O que é necessário para o início da glicólise?

Glicolise é o processo de derivar energia na forma de ATP (trifosfato de adenosina) da molécula de açúcar de seis carbonos glicose (C₆H₁₂O₆). Esta série de dez reações de fogo rápido ocorre em todas as células da natureza. Em organismos unicelulares, como bactérias, quase sempre é a única fonte de energia celular.

Em organismos multicelulares como animais, plantas e fungos que possuem o equipamento celular para usar o oxigênio em suas reações, a glicólise é apenas a primeira etapa da respiração celular. Por molécula de glicose, a respiração celular como um todo produz 36 a 38 ATP, e a glicólise por si só produz apenas dois ATP.

Depois que uma molécula de glicose se difunde em uma célula através da membrana celular, ela tem um par de grupos fosfato ligados a ela durante o processo de rearranjo. Ele é então dividido em dois, e as moléculas idênticas de três carbonos resultantes eventualmente se tornam piruvato. O ganho líquido da glicólise é de dois ATP.

Em um nível mais granular, a glicólise é a extração de energia mantida nas ligações das moléculas de glicose por o uso dessa energia pela célula, com o custo da molécula de glicose sendo dividido em algo senão.

Todas as dez reações diferentes da glicólise requerem suas próprias reações especializadas enzimas, que são proteínas que aceleram muito as reações dentro das células. A célula pode controlar a velocidade da glicólise e, portanto, a taxa de disponibilidade de energia, tornando certas enzimas mais ou menos disponíveis.

Apenas a glicose é necessária como reagente no início da glicólise, mas ao longo do caminho, dois ATPs devem ser fornecidos para levar o processo ao seu ponto médio. Depois que a molécula é dividida, o processo requer um fornecimento constante de NAD⁺ para prosseguir.

Notavelmente, o oxigênio é não necessária para a glicólise e, na sua ausência, a glicólise pode ser mantida por fermentação. Este processo converte o piruvato em lactato e, ao fazê-lo, fornece o tão necessário NAD⁺ à glicólise por meio da conversão de NADH₂.

Quando a glicose entra em uma célula, ela é fosforilada (ou seja, tem um fosfato ligado por uma enzima). É então reorganizado em outro açúcar de seis carbonos, frutose. Esta molécula é fosforilada uma segunda vez em um átomo de carbono diferente, ponto no qual a primeira fase da glicólise está completa.

Isso geralmente é chamado de "fase de investimento" da glicólise, porque embora o resultado geral seja o fornecimento de energia, a célula deve primeiro sofrer uma perda modesta. Os dois ATP necessários para fornecer fosfatos nesta fase são, portanto, um investimento, mas que sempre compensa.

No início do chamado "fase de retorno," a molécula de frutose duplamente fosforilada com seis carbonos é dividida em duas moléculas de três carbonos muito semelhantes, cada uma com seu próprio grupo fosfato; tudo de um é rapidamente convertido no outro, gliceraldeído-3-fosfato.

As moléculas agora idênticas são reorganizadas e fosforiladas e reorganizadas novamente algumas vezes em piruvato (C₃H₄O₃). Nas reações finais, que requerem NAD⁺, as moléculas gêmeas abrem mão de seus fosfatos em nome de ATP, o que significa que essa fase produz quatro ATP. Assim, a glicólise produz dois ATPs globais após contabilizar os dois ATP "gastos" na primeira fase.

No final, os produtos da glicólise são o piruvato, NADH₂, dois átomos de hidrogênio liberados e ATP. Uma vez que o produto inicial é apenas glicose e ATP aparece mais tarde, a equação geral para glicólise é:

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP + 2 NAD + 2 C₃H₄O₃ + 4 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

O piruvato então segue para a mitocôndria por respiração aeróbica se oxigênio suficiente estiver presente (o que em humanos está na maioria das vezes), mas permanece no citoplasma para fermentação para lactato se o nível de oxigênio for insuficiente.