O que a glicólise produz?

Os seres vivos, que consistem em uma ou mais células individuais, podem ser divididos em procariontes e eucariotos.

Praticamente todas as células dependem de glicose para suas necessidades metabólicas, e a primeira etapa na quebra dessa molécula é a série de reações chamadas glicolise (literalmente, "divisão de glicose"). Na glicólise, uma única molécula de glicose sofre uma série de reações para produzir um par de moléculas de piruvato e uma quantidade modesta de energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP).

O manuseio final desses produtos, no entanto, varia de tipo de célula para tipo de célula. Organismos procarióticos não participam de respiração aeróbica. Isso significa que procariontes não podem fazer uso de oxigênio molecular (O₂). Em vez disso, o piruvato sofre fermentação (respiração anaeróbica).

Algumas fontes incluem glicólise no processo de "respiração celular" em eucariotos, porque ela precede diretamente aeróbico respiração (ou seja, o ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa no

No entanto, uma vez que a glicólise é um pré-requisito da respiração aeróbia, na medida em que fornece piruvato para suas reações, é natural aprender sobre os dois conceitos ao mesmo tempo.

A glicose é um açúcar de seis carbonos que serve como o carboidrato mais importante na bioquímica humana. Os carboidratos contêm carbono (C) e hidrogênio (H) além do oxigênio, e a proporção de C para H nesses compostos é invariavelmente 1: 2.

Os açúcares são menores do que outros carboidratos, incluindo amidos e celulose. Na verdade, a glicose é muitas vezes uma subunidade repetida, ou monômero, nessas moléculas mais complexas. A glicose em si não consiste em monômeros e, como tal, é considerada um monossacarídeo ("um açúcar").

A fórmula da glicose é C₆H₁₂O₆. A porção principal da molécula consiste em um anel hexagonal contendo cinco dos átomos de C e um dos átomos de O. O sexto e último átomo C existe em uma cadeia lateral com um grupo metil contendo hidroxila (-CH₂OH).

O processo de glicolise, que ocorre na célula citoplasma, consiste em 10 reações individuais.

Normalmente não é necessário lembrar os nomes de todos os produtos intermediários e enzimas. No entanto, é útil ter uma noção firme do quadro geral. Isso não ocorre apenas porque a glicólise é talvez a reação mais relevante na história da vida na Terra, mas também porque as etapas ilustram bem uma série de eventos comuns dentro das células, incluindo a ação de enzimas durante a exotérmica (energeticamente favorável) reações.

Quando a glicose entra na célula, é abordada pela enzima hexoquinase e fosforilada (ou seja, um grupo fosfato, geralmente escrito como Pi, é anexado a ela). Isso aprisiona a molécula dentro da célula, dotando-a de uma carga eletrostática negativa.

Essa molécula se reorganiza em uma forma fosforilada de frutose, que então passa por outra etapa de fosforilação e se torna frutose-1,6-bifosfato. Essa molécula é então dividida em duas moléculas semelhantes de três carbonos, uma das quais é rapidamente transformada na outra para produzir duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato.

Esta substância é reorganizada em outra molécula duplamente fosforilada antes que a adição precoce de grupos fosfato seja revertida em etapas não consecutivas. Em cada uma dessas etapas, uma molécula de difosfato de adenosina (ADP) acontece pelo complexo enzima-substrato (o nome da estrutura formada por qualquer molécula que está reagindo e a enzima que estimula a reação até a conclusão).

Este ADP aceita um fosfato de cada uma das moléculas de três carbonos presentes. Por fim, duas moléculas de piruvato ficam no citoplasma, prontas para serem implantadas em qualquer caminho que a célula requeira ou seja capaz de hospedar.

O único reagente verdadeiro da glicólise é uma molécula de glicose. Duas moléculas de ATP e NAD + (nicotinamida adenina dinucleotídeo, um transportador de elétrons) são introduzidas durante a série de reações.

Freqüentemente, você verá o processo completo da respiração celular listado com glicose e oxigênio como reagentes e dióxido de carbono e água como produtos, junto com 36 (ou 38) ATP. Mas a glicólise é apenas a primeira série de reações que culmina na extração aeróbia de tanta energia da glicose.

Um total de quatro moléculas de ATP são produzidos nas reações que envolvem os componentes de três carbonos da glicólise - dois durante a conversão do par de moléculas de 1,3-bisfosfoglicerato em dois moléculas de 3-fosfoglicerato, e duas durante a conversão de um par de moléculas de fosfoenolpiruvato nas duas moléculas de piruvato que representam o final de glicolise. Estes são todos sintetizados via fosforilação em nível de substrato, o que significa que o ATP vem do direto adição de fosfato inorgânico (Pi) ao ADP em vez de ser formado como consequência de algum outro processar.

Dois ATPs são necessários no início da glicólise, primeiro quando a glicose é fosforilada em glicose-6-fosfato e, a seguir, duas etapas depois, quando a frutose-6-fosfato é fosforilada em frutose-1,6-bifosfato. Assim, o ganho líquido de ATP na glicólise como resultado de uma molécula de glicose passando pelo processo é duas moléculas, o que é fácil de lembrar se você associar com o número de moléculas de piruvato criada.

Além disso, durante a conversão do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-bisfosfoglicerato, duas moléculas de NAD + são reduzidas a duas moléculas de NADH, com este último servindo como fonte indireta de energia, pois participa das reações de, entre outros processos, aeróbicos respiração.

Em suma, o rendimento líquido da glicólise é, portanto, 2 ATP, 2 piruvato e 2 NADH. Isso é apenas um vigésimo da quantidade de ATP produzida na respiração aeróbica, mas porque os procariotos são geralmente muito menores e menos complexos do que os eucariotos, com demandas metabólicas menores para corresponder, eles são capazes de sobreviver apesar desta esquema.

(Outra maneira de ver isso, é claro, é que a falta de respiração aeróbica nas bactérias evitou que evoluíssem para criaturas maiores e mais diversas, para o que importa.)

Em procariotos, uma vez que a via da glicólise é concluída, o organismo joga quase todas as cartas metabólicas que possui. O piruvato pode ser metabolizado posteriormente em lactato via fermentação, ou respiração anaeróbica. O objetivo da fermentação não é produzir lactato, mas regenerar o NAD + do NADH para que possa ser usado na glicólise.

(Observe que isso é diferente de fermentação de álcool, em que o etanol é produzido a partir do piruvato sob a ação da levedura.)

Nos eucariotos, a maior parte do piruvato entra no primeiro conjunto de etapas da respiração aeróbica: o ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) ou ciclo do ácido cítrico. Isso ocorre dentro do mitocôndria, onde o piruvato é convertido no composto de dois carbonos acetil coenzima A (CoA) e dióxido de carbono (CO₂).

O papel deste ciclo de oito etapas é produzir mais portadores de elétrons de alta energia para as reações subsequentes - 3 NADH, um FADH₂ (redução do dinucleotídeo flavina adenina) e um GTP (trifosfato de guanosina).

Quando estes entram na cadeia de transporte de elétrons na membrana mitocondrial, um processo chamado fosforilação oxidativa desloca os elétrons desses transportadores de alta energia para moléculas de oxigênio, com o resultado final sendo a produção de 36 (ou possivelmente 38) moléculas de ATP por molécula de glicose "a montante".

A eficiência e rendimento muito maiores do metabolismo aeróbio explica essencialmente todas as diferenças básicas hoje entre procariontes e eucariotos, com o anterior precedendo, e acreditando-se que tenha dado origem ao, último.