A lógica química da... Glicólise

Prof. Doutor Pedro Silva

Professor Associado, Universidade Fernando Pessoa

 

Outras vias metabólicas:

Química Orgânica:

A concentração de glucose na corrente sanguínea é mantida a níveis sensivelmente constantes de cerca de 4-5 mM. A glucose entra nas células por difusão facilitada. Este processo não permite a acumulação na célula de concentrações de glucose superiores às existentes no sangue, pelo que a célula deve ter um processo para acumular glucose no seu interior. Isto é feito por modificação química da glucose pela enzima hexocinase:

A membrana celular é impermeável à glucose-6-fosfato, que pode por isso ser acumulada na célula. A glucose-6-fosfato será utilizada na síntese do glicogénio (uma forma de armazenamento de glucose) , para produzir outros compostos de carbono na via das pentoses fosfato, ou degradada para produzir energia - glicólise.

Para poder ser utilizada na produção de energia, a glucose-6-fosfato é primeiro isomerizada a frutose-6-fosfato. A frutose-6-fosfato é depois fosforilada a frutose-1,6-bisfosfato numa reacção catalizada pela fosfofrutocinase. Este é o ponto de não-retorno desta via metabólica: a partir do momento em que a glucose é transformada em frutose-1,6-bisfosfato já não pode ser usada em nenhuma outra via.

Seguidamente, numa reacção inversa da adição aldólica, a frutose-1,6-bisfosfato é clivada em duas moléculas de três carbonos cada:

Estas duas moléculas (dihidroxiacetona fosfatada e gliceraldeído-3-fosfato) são facilmente interconvertíveis por isomerização. Portanto, basta uma via metabólica para degradar as duas. É por esta razão que a glucose-6-P foi isomerizada a frutose-6-P: a clivagem da glucose pela reacção inversa da condensação aldólica daria origem a duas moléculas bastante diferentes, de dois e quatro átomos de carbono, respectivamente, que exigiriam duas vias metabólicas diferentes para a sua degradação.

Os aldeídos têm potenciais de oxidação redução bastante baixos (cerca de -600 a -500 mV). A reacção de oxidação do gliceraldeído-3-fosfato pelo NAD+ (E0=-320 mV) é portanto bastante espontânea. É uma reacção tão exergónica que pode ser usada para produzir ATP (a produção de ATP a partir de ADP e Pi pode ser realizada se existir uma diferença de potencial de cerca de 180 mV). A produção de ATP é feita em dois passos. No primeiro, dá-se a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato e a fosforilação do ácido produzido.

Os ácidos fosforilados (tal como os fosfoenóis e os fosfoguanidinos) têm grupos fosfatos bastante energéticos: a saída do grupo fosfato dá origem a espécies muito mais estabilizadas por ressonância. O grupo fosfato do carbono 1 do 1,3-bisfosfoglicerato pode por isso ser transferido para ADP, produzindo ATP.

O 3-fosfoglicerato é isomerizado a 2-fosfoglicerato, que depois de desidratado (i.e. perder H2O) dá origem a um fosfoenol:

Devido ao seu elevado potencial de transferência de fosfato o fosfoenolpiruvato pode transferir um fosfato ao ADP:

Na glicólise gastam-se portanto dois ATP, e produzem-se quatro ATP. O NAD+ tem de ser regenerado, caso contrário a glicólise pára, uma vez que é substrato de uma das reacções. Em condições aeróbicas, o NADH transfere os seus electrões para a cadeia transportadora de electrões. Na ausência de O2 o NADH transfere os seus electrões para o próprio piruvato, dando origem a lactato. É o que se denomina fermentação : um processo em que o aceitador final dos electrões provenientes da degradação é um produto orgânico da própria degradação.

Bibliografia

cover Biochemistry, by Donald Voet & Judith Voet

Um excelente livro. Expõe a Bioquímica com referências constantes à química orgânica e à lógica bioquímica. A inspiração destas páginas.... Particularmente indicado a estudantes de Licenciaturas em Bioquímica, Ciências Farmacêuticas ou Química.

cover Biochemistry, Stryer

Um texto clássico, frequentemente actualizado e re-editado.

cover Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, Thomas Devlin

Aconselhado a estudantes de licenciaturas em Medicina, Enfermagem, etc. Imensos exemplos da aplicação da bioquímica a casos clínicos

cover Principles of Biochemistry, Lehninger

Um texto clássico, frequentemente actualizado e re-editado.

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