Característica geral da glicólise
A glicólise é a degradação sequencial de uma molécula de glicose (6 átomos de carbono) em duas moléculas de piruvato (de 3 átomos de carbono cada). O processo ocorre no citoplasma e inclui 10 reações enzimáticas. A α-D-glicose é utilizada como substrato.
O destino posterior do piruvato determina o tipo de glicólise:
- Glicólise aeróbia — na presença de oxigênio, o piruvato é transportado para as mitocôndrias, onde sofre descarboxilação oxidativa a acetil-CoA, em seguida entra no ciclo de Krebs, e os cofaktores reduzidos NADH e FADH₂ são oxidados na cadeia transportadora de elétrons (CTE).
- Glicólise anaeróbia — na ausência de oxigênio, o piruvato é reduzido a lactato (fermentação lática). A fermentação alcoólica não é considerada na bioquímica humana.
Fase preparatória (reações 1–5)
A primeira etapa requer gasto de energia: 2 moléculas de ATP são consumidas. O objetivo é obter duas fosfotrioses simétricas.
- Fosforilação da glicose no 6º átomo de carbono com a formação de glicose-6-fosfato. Enzima — hexoquinase (no fígado — glicoquinase). 1 ATP é consumido. A fosforilação retém a glicose dentro da célula.
- Isomerização da glicose-6-fosfato (aldose) em frutose-6-fosfato (cetose). Enzima — fosfoglicose isomerase. Apenas o tipo de açúcar é alterado.
- Segunda fosforilação com a formação de frutose-1,6-bisfosfato. Enzima — fosfofrutoquinase-1 (enzima reguladora chave). 1 ATP é consumido.
- Clivagem aldolítica da molécula em duas fosfotrioses — di-hidroxiacetona fosfato e gliceraldeído-3-fosfato. Enzima — aldolase.
- Isomerização do di-hidroxiacetona fosfato em gliceraldeído-3-fosfato. Enzima — triose fosfato isomerase. Duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato entram nas reações seguintes.
Fase de rendimento energético (reações 6–10)
Na segunda etapa, o ATP é sintetizado por meio de fosforilação ao nível do substrato.
- Fosforilação oxidativa do gliceraldeído-3-fosfato com a participação de NAD⁺ e fosfato inorgânico. Enzima — gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. Formam-se 1,3-bisfosfoglicerato e NADH.
- Transferência do grupo fosfato do 1,3-bisfosfoglicerato para o ADP. Enzima — fosfoglicerato quinase. Formam-se ATP e 3-fosfoglicerato.
- Transferência intramolecular de fosfato da 3ª para a 2ª posição. Enzima — fosfoglicerato mutase (o nome do substrato não muda, a posição do grupo é alterada).
- Desidratação do 2-fosfoglicerato com a formação de fosfoenolpiruvato. Enzima — enolase.
- Transferência do grupo fosfato para o ADP com a formação de piruvato e ATP. Enzima — piruvato quinase.
Diferenças entre as vias aeróbia e anaeróbia
Em condições aeróbias, o NADH formado na 6ª reação transporta prótons e elétrons para as mitocôndrias através de mecanismos de lanzadeiras e gera 2,5 ATP na CTE (pelo esquema antigo — 3 ATP).
Em condições anaeróbias, a CTE não funciona, e o NADH deve ser reoxidado no citoplasma, caso contrário a 6ª reação da glicólise irá parar. Para isso, a 11ª reação é adicionada: a redução do piruvato a lactato pela enzima lactato desidrogenase com o uso de NADH. O NAD⁺ necessário para a continuação da glicólise é regenerado.
Cálculo do rendimento energético
Glicólise aeróbia (glicose → 2 piruvatos):
- Gastos da fase preparatória: −2 ATP.
- Para cada fosfotriose: 2,5 ATP (NADH na CTE) + 1 ATP (fosfoglicerato quinase) + 1 ATP (piruvato quinase) = 4,5 ATP.
- Para duas trioses: 4,5 × 2 = +9 ATP.
- Resultado: 9 − 2 = +7 ATP (pelo esquema antigo — +8 ATP).
Glicólise anaeróbia (glicose → 2 lactatos):
- Gastos: −2 ATP.
- O NADH é consumido na redução do piruvato e não participa da síntese de ATP.
- Fosforilação ao nível do substrato: 2 × (1 + 1) = +4 ATP.
- Resultado: 4 − 2 = +2 ATP.
Pontos-chave
- A glicólise consiste em 10 reações e ocorre no citoplasma de todas as células do organismo.
- A fase preparatória requer um gasto de 2 ATP para a ativação da glicose e formação da frutose-1,6-bisfosfato.
- As enzimas reguladoras da glicólise são a hexoquinase, a fosfofrutoquinase-1 e a piruvato quinase.
- A diferença entre a glicólise aeróbia e anaeróbia é determinada pelo destino do piruvato e do NADH, e não pelas reações de degradação da glicose.
- A glicólise anaeróbia inclui a 11ª reação — a redução do piruvato a lactato com a regeneração de NAD⁺.
- O rendimento energético da glicólise aeróbia até piruvato é de +7 ATP, e da anaeróbia, de +2 ATP.
- Em condições aeróbias, o piruvato é subsequentemente oxidado a acetil-CoA e entra no ciclo de Krebs com a formação de NADH e FADH₂ para a CTE.
- A fosforilação ao nível do substrato ocorre nas reações da fosfoglicerato quinase e da piruvato quinase.