Questão de Biologia — Moléculas, células e tecidos — INSTITUTO AOCP 2025

Enzimas e cinética enzimática: o papel do Km na glicólise

Gabarito: letra C. Um aumento do Km da PFK-1 para a frutose-6-fosfato significa que a enzima precisa de uma concentração maior desse substrato para atingir metade da velocidade máxima — ou seja, sua afinidade pelo substrato diminuiu. Com isso, a conversão de frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato fica mais lenta, o substrato se acumula e a taxa glicolítica cai. É exatamente o que a alternativa C descreve.

A fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) é a enzima que catalisa a terceira reação da glicólise, convertendo frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato, com consumo de ATP. Essa é considerada a etapa comprometedora e o principal ponto de regulação da via: é nela que a célula decide se a glicose será ou não degradada. A enzima é alostérica, sendo inibida por ATP e citrato (que sinalizam alta energia) e ativada por ADP e AMP (que sinalizam baixa energia).

O Km (constante de Michaelis-Menten) é a concentração de substrato na qual a enzima atinge metade da velocidade máxima (Vmax/2). Ele é uma medida inversa da afinidade: quanto menor o Km, maior a afinidade da enzima pelo substrato; quanto maior o Km, menor a afinidade. Uma mutação que aumenta o Km da PFK-1 para a frutose-6-fosfato torna a enzima menos eficiente em capturar o substrato disponível — em concentrações fisiológicas normais, a enzima trabalhará abaixo de sua capacidade, e a reação será mais lenta.

O impacto direto é o acúmulo do substrato (frutose-6-fosfato) e a redução do fluxo glicolítico. Como a glicólise é a porta de entrada do metabolismo da glicose, tanto na respiração aeróbica quanto na fermentação, a redução da sua taxa afeta a produção de ATP, NADH e piruvato. A célula não "compensa" essa perda aumentando a fermentação ou a respiração — pelo contrário, tudo que depende da glicólise fica comprometido.

A pegadinha da banca está em inverter a lógica: o candidato pode pensar que "menos afinidade" levaria a mais substrato disponível para outras vias, ou que a célula aumentaria a produção de energia para compensar. Na verdade, a PFK-1 é um ponto de estrangulamento: se ela não consegue processar o substrato, todo o fluxo a jusante (produção de piruvato, acetil-CoA, ciclo de Krebs, cadeia respiratória) diminui.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Afirma que o metabolismo anaeróbico aumentaria devido ao aumento da conversão de glicose em lactato. Está invertida: a fermentação láctica depende da glicólise para gerar piruvato, que é então reduzido a lactato. Se a PFK-1 está menos eficiente, a glicólise fica mais lenta, menos piruvato é produzido e, portanto, menos lactato é formado. O metabolismo anaeróbico não aumentaria — ele também seria prejudicado.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Afirma que a respiração celular se tornaria mais eficiente, aumentando a produção de NADH e FADH2. É o oposto do que ocorre. A respiração celular depende do piruvato gerado na glicólise para alimentar o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória. Com a glicólise reduzida, há menos piruvato, menos acetil-CoA, e consequentemente menos NADH e FADH2 produzidos. A eficiência da respiração celular cairia, não aumentaria.

Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Descreve exatamente o efeito de um aumento do Km: a enzima PFK-1 perde afinidade pela frutose-6-fosfato, a conversão em frutose-1,6-bifosfato fica mais lenta, o substrato se acumula e a taxa glicolítica diminui. É a consequência direta e esperada da redução da atividade enzimática no ponto de controle da via.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Afirma que ocorreria um aumento na produção de ATP pela glicólise. É o contrário: com a PFK-1 menos eficiente, a glicólise produz menos ATP, não mais. A glicólise gera 2 ATP por glicose (na fase de pagamento), mas se o fluxo pela via diminui, o número total de moléculas de glicose processadas cai e, com ele, a produção de ATP.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Afirma que a taxa de glicólise permaneceria inalterada, pois o Km não afetaria a regulação enzimática. É duplamente errado. Primeiro, o Km é um parâmetro central da cinética enzimática: ele determina a concentração de substrato necessária para a enzima funcionar em sua capacidade. Segundo, uma alteração no Km afeta diretamente a velocidade da reação em concentrações fisiológicas de substrato. A regulação alostérica (por ATP, ADP, citrato) é um mecanismo adicional de controle, mas não elimina o efeito da afinidade pelo substrato.

Gabarito: letra C