CENTRO DE ENSINO SUPERIOR REZENDE & POTRICH

FACULDADE MINEIRENSE – FAMA

CURSO DE FISIOTERAPIA -2º PERÍODO

GLICÓLISE

Mineiros – GO

Set. 2009

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SUMÁRIO

INTRODUÇÃO.................................................................................................................04

1. CONTEXTO HISTÓRICO DA GLICÓLISE.......................................................05

2. SEQÜÊNCIA ORDENADA DA REAÇÃO BIOQUÍMICA................................06

3. UM BREVE CONCEITO DE GLICÓLISE..........................................................07

3.1 Tipos de glicólise ............................................................................................08

4. SEQUÊNCIA DA GLICÓLISE..............................................................................09

4.1 Primeira fase da glicólise: preparação, regulação e gasto de energia...........09

4.2 Segunda fase da glicólise: Produção de ATP e oxidação................................11

5. CONTINUAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA APÓS A GLICÓLISE..................13

5.1 Ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico) – glicólise aeróbica.......................13

5.2 Fermentação - glicólise Anaeróbica..................................................................14

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................15

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INTRODUÇÃO

A glicólise é um caminho metabólico responsável pela primeira fase da via

glicolítica, no qual a glicose é convertida em piruvato com síntese concomitante de ATP por

fosforilação de ADP a nível do substrato. No entanto, apenas uma pequena percentagem da

energia total contida na glicose é conservada sob a forma de ATP durante a glicólise, visto

que a glicose é apenas parcialmente oxidada. A glicólise pode ocorrer em condições quer

aeróbias, quer anaeróbias, sendo a sequência de reações até à formação de piruvato a mesma

em ambos os casos; no entanto, as transformações subsequentes podem ser diversas.

Dessa forma, o presente trabalho visa explanar de maneira simples e concisa o

conceito de glicólise, bem como todas as suas etapas de reações e ainda seu contexto

histórico, levando-se em conta a importância do conhecimento deste processo metabólico no

organismo humano, em especial para os futuros profissionais da saúde.

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1. CONTEXTO HISTÓRICO DA GLICÓLISE

Os primeiros estudos formais do processo glicolítico foram feitos em 1860,

quando Louis Pasteur descobriu que microorganismos eram responsáveis pela fermentação.

Em 1897, Eduard Buchner mostrou que o extrato obtido da maceração de

leveduras, mesmo isento de microorganismos vivos, fermentava açúcares, e chamou este

extrato de zimase, recebendo o Prêmio Nobel da Química em 1907.

Em 1905 Arthur Harden and William Young mostraram que a zimase podia ser

separada em 2 extratos: um contendo moléculas grandes e sensíveis ao calor (que hoje

sabemos serem as enzimas) e uma fração de moléculas menores e pouco sensíveis ao calor

(que sabemos hoje serem as coenzimas), e que estes só fermentavam o açúcar quando juntos.

Harden recebeu o Prêmio Nobel da Química em 1929.

A via glicolítica detalhada foi determinada em 1940, com as contribuições de Otto

Meyerhof (Nobel da Medicina ou Fisiologia em 1922) e alguns anos depois por Luis Leloir

(Nobel da Química em 1970). A maior dificuldade na determinação da via é devido ao curto

tempo de vida e baixas concentrações dos intermediários, o que faz a glicólise uma via

metabólica muito rápida. Louis Pasteur verificou que a levedura crescia mais de 10 vezes

mais rápido quando digeria o açúcar na fermentação do que usando o oxigênio.

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2. SEQÜÊNCIA ORDENADA DA REAÇÃO BIOQUÍMICA

A Via Glicolítica é quase universal nos sistemas biológicos e ocorre no citoplasma

da célula.     Na maioria das células, para a Glicose entrar no citoplasma é necessário a ajuda

de proteínas específicas de transporte, encontradas na membrana plasmática.     Seu destino já

está pré-estabelecido, isto é,  em 9 passos de reações seqüenciadas, 1 molécula de Glicose se

transforma em 2 moléculas de Piruvato.  E essa  transformação química da substância

orgânica - Glicose,  gera uma pequena quantidade de energia metabólica - ATP, se comparada

com as reações que se seguem no Ciclo de Krebs.

                Na via glicolítica as unidades carbônicas da glicose tendem a diminuir de reação em

reação, formando reagentes intermediários que possuem de 6 até 3 carbonos.    E todos serão

fosforizados, conseqüentemente os grupamentos fosforila formarão ésteres ou anidridos.     

Nos organismos superiores o processo de produção de energia a partir da oxidação dos

alimentos, descrito por Krebs, é composto por 3 estágios de geração de energia:

    No 1º estágio, as moléculas maiores dos alimentos sofrem quebras na sua

estrutura molecular até se tornarem unidades menores, gerando então os "osídeos" que serão

hidrolisados à "oses", as proteínas à aminoácidos e os lipídeos à glicerol e ácidos graxos.

A Glicólise, objeto de pesquisa deste trabalho, pertence ao 2º estágio, no qual as

numerosas moléculas de glicose são degradadas à unidades simples, gerando energia

utilizável na forma de alguns poucos ATP, e exercem papel central no metabolismo.

  E o 3º estágio é conhecido como "Ciclo de Krebs" ou "Ciclo do Ácido Cítrico" e

fosforização oxidativa.     É o momento da degradação dos alimentos de maior produção de

energia, isto é, mais de 90% de ATP é produzido aqui. Agora para que ocorra esta extração

de energia dos alimentos, o controle metabólico deve ser flexível, pois deve acompanhar a

diversidade ambiental que o organismo está presente. Esse estágio ocorre em processos de

glicólise aeróbica.

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3. UM BREVE CONCEITO DE GLICÓLISE

A primeira via do metabolismo energético da glicose é a glicólise. Ela metaboliza

a molécula de glicose em duas de piruvato e produz duas moléculas de ATP (por fosforilação

pelo nível de substrato) para cada molécula de glicose consumida.

Em geral, nas células, a concentração de glicose é muito menor que a do líquido

extracelular. Essa diferença de concentração (gradiente de concentração) é mantida por

regulação homeostática. Quando as moléculas de glicose adentram no hialoplasma muito

rapidamente, vão para a via de oxidação (glicólise) ou são armazenadas sob a forma de

glicogênio. Como resultado final, a concentração hialoplasmática de glicose é muito baixa, o

que faz com que exista sempre um gradiente de concentração que favorece a difusão de

glicose para o interior da célula.

Glicólise é a seqüência de reações que metaboliza uma molécula de glicose em

duas de piruvato, com um balanço concomitante de produção de duas moléculas de ATP. O

piruvato pode ser a seguir processado de modo anaeróbico para lactato ou a etanol. Em

condições anaeróbicas, o piruvato pode ser oxidado completamente para o CO², gerando

muito ATP.

A glicose pode ser sintetizada a partir de precursores não glicídios como piruvato

e o acido láctico, no processo de gliconeogênese. Embora a glicólise e a gliconeogênese

tenham algumas enzimas em comum, as duas vias são simplesmente o reverso da outra. Em

particular as etapas altamente exergônicas, irreversíveis, da glicólise são contornadas na

gliconeogênese. Ambas as vias são reguladas de modo recíproco, de modo que a glicólise e a

gliconeogênese não ocorrem simultaneamente na mesma célula, sendo que para que uma via

seja relativamente inativa enquanto a outra estiver em alta atividade.

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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 reações bioquímicas

que a integram, não é de excluir que os enzimas se localizem sequencialmente num qualquer

suporte membranar.

Nos organismos aeróbios, a glicólise constitui o segmento inicial da degradação

da glucose, sendo essencialmente prosseguida pelo processo a que, globalmente se atribui a

designação de respiração celular, ou seja, O ciclo do Ácido Cítrico (também conhecido como

Ciclo de Krebs)  e a Cadeia Transportadora de elétrons ocorrem após o término da   Glicólise

somente em  Organismos Aeróbicos. Essas seqüências de reações são as responsáveis pela

produção de 90% da energia metabólica. Dentro das mitocôndrias será gerado a maior  

parte   da  energia, quando  os  Piruvatos, produzidos  na  Glicólise , forem  completamente 

oxidados  à   ATP  +  CO2  +  H2O.    

Contudo se no final da Glicólise houver carência de Oxigênio (O2), o Piruvato é

transformado em Lactato ou etanol, como é o caso dos organismos anaeróbios (e mesmo nos

aeróbios, em certas circunstâncias), onde a glicólise é prosseguida por um outro processo

designado por fermentação, que nada mais é do que a transformação do Piruvato em  Etanol

ou Lactato.

3.1 Tipos de glicólise

Glicolise anaeróbica: é a degradação da glicose sem a necessidade de O2, tendo como

produto final o acido lático, esta via é muito mais rápida que a glicolise aeróbica sendo

utilizada quando exercícios rigorosos são realizados.

Glicolise aeróbica: é a degradação da glicose na presença de O2, tendo como produto

final o piruvato que por sua vês é transportado para dentro da mitocôndria para completar sua

oxidação ate CO2 e H2, ativando o ciclo de krebs e a cadeia respiratória.

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4. SEQUÊNCIA DA GLICÓLISE

A glicólise pode ser dividida em dois estágios, e cada um destes estágios serão

efetuados através de várias reações.

4.1 Primeira fase da glicólise: preparação, regulação e gasto de energia

Nesta fase a célula gasta 2 moléculas de ATP, além de ser indispensável o cátion

Mg2+ e processa-se em cinco reacções bioquímicas. Nenhuma energia é armazenada, pelo

contrário, duas moléculas de ATP são investidas nas reações de fosforilação.

Na primeira reação, a glicose que entra nos tecidos é fosforilada com o gasto

energético de uma molécula de ATP, dando origem a glicose-6-fosfato e ADP. Essa reação,

catalisada pela enzima hexoquinase, é irreversível. Trata-se de um dos três passos que

regulam a glicólise. A fosforilação da glicose na primeira reação impede que esta saia da

célula novamente (a glicólise realiza-se no citosol da célula). Ao adicionar um grupo fosfato à

glicose, ela torna-se um molécula carregada negativamente e é impossível atravessar

passivamente a membrana celular. Ao manter a glicose aprisionada dentro da célula a

glicólise é garantida.

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Na segunda reação, catalisada pela enzima fosfoglucose Isomerase (também

chamada de fosfoexose isomerase), a glicose-6-fosfato é convertida num processo de

isomerização em frutose-6-fosfato, para que, assim, se possua um sítio de entrada para a

frutose da dieta na glicólise. Esta reacção irá também preparar o Carbono 3 (C3) para a

clivagem catalizada pela enzima Aldolase na reação 4.

Na reação número 3, a célula investe outra molécula de ATP para fosforilar a

frutose-6-fosfato e convertê-la em frutose-1,6-bisfosfato. Esta é também uma reação

irreversível e de controle desta via metabólica, catalisada pela enzima fosfofrutoquinase, que

é a enzima marca-passo da glicólise. Esta etapa ocorre para deixar a molécula simétrica para a

reação de clivagem na etapa seguinte.

Na reação 4 a frutose-1,6-bisfosfato é clivada em duas trioses: gliceraldeído-3-

fosfato e dihidroxiacetona fosfato. Esta reacção é catalisada pela enzima aldolase.

O gliceraldeído-3-fosfato e a dihidroxiacetona fosfato são isómeros facilmente

interconvertíveis pela enzima triosefosfato isomerase. Ocorre então a conversão da

dihidroxicetona P em gliceraldeído 3P, a única triose que pode continuar sendo oxidada.

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4.2 Segunda fase da glicólise: Produção de ATP e oxidação

Nessa etapa, ocorre adição de NAD e Pi (Fosfato Inorgânico). A partir dessa etapa

teremos 2 gliceroldeídos 3P.

Na primeira reacção desta fase, a número 6 no seguimento da fase anterior, cada

gliceraldeído-3-fosfato é oxidado (desidrogenado) pelo NAD+ (e o NAD+ passa a NADH) e

fosforilado por um fosfato inorgânico, dando origem a 1,3-Bifosfoglicerato (1,3 BPG). Esta

reação é catalisada pela enzima gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase.

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Na reação 7, catalisada pela enzima 1,3 BiP glicerato cinase, a 1,3 BPG transfere

um grupo fosfato para uma molécula de ADP dando origem a uma molécula de ATP e a 3-

fosfoglicerato. Esta é a primeira etapa da glicose que sintetiza ATP diretamente na via.

Na reação 8, a enzima fosfoglicerato mutase muda a posição do grupo fostato,

dando origem a 2-fosfoglicerato (grupo fosfato ligado ao carbono 2).

A reação 9 é uma reacção de desidratação catalizada pela enzima enolase. O 2-

fosfoglicerato é desidratado formando uma molécula de água e fosfoenolpiruvato (PEP), um

composto altamente energético. foi devido a esta configuração energética que o grupo fosfato

foi transferido da posição 3 para 2 na reacção anterior.

A reação 10, última desta via metabólica, catalizada pela enzima piruvato cinase,

há transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para uma molécula de ADP,

formando-se então uma molécula de ATP e piruvato.

Tendo em conta que por cada molécula de gliceraldeído-3-fosfato produz-se duas

moléculas de ATP, na glicólise são produzidos ao todo 4 ATPs e gastos 2. O saldo energético

é de 2 moléculas de ATP e 2 NADH por molécula de glicose.

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5. CONTINUAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA APÓS A GLICÓLISE

5.1 Ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico) – glicólise aeróbica

Para o ciclo da glicose interagir com o ciclo de Krebs, há uma reação

intermediária a qual transforma-se o Piruvato em Acetil-CoA. Nesta etapa, ocorre a entrada de

NAD e CoA-SH. O Piruvato gerado na glicólise sofre desidrogenação (oxidação) e

descarboxilação catalisado pelo complexo Piruvato desidrogenase. Durante essas reações, é

adicionada a coenzima A(CoA). Desta forma, a partir de cada piruvato, produz-se um acetil-

CoA. Esta etapa é fundamental, principalmente no fígado, que regula a glicemia no sangue,

pois é irreversível.

O piruvato, pode ser transformado novamente em glicose, através do gasto de

energia, num processo chamado gliconeogênese, processo essencial para manutenção do nível

mínimo de glicose no corpo, sem o qual certos tecidos morreriam, por não realizarem o ciclo

de Krebs. Uma vez transformado em acetil-CoA, não há como gerar glicose novamente,

sendo este acetil-CoA usado para produzir energia (com oxigênio), corpos cetônicos, gordura,

colesterol ou isoprenóides.

Quando usado para produzir energia, o acetil-CoA vai para o ciclo de Krebs, onde

será oxidado, produzindo CO2, água e GTP(energia). Os produtos da oxidação são oxidados

pelo oxigênio na Fosforilação oxidativa, gerando ainda mais energia. Somado com a glicólise,

são produzidos 38 ATP por molécula de açúcar.

5.2 Fermentação - glicólise Anaeróbica

A fermentação ocorre quando, após a glicólise, não é realizado o ciclo de Krebs,

porque o organismo em questão não o possui ou porque esta via está bloqueada, como durante

a hipóxia (falta de oxigênio).

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Em ambos os casos, a glicólise gasta NAD+ e produz NADH. Como a quantidade

de NAD+ na célula é limitada, este deve ser regenerado a NAD+. Para isso, alguma molécula

deve receber estes elétrons que o NADH carrega. Na respiração aeróbica, o oxigênio recebe

estes elétrons, mas na ausência de oxigênio, o produto da glicose piruvato , ou seus derivados,

recebem estes elétrons.

No caso do ser humano, outros animais e algumas bactérias, a ausência de

oxigênio suficiente leva a reação do NADH com o piruvato, gerando NAD+ e ácido láctico

(Fermentação láctica). No caso das leveduras e bactérias do gênero Zymonas, ocorre a

Fermentação alcoólica: o piruvato é descarboxilado, gerando acetaldeído, através da enzima

piruvato descarboxilase (ausente em animais), e o NADH reduz o acetaldeído, produzindo

NAD+ e etanol (como nos processos fermentativos do pão, dos vinhos e das cervejas).

Alguns microorganismos fermentam produzindo outras variadas substâncias,

como nos estudos de Chaim Weizmann, primeiro presidente de Israel (produzindo acetona),

ou usando outros aceptores de elétrons que não o oxigênio, como nitrato, sulfato, íons

férricos, etc..

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

DAMIANI, Daniel, CHAGAS, Mariana e MENDES, Milene. Cadeia Respiratória e

Fosforilação Oxidativa. 2005. Disponível em: 

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<http://www.bioq.unb.br/htm/textos_explic/glicolise.htm>

Acesso em: 06 set. 2009.

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