A glicólise é a primeira via principal do metabolismo celular da glicose. Ocorre no citoplasma de praticamente todas as células vivas e converte uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato, produzindo um ganho líquido de ATP e NADH.
As fases da glicólise
- Fase de Investimento Energético
A primeira metade da glicólise usa duas moléculas de ATP para fosforilar a glicose, prendendo-a dentro da célula. A glicose é convertida em glicose-6-fosfato, depois em frutose-6-fosfato e, finalmente, em frutose-1,6-bifosfato. Este açúcar de seis carbonos é então dividido em duas moléculas de três carbonos: diidroxiacetona fosfato (DHAP) e gliceraldeído-3-fosfato (G3P).
- Fase de compensação de energia
A segunda metade da glicólise gera energia. Cada molécula de G3P é oxidada e fosforilada, produzindo 1,3-bifosfoglicerato. Os grupos fosfato de alta energia são então transferidos para ADP para produzir ATP. Através de uma série de etapas, cada G3P é convertido em piruvato, produzindo dois ATP e um NADH por G3P.
- Rendimento líquido
A partir de uma molécula de glicose, a glicólise produz:
- 2 ATP (líquidos, após subtrair os 2 utilizados na fase de investimento)
- 2 NADH
- 2 moléculas de piruvato
- Regulamento
A glicólise é regulada em três etapas principais irreversíveis. A fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) é a enzima reguladora mais importante. É ativado por AMP e ADP (sinais de baixa energia) e inibido por ATP e citrato (sinais de alta energia).
- Destino do Piruvato
O piruvato pode seguir caminhos diferentes dependendo da disponibilidade de oxigênio. Em condições aeróbicas, ele entra nas mitocôndrias e é convertido em acetil-CoA para o ciclo do ácido cítrico. Sob condições anaeróbicas, é convertido em lactato em animais ou em etanol em leveduras.
Ensaio Prático de Fluxo Glicolítico
O fluxo glicolítico é mais comumente medido pela taxa de acidificação extracelular (ECAR) usando um analisador Seahorse XF. Semeie as células em 1–4 × 10⁴ células/poço em uma placa de cultura de células XF96 e incube durante a noite. Uma hora antes do ensaio, substitua o meio de crescimento por Seahorse XF DMEM (pH 7,4) contendo 10 mM de glicose, 2 mM de glutamina e 1 mM de piruvato e incubar a 37°C sem CO2. Injete 10 mM de glicose através da porta A para estimular a glicólise – o ECAR aumentará à medida que as células produzirem lactato. Injete 1 μM de oligomicina (inibidor da ATP sintase) através da porta B, isso muda a produção de energia para a glicólise, causando um aumento adicional de ECAR que define a capacidade glicolítica máxima. Injete 50 mM de 2-desoxiglicose (2-DG, um inibidor de hexoquinase) através da porta C, o ECAR cai para a linha de base, confirmando que o sinal medido é derivado da glicólise. A taxa glicolítica é expressa como mpH/min por µg de proteína ou por número de células. Para um ensaio direto de lactato desidrogenase (LDH), coletar meio de cultura em intervalos e medir o lactato usando um kit enzimático acoplado à fluorescência NADH (excitação 340 nm, emissão 460 nm). Reação LDH: lactato + NAD⁺ → piruvato + NADH + H⁺.
Aplicação no mundo real
O efeito Warburg nas células cancerígenas é demonstrado pela comparação do ECAR em células cancerígenas do pulmão A549 versus fibroblastos pulmonares normais. As células cancerígenas apresentam um ECAR basal 4 vezes superior (65 vs. 16 mpH/min) e uma resposta embotada à oligomicina, indicando que já dependem fortemente da glicólise para a produção de ATP. Essa dependência glicolítica é a base para a imagem FDG-PET em oncologia clínica, onde a ¹⁸F-fluorodesoxiglicose se acumula nos tumores.
