O que executa a glicólise?

A glicólise é um processo universal entre as formas de vida no planeta Terra. Da bactéria unicelular mais simples às maiores baleias do mar, todos os organismos - ou mais especificamente, cada uma de suas células - usam a molécula de açúcar de seis carbonos glicose como fonte de energia.

Glicolise é o conjunto de 10 reações bioquímicas que servem como o passo inicial para a quebra completa da glicose. Em muitos organismos, é também a etapa final e, portanto, a única.

A glicólise é o primeiro dos três estágios de respiração celular no domínio taxonômico (ou seja, classificação de vida) Eukaryota (ou eucariotos), que incluem animais, plantas, protistas e fungos.

Nos domínios Bactérias e Archaea, que juntos constituem os organismos principalmente unicelulares chamados procariontes, a glicólise é o único show metabólico da cidade, já que suas células não possuem o maquinário para realizar a respiração celular até sua conclusão.

A reação completa englobada pelas etapas individuais da glicólise é:

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P_eu → 2 CH₃(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H⁺ + 2 H₂O

Em palavras, isso significa que a glicose, o transportador de elétrons nicotinamida adenina dinucleotídeo, adenosina difosfato e fosfato inorgânico (P_eu) se combinam para formar piruvato, trifosfato de adenosina, a forma reduzida de dinucleotídeo de nicotinamida adenina e íons de hidrogênio (que podem ser considerados como elétrons).

Observe que o oxigênio não aparece nesta equação, porque a glicólise pode prosseguir sem O₂. Isso pode ser um ponto de confusão, pois, uma vez que a glicólise é um precursor necessário para os segmentos aeróbicos de respiração celular em eucariotos ("aeróbio" significa "com oxigênio"), muitas vezes é erroneamente visto como um aeróbio processar.

A glicose é um carboidrato, o que significa que sua fórmula assume a proporção de dois átomos de hidrogênio para cada átomo de carbono e oxigênio: C_nH_2nO_n. É um açúcar e, especificamente, um monossacarídeo, o que significa que não pode ser dividido em outros açúcares, como pode o dissacarídeos sacarose e galactose. Inclui uma forma de anel de seis átomos, cinco átomos dos quais são carbono e um dos quais é oxigênio.

A glicose pode ser armazenada no corpo como um polímero chamado glicogênio, que nada mais é do que longas cadeias ou camadas de moléculas individuais de glicose unidas por ligações de hidrogênio. Glicogênio é armazenado principalmente no fígado e nos músculos.

Atletas que usam preferencialmente certos músculos (por exemplo, maratonistas que dependem de seus quadríceps e panturrilha músculos) adaptam-se por meio do treinamento para armazenar quantidades anormalmente altas de glicose, geralmente chamadas de "carga de carbo"

Trifosfato de adenosina (ATP) é a "moeda de energia" de todas as células vivas. Isso significa que quando o alimento é comido e dividido em glicose antes de entrar nas células, o objetivo final do metabolismo da glicose é a síntese de ATP, um processo impulsionado pela energia liberada quando as ligações na glicose e as moléculas em que é transformado na glicólise e respiração aeróbica estão separados.

O ATP gerado por essas reações é usado para as necessidades básicas e diárias do corpo, como crescimento e reparo de tecidos, bem como exercícios físicos. À medida que a intensidade do exercício aumenta, o corpo deixa de queimar gorduras ou triglicerídeos (por meio da oxidação de ácidos graxos) para queimar glicose porque o último processo resulta em mais ATP criado por molécula de combustível.

Praticamente todas as reações bioquímicas contam com a ajuda de moléculas de proteínas especializadas chamadas enzimas para prosseguir.

Enzimas são catalisadores, o que significa que eles aceleram as reações - às vezes por um fator de um milhão ou mais - sem que eles próprios sejam alterados na reação. Eles geralmente são nomeados pelas moléculas sobre as quais atuam e têm "-ase" no final, como "fosfoglucose isomerase", que reorganiza os átomos de glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato.

(Isômeros são compostos com os mesmos átomos, mas estruturas diferentes, análogos aos anagramas no mundo das palavras.)

A maioria enzimas nas reações humanas obedecem a uma regra "um para um", o que significa que cada enzima catalisa uma reação particular e, inversamente, que cada reação só pode ser catalisada por uma enzima. Esse nível de especificidade ajuda as células a regular rigidamente a velocidade das reações e, por extensão, as quantidades de diferentes produtos produzidos na célula a qualquer momento.

Quando a glicose entra na célula, a primeira coisa que acontece é que ela é fosforilada - ou seja, uma molécula de fosfato é ligada a um dos carbonos da glicose. Isso confere uma carga negativa à molécula, prendendo-a efetivamente na célula. Esta glicose-6-fosfato é então isomerizado conforme descrito acima em frutose-6-fosfato, que então passa por outra etapa de fosforilação para se tornar frutose-1,6-bisfosfato.

Cada uma das etapas de fosforilação envolve a remoção de um fosfato de ATP, deixando difosfato de adenosina (ADP) atrás. Isso significa que, embora o objetivo da glicólise seja produzir ATP para o uso da célula, ela envolve um "custo inicial" de 2 ATP por molécula de glicose que entra no ciclo.

A frutose-1,6-bisfosfato é então dividida em duas moléculas de três carbonos, cada uma com seu próprio fosfato ligado. Um desses, fosfato de dihidroxiacetona (DHAP), tem vida curta, pois se transforma rapidamente no outro, gliceraldeído-3-fosfato. Portanto, desse ponto em diante, cada reação listada ocorre duas vezes para cada molécula de glicose que entra na glicólise.

Gliceraldeído-3-fosfato é convertido em 1,3-difosfoglicerato pela adição de um fosfato à molécula. Em vez de ser derivado de ATP, este fosfato existe como um fosfato livre ou inorgânico (isto é, sem uma ligação ao carbono). Ao mesmo tempo, NAD⁺ é convertido em NADH.

Nas próximas etapas, os dois fosfatos são separados de uma série de moléculas de três carbonos e anexados ao ADP para gerar ATP. Como isso acontece duas vezes por molécula de glicose original, um total de 4 ATP é criado nesta fase de "recompensa". Como a fase de "investimento" exigia uma entrada de 2 ATP, o ganho geral de ATP por molécula de glicose é de 2 ATP.

Para referência, após 1,3-difosfoglicerato, as moléculas na reação são 3-fosfoglicerato, 3-fosfoglicerato, fosfoenolpiruvato e finalmente piruvato.

Em eucariotos, o piruvato pode então prosseguir para uma das duas vias pós-glicólise, dependendo da presença de oxigênio suficiente para permitir que a respiração aeróbica prossiga. Se for, o que geralmente é o caso quando o organismo parental está descansando ou se exercitando levemente, o o piruvato é transportado do citoplasma, onde ocorre a glicólise, para as organelas ("pequenos órgãos") chamado mitocôndria.

Se a célula pertence a um procarioto ou a um eucarioto muito trabalhador - digamos, um ser humano que está correndo quase um quilômetro ou levantando peso intensamente - o piruvato é convertido em lactato. Embora na maioria das células o lactato não possa ser usado como combustível, essa reação cria NAD⁺ do NADH, permitindo assim que a glicólise continue "a montante", fornecendo uma fonte crítica de NAD⁺.

Este processo é conhecido como fermentação de ácido láctico.

As fases aeróbias da respiração celular que ocorrem nas mitocôndrias são chamadas de ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons, e ocorrem nessa ordem. O ciclo de Krebs (muitas vezes chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico) se desdobra no meio da mitocôndria, enquanto o cadeia de transporte de elétrons ocorre na membrana da mitocôndria que forma sua fronteira com o citoplasma.

A reação líquida da respiração celular, incluindo glicólise, é:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP

O ciclo de Krebs adiciona 2 ATP, e a cadeia de transporte de elétrons um colossal 34 ATP para um total de 38 ATP por molécula de glicose completamente consumida (2 + 2 + 34) nos três processos metabólicos.