GLICÓLISE A glicólise é um dos processos mais antigos, na escala evolutiva, através do qual se opera a recuperação de uma parte da energia armazenada na glucose. No termo da glicólise, glic ólise, obtem-se obtem-se a fragmentação da da molécula de açúcar em duas moléculas de ácido pirúvico. Esta energia é posta à disposição das funções celulares sob a forma de ATP. O sistema enzimático da glicólise é universal, pelo menos nas suas linhas gerais. A glicólise tem lugar no citossol, mas, dada a sequência ordenada das reacções bioquímicas que a integram, não é de excluir que os enzimas se localizem sequencialmente num qualquer suporte membranar, à semelhança de outros processos que adiante serão analisados Nos organismos aeróbios, a glic ólise constitui o segmento inicial da degradação da glucose, sendo s endo essencialmente prosseguida pelo processo a que, globalmente se atribui a designação de respiração celular. Nos organismos anaeróbios (e mesmo nos aeróbios, em certas circunstâncias), pelo contrário, a glicólise é prosseguida por um outro processo designado por fermentação. Por razões didácticas, é comum considerar o processo da glicólise dividido num certo número de etapas sequenciais:
1ª Etapa
FOSFORILAÇÃO DA GLUCOSE A primeira etapa da glicólise consiste na fosforilação da glucose, em glucose-6-fosfato, em em presença de ATP e do enzima hexoquinase que actua tendo como cofactor, o ião Mg2+
O acoplamento da hidrólise do ATP e da fosforilação da glucose é exergónica epraticamente irreversível:
2ª Etapa
ISOMERIZAÇÃO DA GLUCOSE Nesta etapa da glicólise, a glucose-6-fosfato é isomerizada em frutose-6-fosfato, assistida pelo enzima glucose-fosfato isomerase
3ª Etapa
FOSFORILAÇÃO DA FRUTOSE-6-FOSFATO Na terceira etapa da glicólise, assiste-se a uma segunda reacção de fosforilação, em que é protagonista a frutose-6-fosfato, com intervenção do enzima fosfofrutoquinase, que tem, como cofactor, o ião Mg2+
4ª Etapa
FRACTURA DA FRUTOSE 1,6 - DIFOSFATO EM DUAS TRIOSES Graças à acção de uma aldolase, a frutose-1,6- difosfato é cindida em duas trioses isoméricas: o fosfogliceraldeído e a fosfodihidroxiacetona
No equilíbrio, apenas c erca de 11% se encontra cindido em trioses. Entre estas, a maioria encontra-se sob a forma de di-hidroxicetona. 5ª
Etapa
OXIDAÇÃO DO GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO Esta etapa encerra a única oxidação que ocorre durante a glicólise. Realiza em presença de fosfato inorgânico e é catalisada por uma desidrogenase que tem a NAD+ como cofactor. Durante a etapa, a energia libert ada pela oxidação é transferida para a formação de uma nova ligação fosfato, rica em energia. À medida que o fosfogliceraldeído for sendo oxidado, a fosfodihidroxiacetona transformar -se-á em fosfogliceraldeído e será oxidada, por seu turno. Portanto, por cada uma das molécula de glucose que "entra" no processo de glicólise, ocorrerá a oxidação de duas moléculas de fosfogliceraldeído em ácido difosfoglicérido.
6ª Etapa
HIDRÓLISE DO ÁCIDO DIFOSFOGLICÉRIDO Durante esta etapa, a energia libertada pela hidrólise é transferida para a síntese de ATP a partir de ADP e de fosfato inorgânico.
Etapa seguintes
PRODUÇÃO DE ÁCIDO PIRÚVICO: Durante as etapas seguintes, o ácido 3-fosfoglicérico é objecto de diversas reacções e é transformado, por último, em ácido pirúvico. O fenómeno mais significativo é a fosforilação de mais um ADP em AT
Em resumo, no decurso da glicólise, por cada molécula de glucose, são produzidas duas moléculas de ácido pirúvico. No início do processo, foi investida energi a (consumiram-se 2 ATP). No final do process o recuperou-se energia sob a forma de 4 ATP. O saldo é pois de 2ATP por molécula de glucose.
Reoxidação dos NADH
(FERMENTAÇÕES) Como se viu, a oxidação do fosfogliceraldeído é acoplada à redução dos cofactores da desidrogenase que catalisa a reacção, e que são moléculas de NAD+ (Nicotinamida Adenina Dinucleótido). Estas moléculas são complexas e a sua produção é energética e materialmente dispendiosa para a célula, pelo que, uma vez reduzidas, não poderão permanecer neste estado. Deverão ser objecto de uma
"reciclagem" para poderem intervir de novo, em outros processos bioquímicos que exijam a sua presença. Isto é, deverão ser oxidadas. Nos organismos aeróbios, a oxidação dos NADH em NAD+ ocorre no seio da cadeia respiratória, com elevado rendimento energético, como se verá adiante. Em anaerobiose, pelo contrário, a regeneração dos NADH processa-se de forma muito mais simples, mas sem dar lugar à síntese de ATP, através de processos bioquímicos designados por fermentação. Conhecem-se diversas fermentações, mas as mais comuns, de que aliás a indústria alimentar tira proveito, são as fermentações láctica e a fermentação alcoólica.
Fermentação láctica A fermentação láctica consiste na redução do ácido pirúvico em ácido láctico concomitante à oxidação do NADH em NAD+, conforme se representa .
Fermentação láctica Este processo ocorre em organismos anaeróbios como as bactérias lácticas, de que são exemplo as que intervêm no fabrico de iogurtes. Para estes organismos, o ácido láctico não tem qualquer utilidade, pelo que é excretado para o meio, acidificando. Em organismos aeróbios, em certas circunstâncias também pode ocorrer fermentação láctica. É o caso que se verifica nas células musculares, quando sujeitas a forte solicitação; nestas circunstâncias, pode verificar-se momentaneamente um déficit de fornecimento de oxigénio e o músculo passa a funcionar em anaerobiose, reoxidando os NADH através da redução do ácido pirúvico em ácido láctico.
Fermentação alcoólica A fermentação alcoólica, como o seu nome indica, conduz à formação de álcool etílico (etanol) e à libertação de dióxido de carbono. É o processo bioquímico subjacente ao fabrico do vinho e do pão. Tal como na fermentação láctica, o etanol é um subproduto não interessante para os organismos em causa e, consequentemente, excretado para o exterior.
Glicólise Aeróbia Assim como na glicólise anaeróbia, à medida que aumenta a intensidade do esforço, aumenta a liberação de insulina que se liga ao seu receptor na membrana das células fazendo com que aumente a translocação do GLUT4 (glucose transporter). Através do GLUT4, a glicose é transportada para o interior da célula iniciando uma série de reações que dependem, principalmente, da atividade da enzima PFK (fosfofrutoquinase). O produto destas reações é o ácido pirúvico, que é absorvido pelas mitocôndrias. No caso de atividades que utilizem predominantemente a rota aeróbia, a intensidade do esforço não é tão alta e, por isso, não há uma produção tão grande de piruvatos como na rota anaeróbia não ocorrendo,
portanto, a saturação da capacidade mitocondrial de absorção o que ocasiona menor produção de ácido lático (esta é a diferença principal entre as rotas aeróbia e anaeróbia). Assim como na rota anaeróbia, a molécula de glicose sofre inúmeras reações até se transformar em ácido pirúvico, gerando até aí 2 ATPs e 2 NADH. O ác. pirúvico é transportado para o interior da mitocôndria sendo transformado em acetil co-enzima A (AcCoA) e formando um NADH. O AcCoA reage com ác. oxalacético formando ác. cítrico, que através da enzima Citrato Sintase dá início ao Ciclo de Krebs. No ciclo de Krebs são formados 1 ATP, 3 NADH e 1 FADH2. Como são formados dois ácidos pirúvicos para cada molécula de glicose, tudo que foi formado a partir da entrada do ácido pirúvico na mitocôndria deve ser contado em dobro. Todos os NADH e FADH2, formados na mitocôndria vão para os citocromos onde serão oxidados na cadeia respiratória. Os NADH como têm um nível energético maior, são oxidados desde o citocromo A até o G, formando 3 ATPs. Os FADH2, se oxidam a partir do citocromo B até o G formando 2 ATPs. LANÇADEIRA DE ELÉTRONS: Os NADH formados no citoplasma durante a fase anaeróbia, são transportados para a mitocôndria, gerando também 3 ATPs cada um.
Rendimento Energético da Glicólise Anaeróbia Fasse Anaeróbia (glicose até piruvato)
2 ATPs
Substrato (Ciclo de Krebs)
2ATPs
Cadeia Respiratória (8NADH)
24 ATPs
Cadeia Respiratória (2 FDH2)
4 ATPs
Lançadeira de elétrons (2 NADH)
6 ATPs
Total
38 ATPs
Causas da fadiga Fadiga muscular localizada devido à depleção das reservas de glicogênio Perda de água (desidratação) e de eletrólitos, que resulta em alta temperatura corporal.
muscular;
Glicólise Anaeróbia No corpo, todos os carbohidratos são transformados no açúcar simples glicose, que tanto pode ser utilizado imediatamente nessa forma ou armazenada no fígado e nos músculos como glicogênio para uso subseqüente. À medida que aumenta a intensidade do esforço, aumenta a liberação de insulina que se liga ao seu receptor na membrana das células fazendo com que aumente a translocação do GLUT4 (glucose transporter). Através do GLUT4, a glicose é transportada para o interior da célula iniciando uma série de reações que dependem, principalmente, da atividade da enzima PFK (fosfofrutoquinase). O produto destas reações é o ácido pirúvic o, que é absorvido pelas mitocôndrias. Quando a capacidade mitocondrial de absorção é saturada o excedente é transform ado em ácido lático. O ácido lático é um coproduto da glicólise anaeróbia, e quando se acumula em altos níveis nos músculos e no sangue, produz fadiga muscular.
Efeitos do ácido lático sobre a atividade muscular
ATIVIDADE DA PFK
Quanto maior a concentração de ácido lático, menor o pH e conseqüentemente, menor a atividade da PFK. Interferência Neuromuscular O lactato acumulado invade a fenda sináptica. Esse tipo de fadiga parece ser mais comun nas unidades motoras de contração rápida. A incapacidade da junção neuromuscular em retransmitir os impulsos nervosos para as fibras musculares é devida, provavelmente, a uma menor liberação do transmissor químico ACETILCOLINA por parte das terminações nervosas, devido à acidificação do líquido intersticial e alteração das estruturas protéicas (receptores de acetilcolina) pela ação dos H+.
INTERFERÊNCIA MUSCULAR A acidose altera a permeabilidade do retículo, diminuindo a condutância de Ca++. Há uma menor liberação de Ca++ pelo retículo sarcoplasmático e redução na capacidade de lig ação Ca++-troponina, em virtude do aumento na concentração de H+ causada pelo acúmulo de ácido lático.
EFEITO ALGÉSICO A acidose estimula as fibras do tipo "C" (lentas) provocando dor do tipo "queimação".
