- Primeira metade da glicólise (etapas que requerem energia)
- Segunda metade da glicólise (etapas de libertação de energia)
- Resultados da glicólise
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Resultados da aprendizagem
- Descrever o processo de glicólise e identificar os seus reagentes e produtos
Glicólise A glicólise é o primeiro passo na decomposição da glicose para extrair energia para o metabolismo celular. Quase todos os organismos vivos realizam a glicólise como parte do seu metabolismo. O processo não utiliza oxigénio e, por isso, é anaeróbio (A glicólise ocorre no citoplasma das células procarióticas e eucarióticas. A glicose entra nas células heterotróficas de duas formas.
- Através de transporte ativo secundário, em que o transporte se realiza contra o gradiente de concentração de glucose.
- Através de um grupo de proteínas integrais chamadas proteínas GLUT, também conhecidas como proteínas transportadoras de glicose, estes transportadores ajudam na difusão facilitada da glicose.
A glicólise começa com a estrutura em forma de anel de seis carbonos de uma única molécula de glucose e termina com duas moléculas de um açúcar de três carbonos chamado piruvato (Figura 1).
Figura 1: Reactores e produtos da glicólise.
A glicólise é composta por dez etapas divididas em duas metades distintas. A primeira metade da glicólise é também conhecida como etapas que requerem energia Esta via retém a molécula de glicose na célula e utiliza energia para a modificar de modo a que a molécula de açúcar de seis carbonos possa ser dividida uniformemente em duas moléculas de três carbonos. A segunda parte da glicólise (também conhecida como etapas de libertação de energia ) extrai energia das moléculas e armazena-a sob a forma de ATP e NADH, a forma reduzida do NAD.
Primeira metade da glicólise (etapas que requerem energia)
Figura 2. A primeira metade da glicólise utiliza duas moléculas de ATP na fosforilação da glucose, que é depois dividida em duas moléculas de três carbonos.
Etapa 1: A primeira etapa da glicólise é catalisada pela hexoquinase, uma enzima com grande especificidade que catalisa a fosforilação de açúcares com seis carbonos. A hexoquinase fosforila a glicose utilizando ATP como fonte de fosfato, produzindo glicose-6-fosfato, uma forma mais reactiva de glicose. Esta reação impede que a molécula de glicose fosforilada continue a interagir com os GLUTproteínas, e já não pode sair da célula porque o fosfato carregado negativamente não lhe permite atravessar o interior hidrofóbico da membrana plasmática.
Etapa 2: Na segunda etapa da glicólise, uma isomerase converte a glicose-6-fosfato num dos seus isómeros, a frutose-6-fosfato. isomerase A fosfoglucose é uma enzima que catalisa a conversão de uma molécula num dos seus isómeros. Esta mudança de fosfoglucose para fosfofrutose permite a eventual divisão do açúcar em duas moléculas de três carbonos.
Etapa 3: A terceira etapa é a fosforilação da frutose-6-fosfato, catalisada pela enzima fosfofrutoquinase. Uma segunda molécula de ATP doa um fosfato de alta energia à frutose-6-fosfato, produzindo frutose-1,6-bisfosfato. Nesta via, a fosfofrutoquinase é uma enzima limitadora da taxa. É ativa quando a concentração de ADP é elevada; é menos ativa quando os níveis de ADP são baixos e aAssim, se houver ATP "suficiente" no sistema, a via torna-se mais lenta. Trata-se de um tipo de inibição do produto final, uma vez que o ATP é o produto final do catabolismo da glicose.
A quarta etapa da glicólise utiliza uma enzima, a aldolase, para clivar o 1,6-bisfosfato em dois isómeros de três carbonos: dihidroxiacetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato.
Etapa 5 - Na quinta etapa, uma isomerase transforma a dihidroxiacetona-fosfato no seu isómero, o gliceraldeído-3-fosfato. Assim, a via continuará com duas moléculas de um único isómero. Neste ponto da via, há um investimento líquido de energia de duas moléculas de ATP na degradação de uma molécula de glicose.
Segunda metade da glicólise (etapas de libertação de energia)
Até ao momento, a glicólise custou à célula duas moléculas de ATP e produziu duas pequenas moléculas de açúcar de três carbonos. Ambas as moléculas passarão pela segunda metade da via e será extraída energia suficiente para reembolsar as duas moléculas de ATP utilizadas como investimento inicial e produzir um lucro para a célula de duas moléculas de ATP adicionais e duas moléculas de NADH de energia ainda mais elevada.
Figura 3: A segunda metade da glicólise envolve a fosforilação sem investimento de ATP (etapa 6) e produz duas moléculas de NADH e quatro moléculas de ATP por glucose.
Etapa 6 - A sexta etapa da glicólise (Figura 3) oxida o açúcar (gliceraldeído-3-fosfato), extraindo electrões de alta energia, que são captados pelo transportador de electrões NAD+, produzindo NADH. O açúcar é então fosforilado pela adição de um segundo grupo fosfato, produzindo 1,3-bisfosfoglicerato.
A continuação da reação depende da disponibilidade da forma oxidada do transportador de electrões, o NAD+. Assim, o NADH tem de ser continuamente oxidado em NAD+ para que esta etapa continue. Se o NAD+ não estiver disponível, a segunda metade da glicólise abranda ou pára. Se houver oxigénio disponível no sistema, o NADH seráNum ambiente sem oxigénio, uma via alternativa (fermentação) pode permitir a oxidação do NADH em NAD+.
Etapa 7: Na sétima etapa, catalisada pela fosfoglicerato quinase (uma enzima cujo nome deriva da reação inversa), o 1,3-bisfosfoglicerato doa um fosfato de alta energia ao ADP, formando uma molécula de ATP (este é um exemplo de fosforilação ao nível do substrato).
Etapa 8: Na oitava etapa, o grupo fosfato remanescente no 3-fosfoglicerato passa do terceiro para o segundo carbono, produzindo 2-fosfoglicerato (um isómero do 3-fosfoglicerato). A enzima que catalisa esta etapa é uma mutase (um tipo de isomerase).
Etapa 9: A enzima enolase catalisa a nona etapa, fazendo com que o 2-fosfoglicerato perca água da sua estrutura; esta é uma reação de desidratação, resultando na formação de uma ligação dupla que aumenta a energia potencial na ligação fosfato restante e produz fosfoenolpiruvato (PEP).
Etapa 10: A última etapa da glicólise é catalisada pela enzima piruvato quinase (neste caso, o nome da enzima deve-se à reação inversa da conversão do piruvato em PEP) e resulta na produção de uma segunda molécula de ATP através da fosforilação ao nível do substrato e do composto ácido pirúvico (ou da sua forma salina, piruvato),uma vez que a enzima pode catalisar tanto reacções de avanço como de retrocesso.
Resultados da glicólise
A glicólise começa com a glicose e termina com duas moléculas de piruvato, um total de quatro moléculas de ATP e duas moléculas de NADH. Duas moléculas de ATP foram utilizadas na primeira metade da via para preparar o anel de seis carbonos para a clivagem, pelo que a célula tem um ganho líquido de duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH para a sua utilização.
Se a célula não conseguir catabolizar mais as moléculas de piruvato, irá obter apenas duas moléculas de ATP a partir de uma molécula de glucose. Os glóbulos vermelhos dos mamíferos maduros não são capazes de respiração aeróbica -Se a glicólise for interrompida, estas células perdem a capacidade de manter as suas bombas de sódio-potássio e acabam por morrer.
O último passo da glicólise não ocorrerá se a piruvato quinase, a enzima que catalisa a formação de piruvato, não estiver disponível em quantidades suficientes. Nesta situação, toda a via glicolítica prosseguirá, mas apenas duas moléculas de ATP serão produzidas na segunda metade. Assim, a piruvato quinase é uma enzima limitadora da taxa de glicólise.
Em resumo: Glicólise
A glicólise é a primeira via utilizada na decomposição da glicose para extrair energia. Foi provavelmente uma das primeiras vias metabólicas a evoluir e é utilizada por quase todos os organismos da Terra. A glicólise consiste em duas partes: a primeira parte prepara o anel de seis carbonos da glicose para ser clivado em dois açúcares de três carbonos.A segunda metade da glicólise extrai ATP e electrões de alta energia dos átomos de hidrogénio e liga-os ao NAD+. Duas moléculas de ATP são investidas na primeira metade e quatro moléculas de ATP são formadas pela fosforilação do substrato durante a segunda metade, o que produz um ganho líquido de duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH para a célula.
A figura 4 mostra todo o processo de glicólise numa só imagem:
Figura 4: Glicólise
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