Gliclise

PAGE 1Professora Camila Hochman Mendez

Gliclise1. HistricoTudo comeou em 1860, quando Louis Pasteur observou e descreveu afermentao como um processo, indissoluvelmente, ligado as clulas vivas.

Em 1897, Hans e Eduard Bchner pesquisavam como conservar extratos de levedura isento de clulas, sem utilizar anti-spticos, pois o objetivo final seria para uso teraputico. Experimentaram ento a sacarose como substncia conservadora e o resultado foi uma Fermentao com rpida produo de lcool.

Em 1905, Arthur Harden e William Young, ao unirem glicose com extrato de levedura, num experimento, observaram uma rpida e breve fermentao. Contudo quando adicionavam fosfato inorgnico - Pi, o processo fermentativo continuava. Posteriormente, isolaram a Frutose 1,6-Difosfato, uma ose que incorporava o fosfato inorgnico quimicamente, denominada como Hexose Difosfato, que uma das substncias representante da Gliclise.

Descobriram, tambm, que se aquecessem ou dialisassem o extrato de levedura a 50oC esta perdia sua atividade. Como? Experimentaram aquecer o extrato de levedura a 50oC, o resultado era a perda da atividade, ou seja, ficava inativo. Experimentaram dialisar o extrato a 50oC, o resultado tambm era a inatividade. Experimentaram misturar os 2 extratos inativos (o aquecido e o dialisado), como resultado o novo extrato se tornava ativo, isto , sua atividade retornava. Concluram que existiam 2 substncias responsveis pela atividade:

1. uma termolvel no dialisvel, denominada de "zimase, atualmente conhecida como as diversasenzimas presentes na Gliclise;

2. uma termoestvel dialisvel, denominada de "cozimase",atualmente conhecida como ATP e ADP (iontes metlicos) e NAD+ (coenzima).

A via glicoltica completa foi elucidada por volta de 1940. Vrios foram os cientistas que contribuiram para o esclarecimento da via, entre eles esto: Gustav Embden, Otto Meyerhof, Carl Neuberg, Jacob Parnas, Otto Warburg, Gerty Cori e Carl Cori. Por isso que a gliclise tambm conhecida nos meios acadmicos como "Via de Embden-Meyerhof".

2. Reao BioqumicaA Via Glicoltica quase universal nos sistemas biolgicos e ocorre no citoplasma da clula. Na maioria das clulas, para a Glicose entrar no citoplasma necessrio a ajuda de protenas especficas de transporte, encontradas na membrana plasmtica. Seu destino j est pr-estabelecido, isto , em 9 passos de reaes sequenciadas, 1 molcula de Glicose se transforma em 2 molculas de Piruvato. E essa trasnformao qumica da substncia orgnica - Glicose, gera uma pequena quantidade de energia metablica - ATP, se comparada com as reaes que se seguem no Ciclo de Krebs.

Na via glicoltica as unidades carbnicas da glicose tendem a diminuir de reao em reao, formando reagentes intermedirios que possuem de 6 at 3 carbonos. E todos sero fosforilados, consequentemente os grupamentos fosforila formaro steres ou anidridos.

Nos organismos superiores o processo de produo de energia a partir da oxidao dos alimentos, descrito por Krebs, composto por 3 estgios de gerao de energia:

No 1 estgio, as molculas maiores dos alimentos sofrem quebras na sua estrutura molecular at se tornarem unidades menores, gerando ento os "osdeos" que sero hidrolisados "oses", as protenas aminocidos e os lipdeos glicerol e cidos graxos.

A Gliclise pertence ao 2 estgio, no qual as numerosas molculas de glicose so degradadas unidades simples, gerando energia utilizvel na forma de alguns poucos ATP, e exercem papel central no metabolismo.

E o 3 estgio conhecido como "Ciclo de Krebs" ou "Ciclo do cido Ctrico" ou Ciclo do cido Tricarboxlico e fosforilao oxidativa. o momento da degradao dos alimentos de maior produo de energia, isto , mais de 90% de ATP produzido aqui.Agora para que ocorra esta extrao de energia dos alimentos, o controle metablico deve ser flexvel, pois deve acompanhar a diversidade ambiental que o organismo est presente.

O 1 passo na gliclise fosforilar a Glicose transformando-a em Glicose 6-Fosfato, pois a fosforilao torna as "oses" aninicas, isto , a Glicose com carga negativa no consegue atravessar passivamente a membrana plasmtica. Portanto com a ajuda da fosforilao as biomolculas ficam aprisionadas dentro das clulas. Outro ponto positivo que este agrupamento possui fortes interaes eletrostticas com o centro ativo de uma enzima especfica. A Gliclise utiliza, tambm, como estratgia a formao de molculas intermedirias com 3 carbonos que facilmente transfiram os grupamentos fosfato para o ADP, assim a Gliclise permite contrabalancear a sntese de ATP. 3. Tipos de ReaesAlguns tipos de reaes bioqumicas que ocorrem na Gliclise:

Fosforilao ==> a transferncia de um radical fosforial do ATP para um reagente da via ou do intermedirio para o ADP com a ajuda de umacinase. No metabolismo celular, esta reao ocorre com bastante freqncia.

Deslocamento da Fosforila ==> o radical fosforial antes "capturado" num ponto da molcula, se desloca para outra regio desta molcula. E esta mudana provocada com a atividade cataltica de umamutase.

Isomerizao ==> ocorre por ao de uma isomerase, que consegue converter uma cetose (acar com um grupo cetona - CO) em uma aldose (acar com um grupo aldedo - CHO). Ou uma aldose em uma cetose.

Desidratao ==> a enzimadesidrase retira do reagente intermedirio uma molcula de gua.

Clivagem de Aldol ==> ocorre quando uma ligao carbono-carbono quebrada por umaaldolase, originando 1 molcula aldlica.

O Ciclo do cido Ctrico (tambm conhecido como Ciclo de Krebs) e a Cadeia Transportadora de eltrons ocorrem aps o trmino da Gliclise somente em organismos aerbicos. Essas seqncias de reaes so as responsveis pela produo de 90% da energia metablica. Dentro das mitocndrias ser gerado a maior parte da energia, quando os Piruvatos, produzidos na Gliclise, forem completamente oxidados ATP + CO2 + H2O. Contudo se no final da Gliclise houver carncia de Oxignio (O2), o Piruvato transformado em Lactato.

J em organismos anaerbicos, como as Leveduras, aps a Gliclise ocorre a Fermentao que nada mais do que a transformao do Piruvato em Etanol ou Lactato.

Ciclo de Krebs (Ciclo do cido Ctrico ou Tricarboxlico)

O piruvato produzido na gliclise ainda contm bastante poder redutor (verifique o estado de oxidao de cada um dos seus carbonos e compare-o com o estado de oxidao do carbono no CO2). Este poder redutor vai ser aproveitado pela clula no ciclo de Krebs. Em primeiro lugar, o piruvato utilizado para produzir acetil-CoA, que uma forma ativada de acetato (CH3COO-)

Nesta reao intervm a piruvato desidrogenase, que uma enzima bastante complexa, que contm bastantes cofactores: lipoamida, FAD, coenzima A. A hidrlise da ligao tioster (S-C=O) do acetil-CoA bastante exergnica, pelo que a sua formao exige energia. Essa energia provm da descarboxilao do piruvato (note que o piruvato tinha trs carbonos e a poro acetil do acetilCoA apenas possui dois: o grupo carboxilato migrou como CO2). A energia proveniente de descarboxilaes frequentemente usada pela clula para empurrar um equilbrio no sentido da formao de produtos, como se ver em vrias reaes do ciclo de Krebs e na gliconeognese.

Na primeira reao do ciclo de Krebs, o acetil-CoA adicionado a oxaloacetato, dando origem a citrato, numa reao de adio aldlica. A hidrlise do tioster ajuda a deslocar o equilbrio no sentido da formao de produtos:

O citrato depois isomerizado a isocitrato. Este ento descarboxilado a -cetoglutarato. Se o citrato no tivesse sido isomerizado a isocitrato antes da descarboxilao, esta produziria um composto de carbono ramificado, mais difcil de metabolizar.

Tal como o piruvato, o -cetoglutarato um -cetocido, i.e., possui um grupo carbonila adjacente ao grupo cido carboxlico. , portanto, de prever que reaja exatamente como o piruvato, i.e., que a sua descarboxilao fornea energia suficiente para que se forme uma ligao tioster com a coenzima A. E isto que de fato ocorre... A enzima responsvel por esta reao, a -cetoglutarato desidrogenase, , alis, bastante anloga piruvato desidrogenase na sua composio e cofatores.

A ligao tioster do succinil-CoA , como todas as ligaes tioster, bastante energtica. A sua hidrlise vai constituir o nico ponto do ciclo de Krebs onde ocorre produo direta de ATP (ou equivalente).

O succinato , tal como o oxaloacetato, um produto com quatro carbonos. A parte final do ciclo de Krebs consiste em regenerar o oxaloacetato a partir do succinato. O succinato primeiro oxidado a fumarato, pelo complexo succinato desidrogenase (tambm denominado complexo II), que se encontra na face matricial da membrana interna da mitocndria. A oxidao de ligao simples a dupla (alcanos a alcenos) tem um potencial demasiado elevado para que os eltrons possam ser aceitos pelo NAD+ (E0=-320 mV). A clula utiliza, portanto FAD (E0= 0 mV) como aceitador destes eltrons. A hidratao do fumarato produz malato, que depois oxidado a oxaloacetato, completando o ciclo. Uma seqncia semelhante de reaes ocorre na -oxidao dos lipdeos.

O resultado do ciclo de Krebs , portanto:

Acetil-CoA + oxaloacetato + 3 NAD+ + GDP + Pi +FAD --> oxaloacetato + 2 CO2 + FADH2 + 3 NADH + 3 H+ + GTP

Bioqumica UNIPLI

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