Glicólise

Definição de Glicólise

A glicólise (a partir de glicose, um termo mais antigo para a degradação da glucose +-lise) é a via metabólica que converte a glicose C₆ H₁₂ O_6, em piruvato, _CH3 COCOO ^– + H ^+.

A energia livre liberada nesse processo é usado para formar o ATP compostos de alta energia ( trifosfato de adenosina ) e NADH (nicotinamida adenina dinucleótido reduzido).

A glicólise é uma série de reações pelas quais a glicose de seis carbonos é convertida em dois cetoácidos de três carbonos (piruvato).

A glicólise é o primeiro passo na quebra da glicose para extrair energia para o metabolismo celular. A glicólise consiste em uma fase que requer energia, seguida por uma fase de liberação de energia.

A glicólise é um processo no qual a glicose (açúcar) é parcialmente decomposta pelas células em reações enzimáticas que não precisam de oxigênio. A glicólise é um método que as células usam para produzir energia.

Quando a glicólise está ligada a outras reações enzimáticas que usam oxigênio, uma quebra mais completa da glicose é possível e mais energia é produzida.

O que é glicólise?

A glicólise é um processo biológico complexo que ocorre para converter a glicose em piruvato a fim de fornecer energia para cada célula viva.

Uma vez que o ciclo da glicólise envolve a conversão do açúcar no sangue em um ânion de ácido pirúvico (piruvato), a glicólise também é conhecida como ciclo do ácido cítrico.

Como esse evento também envolve a liberação de energia livre, é considerado uma reação termodinâmica.

O resultado final é a síntese de adenosina-5′-trifosfato (ATP) e dinucleotídeo adenina nicotinamida reduzido (NADH), dois nucleotídeos que são componentes-chave do DNA e importantes para o funcionamento metabólico adequado.

Embora a glicólise seja um exemplo simples de respiração e fermentação celular anaeróbica, existem dez etapas reativas que envolvem várias enzimas catalisadoras e compostos intermediários.

As moléculas de glicose, ou açúcar simples, são convertidas em piruvato, que fornece energia às células, durante a glicólise

O primeiro evento a ocorrer na glicólise usa a energia fornecida pelas enzimas hexoquinase glicólise para converter uma molécula de açúcar (glicose) com seis átomos de carbono em dois compostos contendo três átomos de carbono, ou glicose 6-fosfato. Essa substância então sofre um rearranjo molecular para “lactato”, ou produzir um ânion de ácido lático. O “retorno” pelo consumo de energia na fase inicial da glicólise é a produção subsequente de dois dinucleotídeos adenina nicotinamida (NADs), seguido por uma ligação do grupo fosfato a cada molécula de 3 carbonos, que gera 1,3-bisfosfoglicerato. Enquanto isso, o hidrogênio na reação é usado para reduzir o NAD, gerando NADH.

Finalmente, a enzima glicólise piruvato quinase é usada para produzir dois ATPs para cada molécula de glicose envolvida na reação glicolítica.

A glicólise faz parte da respiração aeróbica, e a glicose-6-fosfato é quebrada para gerar trifosfato de adenosina (ATP)

A glicólise é uma via metabólica básica que provavelmente evoluiu há bilhões de anos. No entanto, embora ocorra em quase todos os organismos vivos, ocorre com variações.

Por exemplo, embora a glicose seja o trampolim comum para lançar a glicólise, outros monossacarídeos podem ser trazidos para a reação.

Além disso, o lactato não é o único subproduto possível da glicólise, como evidenciado pela fabricação de dióxido de carbono e etanol quando a levedura de cerveja sofre fermentação.

Finalmente, nem todo o carbono é necessariamente convertido em piruvato e pode ser usado para promover outras vias relacionadas ao carbono.

A glicólise disfuncional também ocorre.

Por exemplo, as células cancerosas freqüentemente exibem um ciclo glicolítico até 200 vezes maior do que a taxa de células normais. Conhecida como efeito Warburg, essa aceleração pode ocorrer devido a uma abundância de enzimas hexoquinase, ou uma deficiência de oxigênio por falta de fluxo sanguíneo para o local. Um distúrbio semelhante no metabolismo da glicose é visto na doença de Alzheimer. No entanto, isso é mais provavelmente causado por um acúmulo de proteínas específicas que interferem na fosforilação.

Glicólise – Glicose

A glicose é o principal substrato para as reações energéticas, sendo a glicólise o principal processo de utilização energética da glicose, presente em todos os seres vivos, desde a mais antiga e simples bactéria até o mais recente e complexo organismo multicelular.

A glicólise, entretanto, é um processo essencialmente anaeróbico, com o metabolismo aeróbico produzindo quase vinte vezes mais energia para os processos metabólicos intracelulares. Desta forma, o ciclo de Krebs e a Cadeia respiratória correspondem à seqüência natural do metabolismo da glicose e dos demais compostos energéticos (ácidos graxos e aminoácidos).

A glicólise, também conhecida como via de Embden-Meyerhof, é a primeira via metabólica da molécula de glicose e outras hexoses. Todos os seres vivos (a exceção dos vírus) realizam, invariavelmente, a glicólise seja em condições de aerobiose ou de anaerobiose, com as enzimas glicolíticas presentes no citoplasma.

Primariamente, a glicólise é um processo anaeróbio onde se observa a formação de um produto final estável (lactato) e em condições de aerobiose, o metabolismo da glicose prossegue com as demais vias produtoras de energia (ciclo de Krebs e cadeia respiratória) mas somente se a célula possuir mitocôndrias funcionais, uma vez que esses processos são todos intramitocondriais.

A glicólise ocorre em uma seqüência enzimática de 11 reações, divididas em duas fases:

A primeira fase vai até a formação de duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato caracteriza-se como uma fase de gasto energético de 2 ATPs nas duas fosforilações que ocorrem nesta fase; A segunda fase caracteriza-se pela produção energética de 4 ATPs em reações oxidativas enzimáticas independentes de oxigênio, utilizando o NADH como transportador de hidrogênios da reação de desidrogenação que ocorre. O rendimento energético líquido final do metabolismo anaeróbio da glicose, portanto é de somente 2ATPs.

Em condições de aerobiose, porém, o piruvato não é reduzido e sim oxidado nas mitocôndrias pelo complexo enzimático piruvato-desidrogenase (também chamado piruvato-descarboxilase) havendo a formação de acetil-CoA e a liberação de uma molécula de CO2 por cada piruvato oxidado. É formado, também, um NADH na reação de desidrogenação, indo para a cadeia respiratória, uma vez que já está dentro das mitocôndrias.

É importante observar que, sendo oxidado o piruvato, o NADH (produzido na glicólise) que seria utilizado para sua redução, é poupado o que possibilita que os elétrons por ele transportado, possam penetrar na mitocôndrias e convertidos em ATP, em última análise, na cadeia respiratória.

A primeira fase da glicólise é uma fase de gasto energético onde os produtos formados são mais energéticos que a glicose. A segunda fase, resgata a energia investida e libera parte da energia contida na molécula de glicose. As reações irreversíveis impedem a reversão do processo e a liberação de glicose para o meio extra-celular.

A neoglicogênese precisará “diblar” essas reações irreversíveis para gerar glicose. As enzimas desta via metabólica permitirão justamente nessa reversibilidade.

O que é glicólise aeróbia?

A glicólise aeróbica é o primeiro dos três estágios que constituem a respiração celular aeróbica. A respiração celular é o processo que ocorre em todas as células para liberar a energia armazenada nas moléculas de glicose. Existem duas formas de respiração celular, aeróbica e anaeróbica, o que significa que requer oxigênio e não requer oxigênio.

Todos os organismos vivos precisam de energia para sobreviver. Essa energia é recebida por meio dos alimentos, que para as plantas também inclui a energia captada do sol.

Qualquer que seja a forma de alimento ingerida pelo organismo, ele é convertido em carboidratos, principalmente glicose. Durante a respiração celular, a glicose é convertida em dióxido de carbono e água com energia sendo liberada para a célula. Quebrar as moléculas de glicose é uma reação de oxidação, então o oxigênio é necessário para que o processo prossiga.

Os três estágios da respiração aeróbia são: a glicólise aeróbia, o ciclo de Krebs e o sistema de transporte de elétrons.

Durante cada estágio, ocorrem várias reações químicas que formam o processo geral da respiração celular. O resultado da glicólise aeróbia é que a molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de piruvato, ou ácido pirúvico, que são quebradas posteriormente no ciclo de Krebs, e duas moléculas de água.

A energia que é liberada pela respiração celular não acontece de uma vez. Na verdade, parte da energia é liberada em cada um dos três estágios principais. Quando a energia é liberada da molécula de glicose, ela não é liberada como energia livre. A energia é armazenada em moléculas de trifosfato de adenosina (ATP), que são moléculas de armazenamento de energia de curto prazo que são facilmente transportadas dentro e entre as células.

A produção de energia começa durante a glicólise aeróbica. Durante este processo, duas das 36 moléculas de ATP totais são criadas.

Todos os estágios da respiração celular são compostos de uma série de reações químicas complexas. A glicólise aeróbica é, na verdade, composta de vários estágios diferentes pelos quais a molécula de glicose se move. A energia necessária para produzir as oito moléculas de ATP é liberada em diferentes estágios do processo.

Durante a glicólise aeróbica, duas moléculas de ATP são inicialmente usadas para tornar a molécula de glicose suficientemente reativa. A molécula de glicose é fosforilada, o que significa que as moléculas de fosfato são adicionadas à molécula de glicose a partir das moléculas de ATP. Depois que a glicose foi fosforilada, ela se divide de uma molécula de açúcar de seis carbonos em duas moléculas de açúcar de três carbonos. Os átomos de hidrogênio são removidos dos três açúcares de carbono resultantes e dois fosfatos são perdidos de cada um, formando quatro novas moléculas de ATP. Depois que a glicose passou por todas essas etapas, o resultado final são duas três moléculas de piruvato de carbono, duas moléculas de água e duas moléculas de ATP.

O que é glicólise anaeróbica?

A glicólise anaeróbica é um processo metabólico no qual a glicose, uma molécula de açúcar, é decomposta sem o uso de oxigênio. Como a glicólise aeróbica, que metaboliza a glicose na presença de oxigênio, ela produz energia para as células. A quebra da glicose sem usar oxigênio também produz lactato, entretanto, e quando o processo é prolongado, geralmente leva à acidose láctica, que é uma diminuição no nível de pH do sangue. Geralmente é aliviado quando os níveis normais de oxigênio retornam à célula e a glicólise aeróbica assume o controle.

Normalmente, a glicólise anaeróbica ocorre nas células musculares durante a atividade física vigorosa. Quando a necessidade de energia para uma determinada ação não é atendida adequadamente por meios aeróbicos, as células musculares processam a glicose sem o uso de oxigênio para produzir energia rapidamente. Eventualmente, o tecido circundante é inundado com lactato e a atividade muscular geralmente diminui.

À medida que a concentração de lactato aumenta no sangue, ele é lentamente convertido de volta em glicose no fígado com a ajuda de oxigênio. A conversão de glicose em lactato e lactato de volta em glicose é chamada de Ciclo de Cori, que foi descrito por Carl e Gerty Cori nas décadas de 1930 e 1940.

Certas células e tecidos convertem glicose em lactato, mesmo na presença de oxigênio, incluindo glóbulos vermelhos e células da retina. Como as primeiras células tiveram que prosperar em condições sem oxigênio, as vias metabólicas, como a glicólise anaeróbica, evoluíram para produzir energia. As células que não possuem mitocôndrias também costumam usar esse processo.

Normalmente, a glicólise produz duas moléculas de piruvato a partir de uma molécula de glicose, bem como uma molécula chamada NADH. Cada molécula de piruvato é geralmente convertida em acetato e então processada no ciclo do ácido cítrico para formar dióxido de carbono e água, enquanto o NADH é oxidado em NAD + pela passagem de seus elétrons para uma molécula de oxigênio na mitocôndria. NAD + é um aceptor de elétrons necessário no processo de glicólise e sem ele, a glicólise pararia.

Em condições anaeróbicas, a molécula de oxigênio necessária para aceitar o elétron do NADH geralmente está ausente, o que força a célula a encontrar outro aceptor de elétrons. A molécula que cumpre esse papel é normalmente o lactato, que é a forma reduzida do piruvato. Uma enzima chamada lactato desidrogenase catalisa a reação que converte o piruvato em lactato. No processo, o NADH doa seu elétron ao piruvato e é convertido em NAD +, que é então reciclado para uso na glicólise.

Fonte: www.ncbi.nlm.nih.gov/www.ucs.br/www.cancer.gov/www.bbc.co.uk/www.wisegeek.org/csun.edu/www.sciencedirect.com/www.news-medical.net/www.cliffsnotes.com/bio.libretexts.org