Glicólise

Por Débora Carvalho Meldau
A glicólise (palavra derivada do grego glyks, que significa “doce”, e lysis, eu significa “quebra”) é uma via central quase universal do catabolismo da glicose. É a via através da qual, em grande parte das células, ocorre o maior fluxo de carbono.

Em determinados tecidos e tipos celulares de mamíferos (medula óssea, os eritrócitos, cérebro, entre outros) a glicose, por meio da glicólise é a principal, quando não a única, fonte de energia metabólica. Uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações catalisadas por enzimas para liberar duas moléculas de piruvato. Durante as reações sequenciais da glicólise parte da energia livre liberada da glicose é convertida na forma de ATP.

Esta via foi a primeira a ser elucidada. Desde a descoberta de Eduard Buchner (em 1987) da fermentação que ocorre em extratos de células rompidas de levedura até o reconhecimento claro por Fritz Lipmann e Herman Kalckar (1941) do papel metabólico dos compostos de alta energia como o ATP, as reações da glicólise em extrato de levedura e de músculo foram o centro da pesquisa bioquímica.

A glicólise possui seis átomos de carbono e sua divisão em duas moléculas de piruvato, cada uma com três átomos de carbono, ocorre numa sequência de 10 passos, sendo que os cinco primeiros constituem a via preparatória. Já as cinco últimas fases constituem a fase de pagamento.

Fase Preparatória

  • 1. Fosforilação da glicose: neste passo inicial, a glicose é ativada para as reações subsequentes pela sua fosforilação em C-6 para liberar a glicose-6-fosfato; o doador do fosfato é o ATP. Esta reação é irreversível sob as condições intracelulares e é catalisada pela enzima hexoquinase.
  • 2. Isomerização da glicose: neste segundo passo, a glicose-6-fosfato sofre catalise reversível da enzima fosfoexose isomerase, transformando-se em frutose-6-fosfato.
  • 3. Fosforilação da frutose-6-fosfato: a enzima fosfofrutoquinase-1 catalisa a transferência de um grupo fosfato do ATP para a frutose-6-fosfato para liberar a frutose-1,6-difosfato, sendo essa uma reação irreversível a nível celular.
  • 4. Clivagem da frutose-1,6-difosfato em duas trioses: a enzima frutose-1,6-biofosfato aldolase, catalisa a condensação reversível de grupos aldol. A frutose-1,6-difosfato é quebrada para liberar duas trioses fosfato diferentes, o gliceraldeído-3-fosfato, uma aldose e a dihidroxiacetona fosfato, uma cetose.
  • 5. Interconversão das trioses fosfato: apenas uma das trioses fosfato formada pela aldose (gliceraldeído-3-fosfato) pode ser diretamente degradada nos passos subseqüentes da glicólise. Já o produto dihidroxiacetona fosfato, é rápida e reversivelmente convertida em gliceraldeído-3-fosfato pela quinta enzima da seqüência glicolítica a triose fosfato isomerase. Esta reação encerra a fase preparatória da glicólise.

Fase de Pagamento

  • 6. Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-difosfoglicerato: este e o primeiro passo da fase de pagamento da glicólise, onde ocorre a conversão do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-difosfoglicerato, catalisado pelo gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. É a primeira das duas reações conservadoras de energia da glicólise e que leva à formação de ATP. O grupo aldeído do gliceraldeído-3-fosfato é desidrogenado em um anidrido de ácido carboxílico como o ácido fosfórico, o acilfosfato. O receptor do hidrogênio é a coenzima NAD+ (forma oxidada da nicotinamina adenina dinucleotídeo). A redução do NAD+ ocorre pela transferência enzimática de um íon hidreto (H-) do grupo aldeído para liberar a coenzima reduzida NADH. Este, por sua vez, precisa ser reoxidado até NAD+, pois as células possuem um número limitado de NAD+.
  • 7. Transferência do fosfato do 1,3-difosfoglicerato para o ADP: a enzima fosfogliceratoquinase transfere o grupo fosfato de alta energia do grupo carboxila do 1,3-biofosfoglicerato para o ADP, formando ATP e 3-fosfoglicerato. É irreversível nas condições celulares.
  • 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. O íon Mg+2 é essencial para esta reação.
  • 9. Desidratação do 2-fosfoglicerato para fosfoenolpiruvato: a segunda reação glicolítica que gera um composto com alto potencial de transferência de grupo fosfato é catalisado pela emolase. Essa enzima promove a remoção reversível de uma molécula de água do 2-fofoglicerato para liberar fosfoenolpiruvato.
  • 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 pelo piruvato quinase. Nesta reação, a fosforilação em nível do substrato, o produto piruvato aparece primeiro na sua forma enol. Entretanto, esta forma tautomeriza-se rapidamente para liberar a forma ceto do piruvato, forma que predomina em pH 7,0. Essa reação é irreversível em condições intracelulares.

Fontes:
http://www.dbio.uevora.pt/jaraujo/biocel/glicolise.htm
(1) http://www.btinternet.com/~n.j.f/olympicsr/VirtualSchool.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Glicólise
Lehninger Princípios da Bioquímica – David L. Nelson, Michel M. Cox. 3 edição, 2002.