Glicólise

A glicólise é a via citosólica central que cliva uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato, gerando um pequeno rendimento líquido de ATP e NADH reduzido no processo. É quase universal entre as células vivas, opera com ou sem oxigénio, e alimenta os produtos da degradação da glicose tanto na respiração aeróbica quanto na fermentação.

Definition

A glicólise é a conversão enzimática citosólica de dez etapas de uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato, com um ganho líquido de dois ATP por fosforilação ao nível do substrato e a redução de dois NAD+ a NADH.

Scope

A entrada abrange a sequência de dez reações da glicose ao piruvato, a sua divisão numa fase de investimento de energia e numa fase de rendimento de energia, a sua regulação nas etapas irreversíveis chave e o destino do piruvato em condições aeróbicas e anaeróbicas. Trata a glicólise como um tópico metabólico em bioquímica, não como orientação clínica.

Core questions

• Como a glicose é convertida em piruvato, e quais etapas consomem e quais produzem ATP?
• Como a glicólise produz ATP sem oxigénio?
• O que controla a taxa de fluxo glicolítico?
• O que acontece ao piruvato e ao NADH em condições aeróbicas versus anaeróbicas?

Key concepts

• Fases de investimento de energia e de rendimento de energia
• Fosforilação ao nível do substrato
• Rendimento líquido de dois ATP e dois NADH por glicose
• Piruvato como produto final
• Regulação na hexocinase, fosfofrutocinase e piruvato cinase
• Fosfofrutocinase como a etapa comprometida e limitante da taxa
• Regeneração de NAD+ e a ligação à fermentação

Mechanisms

A glicólise prossegue em duas etapas. Na fase de investimento de energia, a glicose é fosforilada e rearranjada, consumindo dois ATP, e o intermediário de seis carbonos é clivado em dois açúcares de três carbonos interconversíveis. Na fase de rendimento de energia, cada unidade de três carbonos é oxidada, reduzindo NAD+ a NADH, e sofre fosforilação ao nível do substrato que produz ATP, dando um ganho líquido de dois ATP por glicose. A via é controlada principalmente em três reações irreversíveis catalisadas pela hexocinase, fosfofrutocinase e piruvato cinase, com a fosfofrutocinase a servir como a principal etapa regulatória e comprometida. Como a própria glicólise não necessita de oxigénio, o NADH que produz deve ser reoxidado — por transferência de eletrões para as mitocôndrias em condições aeróbicas, ou por redução de piruvato durante a fermentação quando o oxigénio é escasso.

Clinical relevance

Muitos tumores de proliferação rápida dependem fortemente da glicólise mesmo quando o oxigénio está disponível, um fenómeno conhecido como efeito Warburg, que tornou o metabolismo glicolítico um foco da biologia do cancro. Deficiências hereditárias de enzimas glicolíticas também podem prejudicar células, como os glóbulos vermelhos, que dependem da glicólise para ATP. Esta entrada descreve a bioquímica e não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

History

A via glicolítica foi reconstruída na primeira metade do século XX através do trabalho de vários investigadores, e é comumente nomeada via de Embden-Meyerhof-Parnas em homenagem aos principais contribuintes. Os estudos de Otto Warburg sobre o metabolismo da glicose em células tumorais chamaram a atenção duradoura para a glicólise como uma via clinicamente relevante, um interesse revivido pela pesquisa moderna do metabolismo do cancro.

Debates

Por que as células proliferativas favorecem a glicólise mesmo com oxigénio presente?

O efeito Warburg — glicólise aeróbica em tumores — foi por muito tempo intrigante porque parece energeticamente dispendioso; as explicações atuais enfatizam que o alto fluxo glicolítico fornece precursores biossintéticos e intermediários redox necessários para a proliferação rápida, em vez de maximizar o rendimento de ATP.

Key figures

• Otto Warburg
• Gustav Embden
• Otto Meyerhof
• Jakub Parnas

Seminal works

• warburg-1956
• vander-heiden-2009

Frequently asked questions

Quanto ATP a glicólise produz por glicose?

A glicólise produz quatro ATP, mas consome dois na sua fase de investimento, para um ganho líquido de dois ATP por glicose, juntamente com duas moléculas de NADH e duas de piruvato.

A glicólise requer oxigénio?

Não. A própria glicólise não usa oxigénio; no entanto, o NADH que gera deve ser reoxidado, seja pela respiração mitocondrial quando o oxigénio está presente ou pela fermentação quando não está.