As células estão constantemente realizando reações bioquímicas para crescer, reproduzir, manter suas estruturas e reagir a seus ambientes. Tudo isso demanda energia, que a célula colhe quebrando moléculas orgânicas em reações que liberam a energia de ligação química entre os átomos. A glicólise e o ciclo do ácido cítrico, também conhecidos como ciclo de Krebs, são duas importantes vias de fornecimento de energia. Eles estão ligados pelo estágio da ponte, uma reação chamada descarboxilação piruvato.
A Ponte
(Ref 1) O objetivo da glicólise é quebrar a glicose de açúcar de seis carbonos em várias substâncias, enquanto armazenar a energia liberada em outras moléculas, incluindo trifosfato de adenosina (ATP) e dinucleotídeo de nicotinamida adenina (NADH) reduzido. Um subproduto da glicólise é o ácido pirúvico, que contém três átomos de carbono, quatro átomos de hidrogênio e três átomos de oxigênio. A reação em ponte de três etapas converte o ácido pirúvico em acetil-CoA, uma entrada no ciclo do ácido cítrico. Três enzimas catalisam as etapas de descarboxilação de piruvato.
Desarboxilação de piruvato
A reação que remove o dióxido de carbono do ácido pirúvico requer um complexo bioquímico de enzima tripla, chamado complexo piruvato desidrogenase, que contém muitas subunidades proteicas . As enzimas são abreviadas E1 a E3. A reação requer a presença de oxigênio e o processo faz parte do ciclo de respiração aeróbica da célula. A enzima E1 extrai a molécula de CO2 do piruvato. E1 também catalisa reações que usam o remanescente, um grupo acetila, para produzir uma molécula de lipoato contendo um par de átomos de enxofre. E2 transfere então o grupo acetil para coenzima A para formar acetil CoA, a entrada para o ciclo de Krebs. Na etapa final, o E3 ajuda a oxidar o remanescente de lipoato, resultando na produção de NADH.
Papel da mitocôndria
Na glicólise, a glicose inicia uma longa cadeia de reações químicas que produzem piruvato. e energia. Essas reações ocorrem no componente líquido da célula, ou citosol, que não está contido dentro de uma organela. Organelas comuns incluem o núcleo, mitocôndria, retículo endoplasmático e aparelho de Golgi. O piruvato é absorvido pelas mitocôndrias de células eucarióticas, aquelas contendo um núcleo organizado, onde participa da produção de acetil CoA. O açambarcamento mitocondrial do piruvato previne outros usos do piruvato, como a produção de glicose pelo fígado.
Rendimento da energia
A importância da etapa da ponte é que ela permite um rendimento muito grande de energia extraída da molécula de glicose original. A glicólise produz um escasso rendimento de energia, medido pela produção líquida de apenas duas moléculas de ATP e duas de NADH. A descarboxilação de piruvato e o ciclo do ácido cítrico produzem mais dois ATP, mas a grande recompensa é a produção de oito moléculas de NADH, cada uma convertível em três ATPs através de outros processos de respiração aeróbica. Portanto, o estágio da ponte é direta ou indiretamente responsável pela produção de 24 ATPs adicionais.
