+.
                   • Passo 9. DESIDRATAÇÃO DO 2-FOSFOGLICERATO PARA FOSFOENOLPIRUVATO -
                     • Embora o 2-fosfoglicerato e o fosfoenolpiruvato contenham, cada um, perto da mesma quantidade TOTAL de energia, a saída da molécula de água do 2-fosfoglicerato provoca a redistribuição da energia interna da molécula.
                     • Passo 10. TRANSFERÊNCIA DO GRUPO FOSFATO DO FOSFOENOLPIRUVATO PARA O ADP - o último passo na glicólise é a transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, catalisada pela PIRUVATO QUINASE (requer K+ e Mg2+ ou Mn2+).

4. A PFK-1 funciona como uma válvula, regulando o fluxo de carbono através da glicólise; aumentando a atividade desta enzima aumenta-se o fluxo global através desta via.

   • A velocidade dessa reação não é limitada pela disponibilidade do substrato, mas apenas pela atividade da enzima.
     • Esses passos limitantes da velocidade são reações muito exergônicas e, nas condições celulares, essencialmente irreversíveis.