Que efeitos podem inibir a glicólise?

Glicolise é um processo metabólico universal entre os seres vivos do mundo. Esta série de 10 reações no citoplasma de todas as células converte a molécula de açúcar de seis carbonos glicose em duas moléculas de piruvato, duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH.
Aprenda sobre glicólise.

Dentro procariontes, que são os organismos mais simples, a glicólise é realmente o único jogo do metabolismo celular da cidade. Esses organismos, quase todos consistindo em uma única célula com relativamente poucos conteúdos, têm limitações necessidades metabólicas, e a glicólise é suficiente para permitir que eles prosperem e se reproduzam na ausência de concorrentes fatores. Eucariotos, por outro lado, estenda a glicólise como uma espécie de aperitivo necessário antes que o prato principal da respiração aeróbica entre em cena.

As discussões sobre a glicólise freqüentemente se centram nas condições que a favorecem, por exemplo, substrato adequado e concentração de enzima. Mencionadas com menos frequência, mas também importantes, são coisas que podem ser planejadas

A glicose é um açúcar de seis carbonos com a fórmula C₆H₁₂O₆. (Curiosidades divertidas sobre biomoléculas: cada carboidrato - seja um açúcar, um amido ou uma fibra insolúvel - tem a fórmula química geral C_NH_2NO_N.) Tem massa molar de 180 g, semelhante aos aminoácidos mais pesados ​​em termos de tamanho. É capaz de se difundir livremente para dentro e para fora da célula através da membrana plasmática.

A glicose é um monossacarídeo, o que significa que não é produzida pela combinação de açúcares menores. A frutose é um monossacarídeo, enquanto a sacarose ("açúcar de mesa") é um dissacarídeo formado a partir de uma molécula de glicose e uma molécula de frutose.

Notavelmente, a glicose está na forma de um anel, representado como um hexágono na maioria dos diagramas. Cinco dos seis átomos do anel são glicose, enquanto o sexto é oxigênio. O carbono número 6 encontra-se em um metil (- CH₃) grupo fora do ringue.

A fórmula completa para a soma das 10 reações da glicólise é:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD⁺ + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH₃(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺

Em palavras, isso significa que uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de glicose, gerando 2 ATP e 2 NADH (a forma reduzida de nicotinamida adenina dinucleotídeo, um "portador de elétrons" comum em bioquímica).

Observe que nenhum oxigênio é necessário. Embora o piruvato quase invariavelmente passe a ser consumido em etapas aeróbicas da respiração, a glicólise ocorre em organismos aeróbicos e anaeróbicos.

A glicólise é classicamente dividida em duas partes: uma "fase de investimento", que requer 2 ATP (trifosfato de adenosina, a "energia moeda "das células) para moldar a molécula de glicose em algo com uma grande quantidade de energia potencial e uma" recompensa "ou" colheita " fase, na qual 4 ATP são gerados através da conversão de uma molécula de três carbonos (gliceraldeído-3-fosfato, ou GAP) em outra, piruvato. Isso significa que um total de 4 -2 = 2 ATP são gerados por molécula de glicose.

Quando a glicose entra em uma célula, ela é fosforilada (ou seja, tem um grupo fosfato ligado a ela) sob a ação da enzima hexoquinase. Esta enzima, ou catalisador de proteína, está entre as enzimas regulatórias mais importantes da glicólise. Cada uma das 10 reações na glicólise é catalisada por uma enzima, e essa enzima, por sua vez, catalisa apenas aquela reação.

A glicose-6-fosfato (G6P) resultante desta etapa de fosforilação é então convertida em frutose-6-fosfato (F6P) antes de ocorrer uma segunda fosforilação, desta vez na direção de fosfofrutocinase, outra enzima regulatória crítica. Isso resulta na formação de frutose-1,6-bifosfato (FBP), e a primeira fase da glicólise está completa.

A frutose-1,6-bifosfato é dividida em um par de moléculas de três carbonos, fosfato de dihidroxiacetona (DHAP) e gliceraldeído-3-fosfato (GAP). O DHAP é rapidamente convertido em GAP, então o efeito líquido da divisão é a criação de duas moléculas idênticas de três carbonos a partir de uma única molécula de seis carbonos.

O GAP é então convertido pela enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase em 1,3-difosfoglicerato. Esta é uma etapa ocupada; NAD⁺ é convertido em NADH e H⁺ usando átomos de hidrogênio retirados do GAP, e então a molécula é fosforilada.

Nas etapas restantes, que transformam o 1,3-difosfoglicerato em piruvato, ambos os fosfatos são removidos em sequência da molécula de três carbonos para gerar ATP. Como tudo após a divisão do FBP acontece duas vezes por molécula de glicose, isso significa que 2 NADH, 2 H⁺ e 4 ATP são gerados na fase de retorno, para uma rede de 2 NADH, 2 H⁺ e 2 ATP.
Leia mais sobre o resultado final da glicólise.

Três das enzimas que participam da glicólise desempenham papéis importantes na regulação do processo. Duas, hexoquinase e fosfofrutocinase (ou PFK), já foram mencionadas. O terceiro, piruvato quinase, é responsável por catalisar a reação final da glicólise, a conversão do fosfoenolpiruvato (PEP) em piruvato.

Cada uma dessas enzimas tem ativadores assim como inibidores. Se você está familiarizado com a química e o conceito de inibição por feedback, pode ser capaz de prever as condições que levam uma determinada enzima a acelerar ou desacelerar sua atividade. Por exemplo, se uma região de uma célula é rica em G6P, você esperaria que a hexoquinase procurasse agressivamente qualquer molécula de glicose por perto? Você provavelmente não faria isso, porque, nessas condições, não há necessidade urgente de gerar G6P adicional. E você estaria correto.

Enquanto a hexoquinase é inibida por G6P, ela é ativada por AMP (adenosina monofosfato) e ADP (adenosina difosfato), assim como PFK e piruvato quinase. Isso ocorre porque níveis mais altos de AMP e ADP geralmente significam níveis mais baixos de ATP e, quando o ATP é baixo, o ímpeto para que a glicólise ocorra é alto.

A piruvato quinase também é ativada pela frutose-1,6-bifosfato, o que faz sentido, porque muito FBP implica que um intermediário da glicólise está se acumulando a montante e as coisas precisam acontecer mais rápido no final da cauda do processar. Além disso, a frutose-2,6-bisfosfato é um ativador de PFK.

A hexoquinase, como observado, é inibida por G6P. A PFK e a piruvato quinase são inibidas pela presença de ATP pela mesma razão básica pela qual são ativadas por AMP e ADP: O estado de energia da célula favorece uma diminuição na taxa de glicólise.

PFK também é inibido por citrato, um componente do ciclo de Krebs que ocorre a jusante da respiração aeróbica. A piruvato quinase é inibida por acetil CoA, que é a molécula na qual o piruvato é convertido após o término da glicólise e antes do ciclo de Krebs começa (na verdade, acetil CoA combina com oxaloacetato na primeira etapa do ciclo para criar citrato). Finalmente, o aminoácido alanina também inibe a piruvato quinase.

Você pode esperar que outros produtos da glicólise além do G6P inibam a hexoquinase, uma vez que sua presença em quantidades significativas parece indicar uma necessidade diminuída de G6P. No entanto, apenas o próprio G6P inibe a hexoquinase. Por que é isso?

O motivo é bastante simples: G6P é necessário para outras vias de reação além da glicólise, incluindo o shunt de pentose fosfato e síntese de glicogênio. Portanto, se outras moléculas a jusante além de G6P pudessem impedir a hexoquinase de seu trabalho, essas outras vias de reação também diminuiria por falta de G6P entrando no processo e, portanto, representaria uma espécie de dano colateral.