Glicolise

Glucose G6P F6P F1,6BP DOCUP DHAP 1,3BPG 3PG 2PG PE Pyruvate HKK PIG PFK ALDO TPI GAPDH PGK PGM ENO PK Glycolysis A via metabólica da glicólise converte a glicose ao piruvato através de uma série de metabolitos intermediários. Cada modificação química é realizada por uma enzima diferente. Passos 1 e 3 consomem ATP e os passos 7 e 10 produzem ATP. Uma vez que os passos 6-10 ocorrem duas vezes por molécula de glicose, isso leva a uma produção líquida de ATP.

Resumo da respiração aeróbica

Glicólise é a via metabólica que converte glicose (C₆H₁₂O₆) em piruvato. A energia livre liberada nesse processo é usada para formar as moléculas de alta energia adenosina trifosfato (ATP) e nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH) reduzida. A glicólise é uma sequência de dez reações catalisadas por enzimas.

Resumo das 10 reações da via glicólise

A glicólise é uma via metabólica que não requer oxigênio (em condições anaeróbicas, o piruvato é convertido em ácido lático). A ampla ocorrência de glicólise em outras espécies indica que se trata de uma via metabólica antiga. De fato, as reações que compõem a glicólise e sua via paralela, a via das pentoses fosfato, ocorrem nas condições livres de oxigênio dos oceanos arqueanos, também na ausência de enzimas, catalisadas por metais.

Na maioria dos organismos, a glicólise ocorre na parte líquida das células, o citosol. O tipo mais comum de glicólise é a via Embden–Meyerhof–Parnas (EMP), descoberta por Gustav Embden, Otto Meyerhof e Jakub Karol Parnas. A glicólise também se refere a outras vias, como a via Entner-Doudoroff e várias vias heterofermentativas e homofermentativas. No entanto, a discussão aqui será limitada ao caminho Embden–Meyerhof–Parnas.

A via da glicólise pode ser separada em duas fases:

1. Fase de investimento – em que o ATP é consumido
2. Fase de rendimento – em que mais ATP é produzido do que originalmente consumido

Visão geral

A reação geral da glicólise é:

D-Glucose

+ 2 [NAD]⁺
+ 2 [ADP]
+ 2 [P]_Eu...

2 × Pyruvate

2 ×

+ 2 [NADH]
+ 2 H⁺
+ 2 [ATP]
+ 2 H₂O

Visão geral do caminho da glicólise.

O uso de símbolos nesta equação faz com que ela pareça desequilibrada em relação aos átomos de oxigênio, átomos de hidrogênio e cargas. O equilíbrio atômico é mantido pelos dois grupos de fosfato (P_i):

• Cada um existe na forma de um anion fosfato de hidrogênio ([HPO]₄]^2-), dissociante para contribuir 2H⁺ geral
• Cada um libera um átomo de oxigênio quando se liga a uma molécula de difosfato de adenosina (ADP), contribuindo com 2O geral

As cargas são balanceadas pela diferença entre ADP e ATP. No ambiente celular, todos os três grupos hidroxila do ADP se dissociam em −O⁻ e H⁺, dando ADP³⁻, e esse íon tende existir em uma ligação iônica com Mg²⁺, dando ADPMg⁻. O ATP se comporta de forma idêntica, exceto que possui quatro grupos hidroxila, dando ATPMg²⁻. Quando essas diferenças, juntamente com as cargas verdadeiras dos dois grupos fosfato, são consideradas juntas, as cargas líquidas de -4 em cada lado são equilibradas.

Para fermentações simples, o metabolismo de uma molécula de glicose para duas moléculas de piruvato tem um rendimento líquido de duas moléculas de ATP. A maioria das células, então, realizará outras reações para "reembolsar" o NAD⁺ usado e produz um produto final de etanol ou ácido láctico. Muitas bactérias usam compostos inorgânicos como aceptores de hidrogênio para regenerar o NAD⁺.

As células que realizam a respiração aeróbica sintetizam muito mais ATP, mas não como parte da glicólise. Essas outras reações aeróbicas usam piruvato e NADH + H⁺ da glicólise. A respiração aeróbica eucariótica produz aproximadamente 34 moléculas adicionais de ATP para cada molécula de glicose, no entanto, a maioria delas é produzida por um mecanismo muito diferente da fosforilação em nível de substrato na glicólise.

A produção de energia mais baixa, por glicose, da respiração anaeróbica em relação à respiração aeróbica, resulta em maior fluxo através da via sob condições hipóxicas (baixo teor de oxigênio), a menos que fontes alternativas de substratos oxidáveis anaerobicamente, como ácidos graxos, sejam encontrado.

Metabolismo de monossacarídeos comuns, incluindo glicólise, gluconeogenese, glicogênese e glicogênese

História

O caminho da glicólise como é conhecido hoje levou quase 100 anos para ser completamente elucidado. Os resultados combinados de muitos experimentos menores foram necessários para entender o caminho como um todo.

Os primeiros passos para entender a glicólise começaram no século XIX com a indústria do vinho. Por razões econômicas, a indústria vinícola francesa procurou investigar por que o vinho às vezes se tornava desagradável, em vez de fermentar em álcool. O cientista francês Louis Pasteur pesquisou essa questão durante a década de 1850, e os resultados de seus experimentos iniciaram o longo caminho para elucidar o caminho da glicólise. Seus experimentos mostraram que a fermentação ocorre pela ação de microorganismos vivos, as leveduras, e que o consumo de glicose pelas leveduras diminui em condições aeróbicas de fermentação, em comparação com condições anaeróbias (efeito Pasteur).

Eduard Buchner. Fermentação livre de células descoberta.

Informações sobre as etapas componentes da glicólise foram fornecidas pelos experimentos de fermentação não celular de Eduard Buchner durante a década de 1890. Buchner demonstrou que a conversão de glicose em etanol era possível usando um extrato não vivo de levedura, devido à ação de enzimas no extrato. Esse experimento não apenas revolucionou a bioquímica, mas também permitiu que cientistas posteriores analisassem esse caminho em um ambiente de laboratório mais controlado. Em uma série de experimentos (1905-1911), os cientistas Arthur Harden e William Young descobriram mais pedaços de glicólise. Eles descobriram os efeitos reguladores do ATP no consumo de glicose durante a fermentação do álcool. Eles também esclarecem o papel de um composto como intermediário da glicólise: frutose 1,6-bifosfato.

A elucidação da frutose 1,6-bifosfato foi realizada medindo os níveis de CO₂ quando a levedura suco foi incubado com glicose. A produção de CO₂ aumentou rapidamente e depois desacelerou. Harden e Young observaram que esse processo seria reiniciado se um fosfato inorgânico (Pi) fosse adicionado à mistura. Harden e Young deduziram que esse processo produzia ésteres de fosfato orgânico, e experimentos posteriores permitiram extrair o difosfato de frutose (F-1,6-DP).

Arthur Harden e William Young junto com Nick Sheppard determinaram, em um segundo experimento, que uma fração subcelular de alto peso molecular sensível ao calor (as enzimas) e uma fração de citoplasma de baixo peso molecular insensível ao calor (ADP, ATP e NAD⁺ e outros cofatores) são necessários juntos para que a fermentação prossiga. Este experimento começou observando que o suco de levedura dialisado (purificado) não podia fermentar ou mesmo criar um fosfato de açúcar. Essa mistura foi resgatada com a adição de extrato de levedura não dialisado que havia sido fervido. A fervura do extrato de levedura torna todas as proteínas inativas (uma vez que as desnatura). A capacidade do extrato fervido mais o suco dialisado para completar a fermentação sugere que os cofatores eram de caráter não proteico.

Otto Meyerhof. Um dos principais cientistas envolvidos na conclusão do quebra-cabeça da glicólise

Na década de 1920, Otto Meyerhof conseguiu unir algumas das muitas partes individuais da glicólise descobertas por Buchner, Harden e Young. Meyerhof e sua equipe conseguiram extrair diferentes enzimas glicolíticas do tecido muscular e combiná-las para criar artificialmente o caminho do glicogênio para o ácido lático.

Em um artigo, Meyerhof e a cientista Renate Junowicz-Kockolaty investigaram a reação que divide a frutose 1,6-difosfato em duas trioses fosfato. Trabalhos anteriores propuseram que a divisão ocorreu via 1,3-difosfogliceraldeído mais uma enzima oxidante e cosmética. Meyerhoff e Junowicz descobriram que a constante de equilíbrio para a reação de isomerase e aldoses não foi afetada por fosfatos inorgânicos ou qualquer outra cosmética ou enzimas oxidantes. Eles ainda removeram o difosfogliceraldeído como um possível intermediário na glicólise.

Com todas essas peças disponíveis na década de 1930, Gustav Embden propôs um esboço detalhado, passo a passo, dessa via que hoje conhecemos como glicólise. As maiores dificuldades em determinar as complexidades da via foram devidas ao tempo de vida muito curto e às baixas concentrações de estado estacionário dos intermediários das reações glicolíticas rápidas. Na década de 1940, Meyerhof, Embden e muitos outros bioquímicos finalmente completaram o quebra-cabeça da glicólise. A compreensão da via isolada foi ampliada nas décadas seguintes, para incluir maiores detalhes de sua regulação e integração com outras vias metabólicas.

Sequência de reações

Resumo das reações

Glucose

Hexoficina

ATP

ADP

Glucose 6-fosfato

Glucose-6-phosphateisomerase

Fructose 6-fosfato

Fósforo de Ructokinase-1

ATP

ADP

Fructose 1,6-bisfosfato

Fructose-bisfosfatealdolase

Fósfato de Dihidroxiacetone

+

+

Glyceraldeído 3-fosfato

Esfregaço de água

2 × Glyceraldeído 3-fosfato

2 ×

Graceraldeído-3-fosfatodeidrogenase

Não.⁺+ P_Eu...

NADH + H⁺

Não.⁺+ P_Eu...

NADH + H⁺

2 × 1,3-Bisphosphoglycerate

2 ×

Fósforo de classificação

ADP

ATP

ADP

ATP

2 × 3-Phosphoglycerate

2 ×

Mutase de fósforo

2 × 2-Phosphoglycerate

2 ×

Phosphopyruvatehydratase (enolase)

H. H. H.₂O

H. H. H.₂O

2 × Fisioterapia

2 ×

Piruvado quinase

ADP

ATP

2 × Pyruvate

2 ×

Fase preparatória

As primeiras cinco etapas da glicólise são consideradas como a fase preparatória (ou de investimento), pois consomem energia para converter a glicose em dois fosfatos de açúcar de três carbonos (G3P).

D- Glucose (Glc) glucocinase de hexokinase (HKK) uma transferência α...D-Glucose-6-fosfato (G6P) ATP H. H. H.+ + ADP

O primeiro passo é a fosforilação da glicose por uma família de enzimas chamadas hexoquinases para formar glicose 6-fosfato (G6P). Essa reação consome ATP, mas atua para manter a concentração de glicose baixa, promovendo o transporte contínuo de glicose para dentro da célula através dos transportadores da membrana plasmática. Além disso, bloqueia o vazamento de glicose – a célula não possui transportadores para G6P e a livre difusão para fora da célula é impedida devido à natureza carregada do G6P. A glicose pode, alternativamente, ser formada a partir da fosforólise ou hidrólise do amido ou glicogênio intracelular.

Nos animais, uma isoenzima da hexoquinase chamada glucoquinase também é usada no fígado, que tem uma afinidade muito menor pela glicose (K_m nas proximidades da glicemia normal) e difere nas propriedades reguladoras. A diferente afinidade de substrato e a regulação alternativa desta enzima são um reflexo do papel do fígado na manutenção dos níveis de açúcar no sangue.

Cofatores: Mg²⁺

α...D-Glucose 6-fosfato (G6P) Fosfoglucoisomerase (PIG) uma isomerase βD-Fructose 6-fosfato (F6P)

G6P é então rearranjado em frutose 6-fosfato (F6P) pela glicose fosfato isomerase. A frutose também pode entrar na via glicolítica por fosforilação neste ponto.

A mudança na estrutura é uma isomerização, na qual o G6P foi convertido em F6P. A reação requer uma enzima, a fosfoglicose isomerase, para prosseguir. Esta reação é livremente reversível em condições celulares normais. No entanto, muitas vezes é impulsionado para a frente por causa de uma baixa concentração de F6P, que é constantemente consumida durante a próxima etapa da glicólise. Sob condições de alta concentração de F6P, esta reação ocorre facilmente no sentido inverso. Esse fenômeno pode ser explicado pelo Princípio de Le Chatelier. A isomerização a um açúcar ceto é necessária para a estabilização do carbânion na quarta etapa da reação (abaixo).

βD-Fructose 6-fosfato (F6P) Fosfodeructocinase (PFK-1) uma transferência βD-Fructose 1,6-bisfosfato (F1,6BP) ATP H. H. H.+ + ADP

O gasto energético de outro ATP nesta etapa é justificado de 2 formas: O processo glicolítico (até esta etapa) torna-se irreversível, e a energia fornecida desestabiliza a molécula. Como a reação catalisada pela fosfofrutoquinase 1 (PFK-1) é acoplada à hidrólise do ATP (uma etapa energeticamente favorável), ela é, em essência, irreversível, e uma via diferente deve ser usada para fazer a conversão reversa durante a gliconeogênese. Isso torna a reação um ponto regulatório chave (veja abaixo).

Além disso, o segundo evento de fosforilação é necessário para permitir a formação de dois grupos carregados (em vez de apenas um) na etapa subsequente da glicólise, garantindo a prevenção da difusão livre de substratos para fora da célula.

A mesma reação também pode ser catalisada pela fosfofrutoquinase dependente de pirofosfato (PFP ou PPi-PFK), que é encontrada na maioria das plantas, algumas bactérias, archea e protistas, mas não em animais. Essa enzima usa pirofosfato (PPi) como doador de fosfato em vez de ATP. É uma reação reversível, aumentando a flexibilidade do metabolismo glicolítico. Uma variante mais rara da enzima PFK dependente de ADP foi identificada em espécies arqueanas.

Cofatores: Mg²⁺

βD-Fructose 1,6-bisfosfato (F1,6BP) Aldolase de Fructose-bisfosfato (ALDO) uma liase D-Glyceraldeído 3-fosfato (DOCUP) Fosfato de dihidroxiacetone (DHAP) +

A desestabilização da molécula na reação anterior permite que o anel hexose seja dividido pela aldolase em dois açúcares triose: diidroxiacetona fosfato (uma cetose) e gliceraldeído 3-fosfato (uma aldose). Existem duas classes de aldolases: aldolases de classe I, presentes em animais e plantas, e aldolases de classe II, presentes em fungos e bactérias; as duas classes usam mecanismos diferentes na clivagem do anel cetose.

Elétrons deslocalizados na clivagem da ligação carbono-carbono associam-se ao grupo álcool. O carbânion resultante é estabilizado pela estrutura do próprio carbânion via distribuição de carga de ressonância e pela presença de um grupo prostético de íons carregados.

Fosfato de dihidroxiacetone (DHAP) isomerase de triosefosfato (TPI) uma isomerase D-Glyceraldeído 3-fosfato (DOCUP)

A triosefosfato isomerase interconverte rapidamente a diidroxiacetona fosfato com o gliceraldeído 3-fosfato (GADP) que continua na glicólise. Isso é vantajoso, pois direciona o fosfato de diidroxiacetona pela mesma via que o gliceraldeído 3-fosfato, simplificando a regulação.

Fase de pagamento

A segunda metade da glicólise é conhecida como a fase de pagamento, caracterizada por um ganho líquido das moléculas ricas em energia ATP e NADH. Como a glicose leva a duas trioses na fase preparatória, cada reação na fase de pagamento ocorre duas vezes por molécula de glicose. Isso produz 2 moléculas de NADH e 4 moléculas de ATP, levando a um ganho líquido de 2 moléculas de NADH e 2 moléculas de ATP da via glicolítica por glicose.

Glyceraldeído 3-fosfato (DOCUP) Desidrogenase de fosfato de gliceraldeído (GAPDH) um oxidoredutase D-1,3-Bisphosphoglycerate (1,3BPG) Não.+ + PEu... NADH + H. H. H.+

Os grupos aldeídos dos açúcares triose são oxidados, e fosfato inorgânico é adicionado a eles, formando 1,3-bifosfoglicerato.

O hidrogênio é usado para reduzir duas moléculas de NAD+, um transportador de hidrogênio, para dar NADH + H⁺ para cada triose.

O equilíbrio do átomo de hidrogênio e o equilíbrio da carga são mantidos porque o grupo fosfato (P_i) realmente existe na forma de um ânion de fosfato de hidrogênio (HPO2−4), que se dissocia para contribuir com o H^{+ ion e dá uma carga líquida de -3 em ambos os lados.}

Aqui, arsenato ([AsO₄]³⁻), um ânion semelhante ao fosfato inorgânico pode substituir o fosfato como substrato para formar 1-arseno-3-fosfoglicerato. Este, no entanto, é instável e prontamente hidrolisa para formar 3-fosfoglicerato, o intermediário na próxima etapa da via. Como consequência de ignorar esta etapa, a molécula de ATP gerada a partir de 1-3 bisfosfoglicerato na próxima reação não será produzida, mesmo que a reação prossiga. Como resultado, o arsenato é um desacoplador da glicólise.

1,3-Bisphosphoglycerate (1,3BPG) Fosfoglicerato quinase (PGK) uma transferência 3-Phosphoglycerate (3PG) ADP ATP Fosfoglicerato quinase (PGK)

Esta etapa é a transferência enzimática de um grupo fosfato de 1,3-bifosfoglicerato para ADP pela fosfoglicerato quinase, formando ATP e 3-fosfoglicerato. Nesta etapa, a glicólise atingiu o ponto de equilíbrio: 2 moléculas de ATP foram consumidas e 2 novas moléculas agora foram sintetizadas. Esta etapa, uma das duas etapas de fosforilação no nível do substrato, requer ADP; assim, quando a célula tem bastante ATP (e pouco ADP), essa reação não ocorre. Como o ATP decai relativamente rápido quando não é metabolizado, esse é um importante ponto regulatório na via glicolítica.

ADP realmente existe como ADPMg⁻, e ATP como ATPMg²⁻, equilibrando as cargas em -5 em ambos os lados.

Cofatores: Mg²⁺

3-Phosphoglycerate (3PG) Mutase de fósforo (PGM) uma mutase 2-Phosphoglycerate (2PG)

A fosfoglicerato mutase isomeriza 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato.

2-Phosphoglycerate (2PG) Enolase (ENO) uma liase Fosfoenolpiruvato (PE) H. H. H.2O Enolase (ENO)

A seguir, a enolase converte 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato. Esta reação é uma reação de eliminação envolvendo um mecanismo E1cB.

Cofatores: 2 Mg²⁺, um "conformacional" íon para coordenar com o grupo carboxilato do substrato, e um "catalítico" íon que participa da desidratação.

Fosfoenolpiruvato (PE) Pyruvate kinase (PK) uma transferência Pyruvate (em inglês)Pyr) ADP + H+ ATP

Uma fosforilação final em nível de substrato agora forma uma molécula de piruvato e uma molécula de ATP por meio da enzima piruvato quinase. Isso serve como uma etapa regulatória adicional, semelhante à etapa da fosfoglicerato quinase.

Cofatores: Mg²⁺

Lógica bioquímica

A existência de mais de um ponto de regulação indica que os intermediários entre esses pontos entram e saem da via da glicólise por outros processos. Por exemplo, na primeira etapa regulada, a hexoquinase converte glicose em glicose-6-fosfato. Em vez de continuar pela via da glicólise, esse intermediário pode ser convertido em moléculas de armazenamento de glicose, como glicogênio ou amido. A reação inversa, quebrando, por exemplo, glicogênio, produz principalmente glicose-6-fosfato; muito pouca glicose livre é formada na reação. A glicose-6-fosfato assim produzida pode entrar na glicólise após o primeiro ponto de controle.

Na segunda etapa regulada (a terceira etapa da glicólise), a fosfofrutoquinase converte a frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato, que então é convertida em gliceraldeído-3-fosfato e diidroxiacetona fosfato. O fosfato de diidroxiacetona pode ser removido da glicólise por conversão em glicerol-3-fosfato, que pode ser usado para formar triglicerídeos. Por outro lado, os triglicerídeos podem ser decompostos em ácidos graxos e glicerol; o último, por sua vez, pode ser convertido em fosfato de diidroxiacetona, que pode entrar na glicólise após o segundo ponto de controle.

Mudanças de energia gratuitas

A mudança na energia livre, ΔG, para cada etapa na via da glicólise pode ser calculada usando ΔG = ΔG° ′ + RTln Q, onde Q é o quociente da reação. Isso requer conhecer as concentrações dos metabólitos. Todos esses valores estão disponíveis para eritrócitos, com exceção das concentrações de NAD⁺ e NADH. A proporção de NAD+ para NADH no citoplasma é de aproximadamente 1.000, o que torna a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato (etapa 6) mais favorável.

Usando as concentrações medidas de cada etapa e as mudanças de energia livre padrão, a mudança real de energia livre pode ser calculada. (Ignorar isso é muito comum - o delta G da hidrólise do ATP nas células não é a variação de energia livre padrão da hidrólise do ATP citada nos livros didáticos).

Ao medir as concentrações fisiológicas de metabólitos em um eritrócito, parece que cerca de sete das etapas da glicólise estão em equilíbrio para esse tipo de célula. Três das etapas — aquelas com grandes variações negativas de energia livre — não estão em equilíbrio e são chamadas de irreversíveis; tais etapas são frequentemente sujeitas a regulamentação.

A etapa 5 na figura é mostrada atrás das outras etapas, porque essa etapa é uma reação colateral que pode diminuir ou aumentar a concentração do intermediário gliceraldeído-3-fosfato. Esse composto é convertido em fosfato de diidroxiacetona pela enzima triose fosfato isomerase, que é uma enzima cataliticamente perfeita; sua velocidade é tão rápida que a reação pode ser considerada em equilíbrio. O fato de ΔG não ser zero indica que as concentrações reais no eritrócito não são conhecidas com precisão.

Regulamento

As enzimas que catalisam a glicólise são reguladas através de uma série de mecanismos biológicos para controlar o fluxo global através da via. Isso é vital tanto para a homeostase em um ambiente estático quanto para a adaptação metabólica a um ambiente ou necessidade em mudança. Os detalhes da regulação de algumas enzimas são altamente conservados entre as espécies, enquanto outras variam amplamente.

1. Expressão de Gene: Em primeiro lugar, as concentrações celulares de enzimas glicolíticas são moduladas através da regulação da expressão gênica através de fatores de transcrição, com várias enzimas de glicólise atuando como quinases proteicas regulatórias no núcleo.
2. Inibição e ativação alosterica por metabolitos: Em particular, a inibição do produto final de enzimas reguladas por metabólitos como o ATP serve como regulação negativa do feedback da via.
3. Inibição e ativação alostericas por interações Proteína-proteína (PPI). Na verdade, algumas proteínas interagem e regulam várias enzimas glicolíticas.
4. Modificação pós-tralacional (PTM). Em particular, a fosforilação e a defosforilação é um mecanismo chave da regulação da piruvato quinase no fígado.
5. Localização

Regulação pela insulina em animais

Em animais, a regulação dos níveis de glicose no sangue pelo pâncreas em conjunto com o fígado é uma parte vital da homeostase. As células beta nas ilhotas pancreáticas são sensíveis à concentração de glicose no sangue. Um aumento na concentração de glicose no sangue faz com que eles liberem insulina no sangue, o que afeta principalmente o fígado, mas também as células adiposas e musculares, fazendo com que esses tecidos removam a glicose do sangue. Quando o açúcar no sangue cai, as células beta pancreáticas cessam a produção de insulina, mas, em vez disso, estimulam as células alfa pancreáticas vizinhas a liberar glucagon no sangue. Isso, por sua vez, faz com que o fígado libere glicose no sangue, quebrando o glicogênio armazenado e por meio da gliconeogênese. Se a queda no nível de glicose no sangue for particularmente rápida ou grave, outros sensores de glicose causam a liberação de epinefrina das glândulas supra-renais para o sangue. Tem a mesma ação que o glucagon no metabolismo da glicose, mas seu efeito é mais pronunciado. No fígado, o glucagon e a epinefrina causam a fosforilação das principais enzimas reguladas da glicólise, síntese de ácidos graxos, síntese de colesterol, gliconeogênese e glicogenólise. A insulina tem o efeito oposto sobre essas enzimas. A fosforilação e desfosforilação dessas enzimas (finalmente em resposta ao nível de glicose no sangue) é a maneira dominante pela qual essas vias são controladas no fígado, gordura e células musculares. Assim, a fosforilação da fosfofrutoquinase inibe a glicólise, enquanto sua desfosforilação pela ação da insulina estimula a glicólise.

Enzimas reguladas na glicólise

As três enzimas reguladoras são hexoquinase (ou glucoquinase no fígado), fosfofrutoquinase e piruvato quinase. O fluxo através da via glicolítica é ajustado em resposta às condições dentro e fora da célula. Os fatores internos que regulam a glicólise o fazem principalmente para fornecer ATP em quantidades adequadas para as necessidades da célula. Os fatores externos atuam principalmente no fígado, tecido adiposo e músculos, que podem retirar grandes quantidades de glicose do sangue após as refeições (evitando assim a hiperglicemia, armazenando o excesso de glicose como gordura ou glicogênio, dependendo do tipo de tecido). O fígado também é capaz de liberar glicose no sangue entre as refeições, durante o jejum e o exercício, evitando assim a hipoglicemia por meio da glicogenólise e da gliconeogênese. Estas últimas reações coincidem com a interrupção da glicólise no fígado.

Além disso, a hexoquinase e a glucoquinase atuam independentemente dos efeitos hormonais como controles nos pontos de entrada da glicose nas células de diferentes tecidos. A hexoquinase responde ao nível de glicose-6-fosfato (G6P) na célula ou, no caso da glucoquinase, ao nível de açúcar no sangue para fornecer controles totalmente intracelulares da via glicolítica em diferentes tecidos (ver abaixo).

Quando a glicose é convertida em G6P pela hexoquinase ou glucoquinase, ela pode ser convertida em glicose-1-fosfato (G1P) para conversão em glicogênio ou alternativamente convertida pela glicólise em piruvato, que entra na mitocôndria onde é é convertido em acetil-CoA e depois em citrato. O excesso de citrato é exportado da mitocôndria de volta para o citosol, onde a ATP citrato liase regenera acetil-CoA e oxaloacetato (OAA). O acetil-CoA é então usado para síntese de ácidos graxos e síntese de colesterol, duas importantes formas de utilizar o excesso de glicose quando sua concentração é alta no sangue. As enzimas reguladas que catalisam essas reações desempenham essas funções quando são desfosforiladas pela ação da insulina nas células do fígado. Entre as refeições, durante o jejum, exercício ou hipoglicemia, glucagon e epinefrina são liberados no sangue. Isso faz com que o glicogênio hepático seja convertido novamente em G6P e, em seguida, convertido em glicose pela enzima específica do fígado glicose 6-fosfatase e liberado no sangue. Glucagon e epinefrina também estimulam a gliconeogênese, que converte substratos não-carboidratos em G6P, que se junta à G6P derivada do glicogênio, ou a substitui quando o estoque de glicogênio hepático está esgotado. Isso é crítico para a função cerebral, uma vez que o cérebro utiliza a glicose como fonte de energia na maioria das condições. A fosforilação simultânea, particularmente, da fosfofrutoquinase, mas também, até certo ponto, da piruvato quinase, evita que a glicólise ocorra ao mesmo tempo que a gliconeogênese e a glicogenólise.

Hexoquinase e glucoquinase

Yeast hexokinase B (PDB: 1IG8)

Todas as células contêm a enzima hexoquinase, que catalisa a conversão da glicose que entrou na célula em glicose-6-fosfato (G6P). Como a membrana celular é impermeável ao G6P, a hexoquinase atua essencialmente no transporte de glicose para as células, das quais não pode mais escapar. A hexoquinase é inibida por altos níveis de G6P na célula. Assim, a taxa de entrada de glicose nas células depende parcialmente da rapidez com que o G6P pode ser eliminado pela glicólise e pela síntese de glicogênio (nas células que armazenam glicogênio, ou seja, fígado e músculos).

A glucoquinase, ao contrário da hexoquinase, não é inibida pela G6P. Ocorre nas células do fígado e só irá fosforilar a glicose que entra na célula para formar a glicose-6-fosfato (G6P), quando a glicose no sangue é abundante. Sendo este o primeiro passo na via glicolítica no fígado, confere, portanto, uma camada adicional de controle da via glicolítica neste órgão.

Fosfofrutoquinase

Bacillus stearothermophilus phosphofructokinase (PDB: 6PFK)

A fosfofrutoquinase é um importante ponto de controle na via glicolítica, pois é uma das etapas irreversíveis e possui efetores alostéricos chave, AMP e frutose 2,6-bifosfato (F2,6BP).

A frutose 2,6-bifosfato (F2,6BP) é um ativador muito potente da fosfofrutoquinase (PFK-1) que é sintetizada quando a F6P é fosforilada por uma segunda fosfofrutoquinase (PFK2). No fígado, quando o açúcar no sangue está baixo e o glucagon eleva o cAMP, o PFK2 é fosforilado pela proteína quinase A. A fosforilação inativa o PFK2 e outro domínio dessa proteína torna-se ativo como frutose bisfosfatase-2, que converte F2,6BP de volta em F6P. Tanto o glucagon quanto a epinefrina causam altos níveis de cAMP no fígado. O resultado de níveis mais baixos de frutose-2,6-bifosfato no fígado é uma diminuição na atividade da fosfofrutoquinase e um aumento na atividade da frutose 1,6-bisfosfatase, de modo que a gliconeogênese (em essência, "glicólise reversa";) é favorecido. Isso é consistente com o papel do fígado nessas situações, já que a resposta do fígado a esses hormônios é liberar glicose para o sangue.

O ATP compete com o AMP pelo sítio efetor alostérico na enzima PFK. As concentrações de ATP nas células são muito maiores que as do AMP, tipicamente 100 vezes maiores, mas a concentração de ATP não muda mais do que cerca de 10% sob condições fisiológicas, enquanto uma queda de 10% no ATP resulta em um aumento de 6 vezes no AMP. Assim, a relevância do ATP como efetor alostérico é questionável. Um aumento no AMP é consequência de uma diminuição na carga de energia na célula.

O citrato inibe a fosfofrutoquinase quando testado in vitro aumentando o efeito inibitório do ATP. No entanto, é duvidoso que este seja um efeito significativo in vivo, porque o citrato no citosol é utilizado principalmente para conversão em acetil-CoA para síntese de ácidos graxos e colesterol.

TIGAR, uma enzima induzida por p53, é responsável pela regulação da fosfofrutoquinase e atua na proteção contra o estresse oxidativo. TIGAR é uma única enzima com dupla função que regula F2,6BP. Ele pode se comportar como uma fosfatase (frutuose-2,6-bisfosfatase) que cliva o fosfato no carbono-2 produzindo F6P. Também pode se comportar como uma quinase (PFK2) adicionando um fosfato ao carbono-2 de F6P que produz F2,6BP. Em humanos, a proteína TIGAR é codificada pelo gene C12orf5. A enzima TIGAR impedirá a progressão da glicólise, criando um acúmulo de frutose-6-fosfato (F6P) que é isomerizado em glicose-6-fosfato (G6P). O acúmulo de G6P desviará os carbonos para a via das pentoses fosfato.

Piruvato quinase

Pyruvate quinase (PDB: 1A3W)

A etapa final da glicólise é catalisada pela piruvato quinase para formar piruvato e outro ATP. É regulado por uma gama de diferentes mecanismos de regulação transcricionais, covalentes e não covalentes, que podem variar amplamente em diferentes tecidos. Por exemplo, no fígado, a piruvato quinase é regulada com base na disponibilidade de glicose. Durante o jejum (sem glicose disponível), o glucagon ativa a proteína quinase A, que fosforila a piruvato quinase para inibi-la. Um aumento no açúcar no sangue leva à secreção de insulina, que ativa a proteína fosfatase 1, levando à desfosforilação e reativação da piruvato quinase. Esses controles impedem que a piruvato quinase seja ativa ao mesmo tempo que as enzimas que catalisam a reação reversa (piruvato carboxilase e fosfoenolpiruvato carboxicinase), evitando um ciclo fútil. Por outro lado, a isoforma da piruvato quinase encontrada no músculo não é afetada pela proteína quinase A (que é ativada pela adrenalina naquele tecido), de modo que a glicólise permanece ativa nos músculos mesmo durante o jejum.

Processos pós-glicólise

O processo geral da glicólise é:

Glucose + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P_Eu... → 2 pyruvate + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Se a glicólise continuasse indefinidamente, todo o NAD⁺ seria usado e a glicólise pararia. Para permitir que a glicólise continue, os organismos devem ser capazes de oxidar o NADH de volta a NAD⁺. Como isso é feito depende de qual aceptor externo de elétrons está disponível.

Regeneração anóxica de NAD+

Um método de fazer isso é simplesmente fazer com que o piruvato faça a oxidação; neste processo, o piruvato é convertido em lactato (a base conjugada do ácido lático) em um processo chamado fermentação do ácido lático:

Pyruvate + NADH + H⁺ → lactato + NAD⁺

Esse processo ocorre nas bactérias envolvidas na fabricação do iogurte (o ácido lático faz o leite coalhar). Esse processo também ocorre em animais sob condições hipóxicas (ou parcialmente anaeróbias), encontradas, por exemplo, em músculos sobrecarregados que sofrem com a falta de oxigênio. Em muitos tecidos, este é o último recurso celular para obtenção de energia; a maioria dos tecidos animais não tolera condições anaeróbicas por um longo período de tempo.

Alguns organismos, como leveduras, convertem NADH de volta em NAD⁺ em um processo chamado fermentação de etanol. Nesse processo, o piruvato é convertido primeiro em acetaldeído e dióxido de carbono e depois em etanol.

A fermentação do ácido lático e a fermentação do etanol podem ocorrer na ausência de oxigênio. Essa fermentação anaeróbica permite que muitos organismos unicelulares usem a glicólise como sua única fonte de energia.

A regeneração anóxica de NAD⁺ é apenas um meio eficaz de produção de energia durante exercícios curtos e intensos em vertebrados, por um período que varia de 10 segundos a 2 minutos durante um esforço máximo em humanos. (Em intensidades de exercício mais baixas, ele pode sustentar a atividade muscular em animais mergulhadores, como focas, baleias e outros vertebrados aquáticos, por períodos de tempo muito mais longos.) Nessas condições, o NAD⁺ é reabastecido pela doação de NADH seus elétrons para piruvato para formar lactato. Isso produz 2 moléculas de ATP por molécula de glicose, ou cerca de 5% do potencial energético da glicose (38 moléculas de ATP em bactérias). Mas a velocidade com que o ATP é produzido dessa maneira é cerca de 100 vezes maior que a da fosforilação oxidativa. O pH no citoplasma cai rapidamente quando os íons de hidrogênio se acumulam no músculo, eventualmente inibindo as enzimas envolvidas na glicólise.

A sensação de queimação nos músculos durante o exercício intenso pode ser atribuída à liberação de íons de hidrogênio durante a mudança para a fermentação da glicose, da oxidação da glicose para dióxido de carbono e água, quando o metabolismo aeróbico não consegue mais acompanhar as demandas de energia dos músculos. Esses íons de hidrogênio formam uma parte do ácido lático. O corpo recorre a esse método menos eficiente, mas mais rápido, de produzir ATP em condições de baixo oxigênio. Acredita-se que este tenha sido o principal meio de produção de energia em organismos anteriores antes que o oxigênio atingisse altas concentrações na atmosfera entre 2.000 e 2.500 milhões de anos atrás e, portanto, representaria uma forma mais antiga de produção de energia do que o reabastecimento aeróbico de NAD. >+ nas células.

O fígado dos mamíferos se livra desse excesso de lactato, transformando-o novamente em piruvato em condições aeróbicas; ver ciclo de Cori.

A fermentação de piruvato em lactato às vezes também é chamada de "glicólise anaeróbica", no entanto, a glicólise termina com a produção de piruvato, independentemente da presença ou ausência de oxigênio.

Nos dois exemplos acima de fermentação, o NADH é oxidado pela transferência de dois elétrons para o piruvato. No entanto, as bactérias anaeróbias usam uma ampla variedade de compostos como aceptores terminais de elétrons na respiração celular: compostos nitrogenados, como nitratos e nitritos; compostos de enxofre, tais como sulfatos, sulfitos, dióxido de enxofre e enxofre elementar; dióxido de carbono; compostos de ferro; compostos de manganês; compostos de cobalto; e compostos de urânio.

Regeneração aeróbica de NAD+ e eliminação de piruvato

Em eucariotos aeróbicos, desenvolveu-se um mecanismo complexo para usar o oxigênio do ar como o aceptor final de elétrons. Os procariotos aeróbicos, que não possuem mitocôndrias, usam uma variedade de mecanismos mais simples.

• Em primeiro lugar, o NADH + H+ gerado pela glicólise tem de ser transferido para a mitocôndria para ser oxidado, e assim para regenerar o NAD⁺ necessário para a glicólise continuar. No entanto, a membrana mitocondrial interna é impermeável para NADH e NAD⁺. O uso é, portanto, feito de dois “choques” para transportar os elétrons de NADH através da membrana mitocondrial. Eles são o vaivém mal-aspartado e o vaivém fosfato glicerol. No primeiro os elétrons de NADH são transferidos para oxaloacetato citosólico para formar o malte. O malato então atravessa a membrana mitocondrial interna na matriz mitocondrial, onde é reoxidada por NAD⁺ formando oxaloacetato intra-mitocondrial e NADH. O oxaloacetato é então reciclado ao citosol através de sua conversão ao aspartato que é facilmente transportado fora da mitocôndria. Nos elétrons de transporte de fosfato glicerol de NADH citosólicos são transferidos para dihidroxiacetona para formar glicerol-3-fosfato que facilmente atravessa a membrana mitocondrial externa. O glicerol-3-fosfato é então reoxidizado para dihidroxiacetone, doando seus elétrons para FAD em vez de NAD⁺. Esta reação ocorre na membrana mitocondrial interna, permitindo FADH₂ doar seus elétrons diretamente para coenzima Q (ubiquinona) que é parte da cadeia de transporte de elétrons que, em última análise, transfere elétrons para oxigênio molecular O₂, com a formação de água, e a liberação de energia eventualmente capturada na forma de ATP.
• O produto final glicolítico, pyruvate (mais NAD⁺) é convertido em acetil-CoA, CO₂ e NADH + H⁺ dentro da mitocôndria em um processo chamado de descarboxilação pyruvate.
• O acetil-CoA resultante entra no ciclo de ácido cítrico (ou Krebs Cycle), onde o grupo acetil do acetil-CoA é convertido em dióxido de carbono por duas reações de descarboxilação com a formação de ainda mais intra-mitocondrial NADH + H⁺.
• O intra-mitocondrial NADH + H⁺ é oxidado para NAD⁺ pela cadeia de transporte de elétrons, usando oxigênio como o receptor de elétron final para formar água. A energia liberada durante este processo é usada para criar um gradiente de íons de hidrogênio (ou próton) através da membrana interna do mitocôndrio.
• Finalmente, o gradiente de protão é usado para produzir cerca de 2,5 ATP para cada NADH + H⁺ oxidado em um processo chamado fosforilação oxidativa.

Conversão de carboidratos em ácidos graxos e colesterol

O piruvato produzido pela glicólise é um importante intermediário na conversão de carboidratos em ácidos graxos e colesterol. Isso ocorre através da conversão de piruvato em acetil-CoA na mitocôndria. No entanto, esse acetil CoA precisa ser transportado para o citosol, onde ocorre a síntese de ácidos graxos e colesterol. Isso não pode ocorrer diretamente. Para obter acetil-CoA citosólica, o citrato (produzido pela condensação de acetil-CoA com oxaloacetato) é removido do ciclo do ácido cítrico e transportado através da membrana mitocondrial interna para o citosol. Lá ele é clivado pela ATP citrato liase em acetil-CoA e oxaloacetato. O oxaloacetato é devolvido à mitocôndria como malato (e depois de volta ao oxaloacetato para transferir mais acetil-CoA para fora da mitocôndria). O acetil-CoA citosólico pode ser carboxilado pela acetil-CoA carboxilase em malonil CoA, o primeiro passo comprometido na síntese de ácidos graxos, ou pode ser combinado com acetoacetil-CoA para formar 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG -CoA), que é a etapa limitante da velocidade que controla a síntese de colesterol. O colesterol pode ser usado puro, como um componente estrutural das membranas celulares, ou pode ser usado para sintetizar hormônios esteróides, sais biliares e vitamina D.

Conversão de piruvato em oxaloacetato para o ciclo do ácido cítrico

As moléculas de piruvato produzidas pela glicólise são ativamente transportadas através da membrana mitocondrial interna e para a matriz, onde podem ser oxidadas e combinadas com a coenzima A para formar CO₂, acetil-CoA e NADH, ou podem ser carboxilados (por piruvato carboxilase) para formar oxaloacetato. Esta última reação "preenche" a quantidade de oxaloacetato no ciclo do ácido cítrico, sendo, portanto, uma reação anaplerótica (do grego que significa "encher"), aumentando a capacidade do ciclo de metabolizar acetil-CoA quando o tecido" 39;s necessidades de energia (por exemplo, no coração e músculo esquelético) são repentinamente aumentadas pela atividade. No ciclo do ácido cítrico, todos os intermediários (por exemplo, citrato, isocitrato, alfa-cetoglutarato, succinato, fumarato, malato e oxaloacetato) são regenerados durante cada volta do ciclo. Adicionar mais desses intermediários à mitocôndria significa, portanto, que essa quantidade adicional é retida dentro do ciclo, aumentando todos os outros intermediários à medida que um é convertido no outro. Portanto, a adição de oxaloacetato aumenta muito as quantidades de todos os intermediários do ácido cítrico, aumentando assim a capacidade do ciclo de metabolizar acetil CoA, convertendo seu componente acetato em CO₂ e água, com liberação de energia suficiente para formar 11 moléculas de ATP e 1 molécula de GTP para cada molécula adicional de acetil CoA que se combina com o oxaloacetato no ciclo.

Para remover catapleroticamente o oxaloacetato do ciclo cítrico, o malato pode ser transportado da mitocôndria para o citoplasma, diminuindo a quantidade de oxaloacetato que pode ser regenerado. Além disso, os intermediários do ácido cítrico são constantemente usados para formar uma variedade de substâncias, como purinas, pirimidinas e porfirinas.

Intermediários para outras vias

Este artigo concentra-se no papel catabólico da glicólise no que diz respeito à conversão de energia química potencial em energia química utilizável durante a oxidação da glicose em piruvato. Muitos dos metabólitos na via glicolítica também são usados pelas vias anabólicas e, como consequência, o fluxo através da via é crítico para manter um suprimento de esqueletos de carbono para a biossíntese.

As seguintes vias metabólicas dependem fortemente da glicólise como fonte de metabólitos: e muitas outras.

• A via de fosfato Pentose, que começa com a desidrogenação de glicose-6-fosfato, o primeiro intermediário a ser produzido por glicólise, produz vários açúcares pentose, e NADPH para a síntese de ácidos graxos e colesterol.
• A síntese de glicogênio também começa com glicose-6-fosfato no início da via glicolítica.
• O glicerol, para a formação de triglicerídeos e fosfolípidos, é produzido a partir do glicolítico intermediário gliceraldeído-3-fosfato.
• Vários caminhos pós-glicolíticos:

• síntese de ácido gordo
• Síntese de colesterol
• O ciclo de ácido cítrico que por sua vez leva a:

• síntese de aminoácidos
• síntese de nucleotídeos
• síntese Tetrapyrrole

Embora a gliconeogênese e a glicólise compartilhem muitos intermediários, um não é funcionalmente um ramo ou tributário do outro. Existem duas etapas regulatórias em ambas as vias que, quando ativas em uma via, são automaticamente inativas na outra. Portanto, os dois processos não podem estar ativos simultaneamente. De fato, se ambos os conjuntos de reações fossem altamente ativos ao mesmo tempo, o resultado líquido seria a hidrólise de quatro ligações de fosfato de alta energia (dois ATP e dois GTP) por ciclo de reação.

NAD+ é o agente oxidante na glicólise, assim como na maioria das outras reações metabólicas produtoras de energia (por exemplo, beta-oxidação de ácidos graxos e durante o ciclo do ácido cítrico). O NADH assim produzido é usado principalmente para transferir elétrons para O₂ para produzir água ou, quando O₂ não está disponível, para compostos produzidos como lactato ou etanol (consulte Regeneração anóxica de NAD⁺ acima). O NADH raramente é usado para processos sintéticos, sendo a notável exceção a gliconeogênese. Durante a síntese de ácidos graxos e colesterol, o agente redutor é o NADPH. Essa diferença exemplifica um princípio geral de que o NADPH é consumido durante as reações biossintéticas, enquanto o NADH é gerado nas reações de produção de energia. A fonte do NADPH é dupla. Quando o malato é oxidativamente descarboxilado pela enzima málica ligada a “NADP⁺" piruvato, CO₂ e NADPH são formados. O NADPH também é formado pela via das pentoses fosfato que converte a glicose em ribose, que pode ser utilizada na síntese de nucleotídeos e ácidos nucléicos, ou pode ser catabolizada a piruvato.

Glicólise na doença

Diabetes

A absorção celular de glicose ocorre em resposta aos sinais de insulina, e a glicose é subsequentemente quebrada através da glicólise, diminuindo os níveis de açúcar no sangue. No entanto, os baixos níveis de insulina observados no diabetes resultam em hiperglicemia, onde os níveis de glicose no sangue aumentam e a glicose não é adequadamente absorvida pelas células. Os hepatócitos contribuem ainda mais para essa hiperglicemia por meio da gliconeogênese. A glicólise nos hepatócitos controla a produção hepática de glicose, e quando a glicose é produzida em excesso pelo fígado sem ter como ser quebrada pelo organismo, ocorre hiperglicemia.

Doenças genéticas

Mutações glicolíticas são geralmente raras devido à importância da via metabólica; a maioria das mutações que ocorrem resulta na incapacidade da célula de respirar e, portanto, causa a morte da célula em um estágio inicial. No entanto, algumas mutações (doenças de armazenamento de glicogênio e outros erros inatos do metabolismo de carboidratos) são observadas, sendo um exemplo notável a deficiência de piruvato quinase, levando à anemia hemolítica crônica.

Câncer

Células tumorais malignas realizam a glicólise a uma taxa dez vezes mais rápida do que suas contrapartes de tecidos não cancerosos. Durante sua gênese, o suporte capilar limitado geralmente resulta em hipóxia (diminuição do suprimento de O2) dentro das células tumorais. Assim, essas células dependem de processos metabólicos anaeróbios, como a glicólise para ATP (trifosfato de adenosina). Algumas células tumorais superexpressam enzimas glicolíticas específicas que resultam em taxas mais altas de glicólise. Freqüentemente, essas enzimas são isoenzimas, das tradicionais enzimas de glicólise, que variam em sua suscetibilidade à inibição por retroalimentação tradicional. O aumento da atividade glicolítica acaba neutralizando os efeitos da hipóxia, gerando ATP suficiente a partir dessa via anaeróbica. Este fenômeno foi descrito pela primeira vez em 1930 por Otto Warburg e é conhecido como efeito Warburg. A hipótese de Warburg afirma que o câncer é causado principalmente por disfuncionalidade no metabolismo mitocondrial, e não por causa do crescimento descontrolado das células. Várias teorias foram avançadas para explicar o efeito Warburg. Uma dessas teorias sugere que o aumento da glicólise é um processo protetor normal do corpo e que a alteração maligna pode ser causada principalmente pelo metabolismo energético.

Essa alta taxa de glicólise tem importantes aplicações médicas, pois a alta glicólise aeróbica por tumores malignos é utilizada clinicamente para diagnosticar e monitorar as respostas ao tratamento de cânceres por captação de imagem de 2-18F-2-desoxiglicose (FDG) (um substrato de hexoquinase modificado radioativo) com tomografia por emissão de pósitrons (PET).

Existem pesquisas em andamento para afetar o metabolismo mitocondrial e tratar o câncer, reduzindo a glicólise e, assim, privando as células cancerígenas de várias novas maneiras, incluindo uma dieta cetogênica.

Mapa de percurso interativo

O diagrama abaixo mostra os nomes das proteínas humanas. Os nomes em outros organismos podem ser diferentes e o número de isoenzimas (como HK1, HK2,...) provavelmente também será diferente.

Clique nos genes, proteínas e metabólitos abaixo para acessar os respectivos artigos.

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Edição de glicólise e glicogénese

1. ^ O mapa interativo do caminho pode ser editado no WikiPathways: «GlycolysisGluconeogenesis_WP534» (em inglês).

Nomenclatura alternativa

Alguns dos metabólitos na glicólise têm nomes e nomenclatura alternativos. Em parte, isso ocorre porque alguns deles são comuns a outras vias, como o ciclo de Calvin.

Estrutura dos componentes da glicólise em projeções de Fischer e modelo poligonal

Os intermediários da glicólise representados nas projeções de Fischer mostram a mudança química passo a passo. Essa imagem pode ser comparada à representação do modelo poligonal. Outra comparação das projeções de Fischer e do Modelo Poligonal na glicólise é mostrada em um vídeo. Animações em vídeo no mesmo canal no YouTube podem ser vistas para outra via metabólica (Ciclo de Krebs) e a representação e aplicação do Modelo Poligonal em Química Orgânica

Glicolise - Estrutura de componentes glicólise anaeróbicos mostrou-se usando projeções de Fischer, modelo esquerdo e poligonal, direita. Os compostos correspondem à glicose (GLU), glicose 6-fosfato (G6P), frutose 6-fosfato (F6P), frutose 1,6-bisfosfato (F16BP), fosfato de dihidroxiacetona (DHAP), gliceraldeído 3-fosfato (GA3P), 1,3-bisfosfato de 3PG). As enzimas que participam deste caminho são indicadas por números sublinhados, e correspondem à hexocinase (1), glicose-6-fosfato isomerase (2), fosfofructokinase-1 (3), frutose-bisfosfato aldolase (4), isomerase de triosefosfato (5), gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (5), cinase de fósforo (7), mutase de fosforilcerato (8), hidroatase fosfopiruvato (enolase) (9), pyruvate kinase (10.), e desidrogenase de lactato (11). A coenzima participante (NAD)⁺, NADH + H⁺, ATP e ADP), fosfato inorgânico, H. H. H.₂O e CO₂ foram omitidos nessas representações. As reações de fosforilação de ATP, bem como as reações de fosforilação de ADP em etapas posteriores da glicólise são mostradas como ~P, respectivamente, entrando ou saindo pela via. As reações de oxiredução usando NAD⁺ ou NADH são observados como hidrogênios “2H” saindo ou entrando no caminho.