O que é fosforilação do substrato?
A fosforilação do substrato, também chamada de fosforilação no nível do substrato, é um processo bioquímico pelo qual as células produzem adenosina trifosfato (ATP) a partir de adenosina difosfato (ADP). Esse processo ocorre no citoplasma e é um passo importante na via metabólica conhecida como glicólise. O ATP é um cofator ou coenzima, o que significa que, embora não seja uma proteína em si, é essencial para conduzir reações, transferir energia e atuar como fonte de combustível para a célula.
Para produzir ATP através da fosforilação do substrato, um grupo fosfato inorgânico deve ser transferido para o ADP a partir de uma molécula mais energética. O grupo fosfato consiste em quatro átomos de oxigênio ligados a um átomo central de fósforo e carrega uma carga negativa. Uma enzima medeia a reação entre o ADP e o composto fosfato. Os produtos da reação são ATP e outro composto constituído por hidrogênio, oxigênio e, às vezes, fósforo. Tomando a reação como um todo, podemos visualizar o ADP, com seus dois grupos fosfato, sendo convertido em ATP, uma molécula com três grupos fosfato, através da adição de um grupo fosfato de outra molécula.
A fosforilação do substrato ocorre duas vezes durante a glicólise, uma via metabólica de várias etapas essencial para os organismos vivos. Na glicólise, a glicose do açúcar é convertida no ácido orgânico piruvato e ATP. Esse processo está no centro do metabolismo, permitindo que os organismos transformem o açúcar que ganham dos nutrientes em energia.
Durante a etapa inicial de fosforilação do substrato na glicólise, um grupo fosfato é transferido para o ADP a partir de um composto chamado 1,3-bisfosfoglicerato. Os dois substratos, ADP e 1,3-bifosfoglicerato, se ligam à enzima fosfoglicerato cinase, que catalisa a reação. ATP e 3-fosfoglicerato são produzidos.
A etapa final da glicólise também envolve a fosforilação do substrato. O fosfoenolpiruvato, um composto fosfato de alta energia, transfere seu grupo fosfato para o ADP através da enzima piruvato quinase. Os produtos são ATP e piruvato, uma molécula composta por hidrogênio e oxigênio.
A fosforilação do substrato é regulada por fatores externos e nem sempre pode ocorrer durante a glicólise. Quando uma célula possui uma grande quantidade de ATP, mas pouco ADP, por exemplo, a reação pode não prosseguir porque não há ADP suficiente para usar. A presença do próprio ATP também pode inibir as enzimas envolvidas.
Os hormônios também desempenham um papel na regulação da glicólise. Baixo nível de glicose no sangue, também conhecido como baixo nível de açúcar no sangue, resulta na produção de glucagon. Esse hormônio é produzido no pâncreas e aumenta o açúcar no sangue. Inibe a atividade da piruvato-cinase na etapa final da glicólise, impedindo a fosforilação do substrato.