GLICÓLISE ANAERÓBIA E AERÓBIA

Carboidrato é um macronutriente depositado nos tecidos em forma de glicogênio, já a glicose está disponível nos fluidos corporais.

A glicose pode ser polmerizada e formar glicogênio e o glicogênio pode ser quebrado para liberar glicose na corrente sanguínea.

O fígado possui a maior concentração de glicogênio, já o músculo a maior quantidade. Se comparado ao músculo o tecido hepático apresenta concentrações de 4 a 5 vezes maiores que o tecido muscular.

O glicogênio pode ser utilizado diretamente como fonte de energia de nível muscular, mas boa parte é transferida para a corrente sanguínea para que seja utilizada por outros tecidos e não apenas pelo músculo.

A glicose deve ser captada pela célula para iniciar seu processo metabólico. Mas o que determina a captação da glicose?

 

  

A figura acima mostra um esquema prático para visualizarmos o processo de captação da glicose, que se dá através do hormônio insulina. A insulina se liga ao seu receptor e desencadeia um sistema de sinalização por uma série de proteínas, chamadas de Insuline Receptor Substrate (IRS) que devem ser fosforiladas para que sejam ativadas. A fosforilação das IRS ativa uma proteína chamada AKT, que por sua vez ativa as vesículas de Glut4, com isso a glicose que está fora da célula passa a ser captada e é levada para o interior da célula.

O que acontece quando não há insulina?

Quando não há insulina circulante a cascata de reações para sua captação não ocorre, há então um quadro de hiperglicemia crônica, conhecida como Diabetes tipo 1.

Em contrapartida, o Diabetes tipo 2 ocorre geralmente quando a pessoa apresenta o que chamamos de obesidade visceral, se que apresenta como um dos maiores fatores de risco cardiometabolico. A alta quantidade de lípides circulantes aumenta os triglicerídeos intramusculares, isso interfere na sinalização da AKT e consequentemente na cascata, ocorre então uma menor captação de glicose.

Como a captação da glicose se processa metabolicamente?

Após a sua captação a glicose é fosforilada (há gasto de ATP e consequente formação de ADP). Há uma molécula com 6 carbonos, o grupamento fosfato se liga no último carbono da cadeia e passa a ser chamado de Glicose-6-Fosfato que se converte a Frutose-6-Fosfato e pela ação da enzima Fosfofrutoquinase (PFK), que é uma enzima chave no sistema (caso ela seja inibida, em última análise vai se desacelerando a formação do piruvato, diminuindo a formação de ATP e levando aos sinais de fadiga) adiciona um novo grupamento Fosfato formando então a Frutose-1,6-Difosfato. Até aqui foram gastos 2ATPs. A molécula de carbono é quebrada em duas partes idênticas, formando com isso duas moléculas de 3 Difosforoglicerato (DFG), que sofre uma sequencia de 5 reações químicas que liberam NADH e formam 2ATPs cada uma. No final de tudo é formado Piruvato.

O Piruvato é o elemento final da glicólise, pode ser convertido a Alanina (aminoácido), oxalacetato (um intermediário do ciclo de Krebs), AcetilCoenzimaA (iniciador do Ciclo de Krebs), se entrar na mitocôndria e Lactato (produto final da glicólise anaeróbia), se permanecer no citoplasma.

Quando o Piruvato entra na mitocôndria é formado AcetilCoa e então se inicia o ciclo de Krebs.

Mas o que define o sentido do metabolismo?

Os Piruvatos precisam atravessar uma bimembrana mitocondrial. O aumento da demanda energética obriga o sistema a aumentar a formação de Piruvato, então os Monocarbocilate Transporters (MCTs), que são os transportadores de Piruvato, são obrigados a transportá-los para dentro da mitocôndria, mas isso só pode aumentar até quando os MCTs saturarem. E o que leva a saturação dos MCTs? Uma intensidade que faz com que a velocidade de glicólise atinja uma taxa de formação de Piruvato que é incompatível com a velocidade de transporte deles para a mitocôndria. Há um acúmulo de Piruvato e esse acúmulo ativa a enzima LactatoDesidrogenase (LDH) que imediatamente começa a formar lactato. Isso é o que faz com que o sistema opte por entrar na mitocôndria ou formar lactato.

De uma molécula de glicose se formam dois piruvatos e com isso poderão acontecer dois ciclos de Krebs.
O piruvato forma AcetilCoA que reage com o oxalacetato, formando citrato.Essas são as reações iniciais do ciclo de Krebs, a partir daí ocorre uma série de reações que formarão 3 NADH, 1 FADH e 1 ATP.
Os dinucleotídeos são compostos de alto nível energético, mas para obter sua energia é preciso lançá-los em um outro sistema, o sistema de oxidação, que fica dentro da mitocôndria.
O que é oxidação? é a redução ou remoção de uma molécula de um átomo.
É necessário oxidar o NADH e o FADH. Para isso se usa o sistema de oxidação situado no interior da mitocôndria. Os citocromos são estruturas localizadas na membrana interna da mitocôndria e são responsáveis pela oxidação do NADH e o FADH, sendo organizadas do mais oxidante para o menos oxidante.
Cada vez que o ciclo de Krebs formar um NADH este vai para os citocromos e acopla no mais oxidante que arranca elétrons do NADH e arranca energia. E o que se faz com essa energia? Reconstirui ATP. Como o NADH perdeu energia nesse processo ele cai para o citocromo B que vai continuar oxidando e arrancando elétrons e ao final consegue retirar toda a energia para formar ATP. 

 O que sobra desse processo são 2H⁺ + 2 elétrons. Então, o NADH, uma vez oxidado, vai conseguir reconstituir 3 ATPs e vai liberar 2H⁺. O FADH segue o mesmo caminho, com a diferença que o seu nível energético é menor, logo, ele não consegue se acoplar diretamente no citocromo A, mas sim no B, com isso forma apenas 2 ATPs.

O acúmulo de Hidrogênio é um problema porque gera acidose. A acidose não controlada pode gerar desacoplamento do sistema podendo ocorrer rompimento da  membrana mitocondrial, morte da mitocôndria, levando a morte da célula e uma possivel morte do sistema como um todo.

Então, como evitar o acúmulo de Hidrogênio que leva a acidose do meio?

O Hidrogênio para não ficar acumulado no organismo deve ser liberado na forma de água, através da união com o Oxigênio.

Através de um balanço estequiométrico reagem quatro íons Hidrogênio, 4 elétrons e um Oxigênio, formando assim, duas moléculas de água. Ou seja, se usa Oxigênio para receber os Hidrogênios e os elétrons da cadeia respiratória para que sejam tamponados e formem água. Esta é a função do oxigênio no sistema aeróbio, evitar a acidificação do meio e todas as suas consequências.

E quando não ocorrer o controle da acidose? O sistema entra em sofrimento iniciando um quadro de hipóxia, que levará a isquemia e consequente infarto.

 Por fim, o balanço energético desses sistemas nos mostra que é possível formar 38 moléculas de ATP por glicose.