A glicólise é a primeira fase, fundamental para os processos de respiração celular e fermentação. Através dela, a molécula de glicose (que possui 6 carbonos) é oxidada, gerando 2 moléculas de ATP e duas moléculas de piruvato (cada uma com 3 carbonos). Se estivermos falando de respiração celular, esse piruvato é convertido em Acetyl-CoA e entra no Ciclo de Krebs. Se estivermos falando em fermentação, esse piruvato será convertido em algum subproduto inútil à célula, mas útil para regenerar as coenzimas responsáveis pelo transporte de elétrons nesses processos de geração de energia (NAD e FAD). Existe uma lógica em cada uma das dez reações que compõem o processo que chamamos de glicólise, que vou explicar a seguir.

1ª REAÇÃO - Glicose > Glicose 6-fosfato

É o primeiro passo de “regulação da glicose”. Catalisada ela enzima Hexocinase (se lê quinase), tem característica de reação irreversível. É gasta uma molécula de ATP, adicionando um grupo fosfato ao carbono 6 da Glicose, transformando-a em Glicose 6-fosfato. Pode parecer contraproducente, para um processo que visa gerar energia, começar gastando um ATP, mas esta ligação de um fosfato ao carbono 6' da glicose tem intuito de impedir que a glicose volte ao meio extracelular, pois o grupamento fosfato tem é altamente carregado negativamente, logo, não tem afinidade pela parte apolar da bicamada lipídica que compõe a membrana citoplasmática. Vale observar que toda vez que uma enzima tiver a terminação "cinase" ou "kinase", se trata de uma transportadora de fosfatos.

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2ª REAÇÃO - Glicose 6-fosfato > Frutose 6-fosfato

A Frutose é um monossacarídeo isômero da glicose (C6H12O6), isto é, possui a mesma fórmula molecular (mesmo conjunto de átomos) e diferentes fórmulas estruturais (organização desses átomos na estrutura tridimensional). A ação da enzima Fosfoglicose Isomerase transformará uma em outra, pois a Frutose é uma molécula mais simétrica que a Glicose. Você lembra que falei na introdução que a Glicose (6C) é repartida em duas moléculas de piruvato (3C, cada), né? Como a frutose é mais simétrica, é mais facilmente repartida ao meio posteriormente (gerando dois compostos com três carbonos cada).

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3ª REAÇÃO - Frutose 6-fosfato > Frutose 1,6-bifosfato

Como o nome do produto já adianta, é adicionado um segundo grupo fosfato à estrutura, gastando uma segunda molécula de ATP de “investimento”. Dessa vez, o fosfato é adicionado ao carbono 1', gerando uma Frutose 1,6-fosfato. Este processo é mediado pela enzima Fosfofrutocinase e tem o intuito de tornar a molécula ainda mais simétrica, pois agora contém fosfatos nos dois lados (nos carbonos seis e um). Agora ela está pronta para ser partida ao meio, o que acontecerá na próxima reação.

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4ª REAÇÃO - Frutose-1,6-bifosfato > Di-hidroxiacetona fosfato + Gliceraldeído 3-fosfato

Como foi dito, a molécula de Frutose 1,6-bifosfato seria partida ao meio (o que justificou os esforços para torná-la mais simétrica). As duas moléculas resultantes serão Di-hidroxiacetona fosfato e Gliceraldeído 3-fosfato, ambas com três carbonos. A enzima que cataliza esta reação é a Aldolase. Não se assuste, não tem nada demais nesses nomes. Lembra das funções orgânicas aldeído e cetona? Então, é uma questão apenas conformacional que as diferencia, já que são isômeras também (ambas têm fórmula química C3H5O3P). Quem seguirá o caminho na glicólise será o Gliceraldeído 3-fosfato, então a enzima Triose Fosfato Isomerase acaba por transformar a Di-hidroxiacetona fosfato em Gliceraldeído 3-fosfato (5ª reação); por isso, a partir desta etapa, os produtos serão em dobro, não em “um” como vinha sendo antes.

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6ª REAÇÃO - Gliceraldeído 3-fosfato > 1,3-bifosfoglicerato

Quando o fosfato provém de um ATP, ele é extraído de uma molécula extremamente energética; energia essa que é utilizada para realizar a ligação. No caso do fosfato inorgânico (Pi), que é como um fosforo solto, não ligado à nenhuma estrutura, não há essa disponibilidade de energia, por isso a enzima Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase realiza a adição do fosfato inorgânico ao gliceraldeído 3-fosfato em dois passos: no primeiro o hidrogênio da função aldeído (lá em cima, na estrutura) é transferido para um NAD+, transformando-o em NADH. No lugar do Hidrogênio entra uma hidroxila (OH-) extraída de uma molécula de água. O Hidrogênio que sobra da água termina de compor o produto NADH + H+. Observação: Como está tudo duplicado, são produzidas duas moléculas de NADH + H+!

Na segunda etapa ocorre a fosforilação do gliceraldeído. A adição da hidroxila no lugar do hidrogênio é uma reação de Oxidação favorável, pois partiu de um ponto energético maior para um menor. A adição do fosfato inorgânico é uma reação de fosforilação desfavorável, pois sai de um nível energético menor para um maior. Sozinha, a adição de fosfato inorgânico seria impossível. Ela só é passível de acontecer quando combinada com a oxidação favorável do gliceralderído 3P, pois a energia para a ligação do Pi é obtida através da oxidação, como mostra o gráfico ao lado. Isso justifica o gasto de uma molécula de água nesse intercurso. No final, obtemos duas moléculas de 1,3 bifosfoglicerato a partir de duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato.

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7ª REAÇÃO - 1,3 Bifosfoglicerato > 3-fosfoglicerato

Nesta etapa, vamos repor os dois ATP gastos na fase de investimento (já que a partir da 4ª reação, todos os produtos estão duplicados). O grupamento fosfato que acabou de ser agregado à molécula de 1,3-bifosfoglicerato será desprendido para compor (junto com dois ADP) duas novas moléculas de ATP. A enzima que media esta reação é a fosfoglicerato cinase. A 6ª e a 7ª reação são dedicadas a repor os ATPs, o que nos leva a entender a complexidade dos caminhos trilhados na via glicolíticas. Como o Fosfato inorgânico (Pi) é pobre em energia, se utiliza da energia da oxidação para formar uma molécula onde depois será removido para integrar o ADP, resultando em duas moléculas de ATP, devolvendo o que foi gasto na preparação da frutose para dividir-se corretamente e da glicose para que não evadisse do espaço citosol.

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8ª REAÇÃO - 3-fosfoglicerato > 2-fosfoglicerato

A intenção agora é utilizar o grupamento fosfato restante nos dois 3-fosfogliceratos para produzir mais 2 ATP. A enzima Fosfoglicerato mutase vai trocar o grupamento de carbono, passando do Carbono 3 para o Carbono 2. Isso ajuda pois deixa o grupo mais próximo dos oxigênios lá de cima, que assim como o fosfato, são altamente eletronegativos. Isso cria uma repulsão, colocando a situação do fosfato mais favorável para a saída da estrutura.

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9ª REAÇÃO - 2-fosfoglicerato > Fosfoenolpiruvato

Visa desidratar a molécula de 2-fosfoglicerato, provocando uma redistribuição dos elétrons na molécula, tornando a presença do fosfato na molécula muito desfavorável. O Carbono 2 que antes possuía dois hidrogênios, agora não possui nenhum, tornando a molécula instável.

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10ª REAÇÃO - Fosfoenolpiruvato > Piruvato

Com a saída do grupo fosfato, há formação de mais duas moléculas de ATP e o produto final da Glicólise aparece: DUAS MOLÉCULAS DE PIRUVATO.

No final, o saldo total da oxidação total de uma molécula de glicose foi de 2 Piruvatos, 2 ATP e 2 NADH. Pode parecer pouco o saldo de energia (e é), mas é que na verdade, o objetivo da glicólise é fornecer os precursores para o Ciclo de Krebs (piruvato), onde será gerado a maior parte dos NADH, NADPH e FADH2. Esses sim, são a chave para geração de energia, nos processos aeróbicos que vêm depois da glicólise: Ciclo de Krebs e Cadeia Respiratória. Em resumo, podemos dividir a glicólise em três momentos:

- As reações 1, 2 e 3 são chamadas de FASE DE INVESTIMENTO, pois são gastas duas moléculas de ATP para regular e modelar a molécula de glicose.

- As reações 4 e 5 compõem a FASE DE CLIVAGEM, pois, a partir da bipartição da Frutose 1,6-Bifosfato são geradas duas moléculas de três carbonos cada.

- As reações a partir da 6 compõem a FASE DE GERAÇÃO DE ENERGIA, pois são geradas 4 moléculas de ATP, resultando em um saldo positivo de 2 ATP;

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