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Sabe-se que a glicose pode ser oxidada por

duas maneiras a oxidação anaeróbica e a

aeróbica, sendo o rendimento da oxidação

anaeróbica muito baixo, a oxidação completa até

CO2 e H2O, sob condições aeróbicas é a maneira

preferida pelas células devido ao seu alto

rendimento energético.

INTRODUÇÃO

Aeróbica (Utilizando oxigênio da respiração celular)

Anaeróbica (Glicólise = outro processo de fermentação independente do oxigênio.)

Rica em energia potencial.

Oxidação completa gera energia livre padrão -2.840 KJ/mol.

Seu armazenamento como polímero, a célula mantém uma

osmolaridade citosólica relativamente baixa.

A glicose armazenada pode ser empregada para produzir ATP de

maneira aeróbica e anaeróbica.

Glicose também pode ser utilizada como precursor biossintético

de aminoácidos, nucleotídeos, coenzimas, ácidos graxos e outros.

Glicose como combustível

Em plantas vasculares e animais, a glicose possui três destinos:

Armazenamento (polissacarídeo e sacarose).

Oxidação até piruvato para fornecer ATP e

intermediários metabólicos.

Oxidação das pentoses pela via as pentoses fosfato produzindo

ribose 5-fosfato para a síntese de ácidos nucléicos e NADPH que

participará na redução química biossintética.

Glicose como combustível

ATP (Adenosina Trifosfato)

NADPH (Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo, produzido na glicólise ou no processo desidrogenação.)

Origem da Glicose Organismos fotossintéticos: fazem a síntese de glicose reduzindo o CO2

atmosférico em triose e depois em glicose.

Organismos não fotossintéticos; obtém a glicose a partir da alimentação

ou gliconeogênese.

produto

energia

reagentes

t

EN

ER

GIA

ENDOTÉRMICA

Ex.: Fotossíntese 6CO2 + 12H2O + LUZ C6H12O6 +6O2 + H2O

produtos energia

reagente

EN

ER

GIA

EXOTÉRMICA

t

Ex.: Respiração celular C6H12O6 + CO2 +6CO2 + 6H2O + Energia

Vamos com calma, pois,

precisamos do ATP

Cada vez que ocorre a desmontagem da molécula de

glicose, a energia não é simplesmente liberada para o meio.

A energia é transferida para outras moléculas (chamadas de

ATP), que servirão de reservatórios temporários de

energia, “bateriazinhas” que poderão liberar “pílulas” de

energia nos locais onde estiverem.

Energia sob a forma de ATP

ADP (Adenosina Difosfato)

A conversão de algumas moléculas de ATP em ADP + Pi e a energia liberada é utilizada pela

célula.

A ligação do ADP

com o fosfato é

reversível

A estrutura do ATP

Ribose ()

O ATP é um composto derivado de nucleotídeo em que a adenina é a base e o açúcar é a

ribose, altamente energéticas (liberam cerca de 7 Kcal/mol de substância).

Assim, cada vez que o terceiro fosfato se desliga do conjunto, ocorre a

liberação de energia que o mantinha unido ao ATP. É esta energia que é

utilizada quando andamos, falamos, pensamos ou realizamos qualquer

trabalho celular.

Ribose

Segura glicose,

to chegando!!!!

Agora estou carregado!!

Liberação de energia através da fermentação

É um processo de liberação de energia que ocorre sem a participação do

oxigênio(processo anaeróbio)

Cada molécula de glicose é desdobrada em duas moléculas de piruvato

(ácido pirúvico), com liberação de hidrogênio e energia, por meio de

várias reações químicas.O hidrogênio combina-se com moléculas

transportadores de hidrogênio (NAD), formando NADH + H+, ou seja

NADH2.

Glicólise

Tipos de Fermentação

Fermentação Alcoólica

Esse tipo de fermentação é realizado por diversos microorganismos,

destacando-se os chamados “fungos de cerveja”, da

espécie Saccharomycescerevisiae. Empregado em bebidas alcoólicas

(vinhos, cervejas, cachaças etc.).

As leveduras e algumas

bactérias fermentam açucares,

produzindo álcool etílico e gás

carbônico (CO2), processo

denominado fermentação

alcoólica.

Tipos de Fermentação

Fermentação Lática

Produção de ácido lático nos músculos de uma pessoa, em ocasiões

que há esforço muscular exagerado. A quantidade de oxigênio para a

respiração aeróbia é insuficiente para a atividade muscular intensa. (fermentar uma parte da glicose, na tentativa de liberar energia extra).

Os lactobacilos (bactérias presentes no leite)

o produto final é o ácido lático

( lactose, o açúcar do leite),

que é desdobrado, por ação

enzimática que ocorre fora das

células bacterianas, em glicose e

galactose.

Cada molécula do ácido pirúvico é convertido em ácido lático, que também contém três átomos de carbono.

A primeira fase da glicólise é uma fase

de gasto energético onde os produtos formados

são mais energéticos que a glicose.

Na primeira fase da glicólise há o gasto da energia da

ligação fosfato de duas moléculas de ATP.

É uma fase de investimento energético para a produção

posterior maior da energia com a quebra da molécula.

Duas reações de fosforilações são IRREVERSÍVEIS o

que obriga a não formação de glicose a partir do

aumento da concentração do produto.

Essas reações irreversíveis serão alvo de enzimas da

neoglicogênese.

A segunda fase, resgata a energia investida e

libera parte da energia contida na molécula de

glicose.

A segunda fase da glicólise é responsável pela produção

energética equivalente a quatro ligações de alta energia

do ATP mais a formação de dois NADH.

Parte do BPG formado é usado como sinalizador para a

liberação de O2 nos tecidos pela hemoglobina.

BPG (2,3-bis-fosfo-glicerato= Durante a segunda fase da glicólise, o 1,3-bis-fosfo-glicerato pode ser isomerizado

em 2,3-bis-fosfo-glicerato (BPG)e se ligar com a hemoglobina induzindo a liberação de O2 nos tecido)

Também chamado ciclo do ácido tricarboxílico,

consiste no início do processamento aeróbico da

glicose sendo no entanto a via final comum para a

oxidação de moléculas dos alimentos – aminoácidos,

ácidos graxos e carboidratos. A maioria dessas

moléculas entra no ciclo da forma de acetil-CoA.

Ciclo de Krebs

Ciclo do Ácido Cítrico

acetil-CoA (acetil-coenzima A)

É a mais importante via metabólica celular.

Ocorre sob a regência de enzimas mitocondriais,em condições de

aerobiose, após a descarboxilação oxidativa do piruvato a acetil-

CoA, após o final da glicólise.

O Ciclo de Krebs está associado a uma cadeia respiratória, ou

seja, um complexo de compostos transportadores de prótons

(H+) e elétrons que consumem o oxigênio (O2) absorvido por

mecanismos respiratórios, sintetizando água e gerando ATPs

através de um processo de fosforilação oxidativa.

O Ciclo de Krebs

1. INÍCIO: condensação da acetil-CoA com o oxalacetato, gerando

citrato: esta reação é catalisada pela enzima citrato-sintase e gera um

composto de seis carbonos, uma vez que o oxalacetato possui 4C e a

acetil- CoA, possui 2C que correspondem aos dois últimos carbonos

da glicose que ainda estão unidos depois da oxidação do piruvato.

Elétrons que consumem o oxigênio (O2) absorvido por mecanismos

respiratórios, sintetizando água e gerando ATPs através de um

processo de fosforilação oxidativa.

O Ciclo de Krebs inicia-se (Estagio I)

Estágio I: Produção de Acetil- CoA

1. A produção de acetil –CoA é catalisada pela piruvato desidrogenase, onde o

grupo carboxila é removido do piruvato na forma de CO2 e os 2 carbonos

remanescentes formam o acetil.

2. A reação completa é chamada de descarboxilação oxidativa.


Os três componentes do complexo

da piruvato desidrogenase:

E1- Piruvato desidrogenase

E2- Dihidrolipoil transacetilase

E3- Dihidrolipoil desidrogenase

As reações seqüenciais de desidrogenação e descarboxilação

ocorrem com 3 enzimas e 5 coenzimas ou grupos prostéticos:

A deficiência da tiamina (Vitamina B1) causa a doença de Beriberi

caracterizada por distúrbios neurológicos, paralisia atrofia cardíaca e morte.


2. Isomerização do

citrato em isocitrato: esta reação é catalisada pela

enzima aconitase. Há a

formação de cis-aconitato

como um intermediário

ligado à enzima, porém pode

ser que ele constitua uma

ramificação do ciclo.

O Ciclo de Krebs inicia-se (Estagio II)

Estágio II: Oxidação do Acetil-CoA

2. Aconitase: Esta enzima catalisa a isomerização da reação removendo e

adicionando água ao cis-aconitate em diferentes posições. O isocitrato é

consumido rapidamente no próximo passo.

Reações do Ciclo de Krebs

3. Oxidação do citrato a α-cetoglutarato: catalisada pela

enzima isocitrato desidrogenase,utiliza o NADH como transportador

de 2 hidrogênios liberados na reação, havendo o desprendimento de uma

molécula de CO2, a primeira da acetil-CoA. Há a formação de oxalo-

succinato como intermediário ligado à enzima.

O Ciclo de Krebs (Estagio II)


3. Isocitrate desidrogenase: Oxidação do isocitrato em α-cetoglutarato e CO2.

É uma carboxilação oxidativa liberando o NAD ou NADPH.


4. Descarboxilação oxidativa do α- cetoglutarato a succinil-

CoA: é catalisada pelo complexo enzimático α- cetoglutarato-

desidrogenase e utiliza o NADH como transportador de 2

hidrogênios liberados na reação, havendo o desprendimento de

mais uma molécula de CO2 que corresponde ao último carbono

remanescente da acetil-CoA, com as reações seguintes reorganizando o

estado energético dos compostos com a finalidade de regenerar o

oxalacetato, molécula iniciadora do ciclo, permitindo o prosseguimento

do metabolismo da acetil- CoA



4. a-cetoglutarato desidrogenase: Oxidação do α -cetoglutarato em Succinil

Co-A e CO2. Descarboxilação oxidativa pela α-cetoglutarato desidrogenase

liberando NADH. Esta enzima forma um complexo, onde o aceptor de elétrons

é o NADH.


5. CDoeAsa. cilação do succinil-CoA até succinato: a enzima

succinil-CoA sintase catalisa esta reação de alto poder termogênico,

gerando um GTP (guanosina-tri-fosfato) que é convertido em ATP (o

único produzido no nível dos substrato do Ciclo de Krebs).



5. Succinil-CoA sintetase: o succinil-CoA tem uma energia livre padrão na

ligação tioéster. O rompimento desta ligação libera energia suficiente para a

formação de ATP ou GTP.


6. Oxidação do succinato a fumarato: catalisada pela enzima

succinato-desidrogenase, utiliza o FADH2 como transportador de 2

hidrogênios liberados na reação.

O Ciclo de Krebs inicia-se (Estagio III)

O Ciclo de Krebs inicia-se (Estagio III)

6. Succinato desidrogenase: faz a oxidação do succinato em fumarato,

liberando FADH2. Esta enzima é crítica no ciclo.

O malonato é um análogo do succinato, sendo um potente inibidor

competitivo da succinato desidrogenase, bloqueando o ciclo do ácido

cítrico.


7. Hidratação do fumarato a malato: catalisada pela enzima

fumarase (ou fumaratohidratase) corresponde a uma desidratação com

posterior hidratação, gerando um isômero.

O Ciclo de Krebs (Estagio III)


7. Fumarase: faz a hidratação do fumarato em malato.


8. TÉRMINO: desidrogenação do malato com a regeneração do

oxalacetato: catalisada pela enzima malato-desidrogenase, utiliza o

NADH como transportador de 2 hidrogênios liberados na reação. Na

verdade, o Ciclo de Krebs não termina, verdadeiramente, com esta reação,

pois outra molécula de acetil-CoA condensa-se com o oxalacetato, reiniciando

um novo ciclo.



8. L-Malato desidrogenase: faz oxidação do malato em oxalacetato. É uma

enzima NAD-dependente. Esta reação é rapidamente consumida para o

próximo passo na formação do citrato. Assim, as concentrações de oxalacetato

é reduzido no ciclo.


A conservação de energia da oxidaçã

O Ciclo de Krebs completo

com seus três estágios

3

2

1

Os 4 pares de hidrogênios (e seus elétrons) liberados

no ciclo de Krebs são imediatamente transportado

para a cadeia respiratória que é um processo gerador

de ATPs onde o O2 serve de aceptor final dos

hidrogênios (e elétrons) gerando uma molécula de

H2O por cada par de elétrons que são transportados

pelo NADH e FADH2, gerados não só do ciclo de

Krebs, mas de qualquer outra reação metabólica

celular.

Ciclo de Krebs

Respiratório

A Respiração Celular ocorre em

3 estágios

1 –Nutrientes são oxidados e geram Acetil-CoA

(Glicólise, β-oxidaçãoe oxidação de aminoácidos)

coenzimas são reduzidas

2 –Acetil-CoA é oxidado a CO2 no Ciclo de Krebs

coenzimas são reduzidas

3–Coenzimassãooxidadas, transferindoose-para O2,

formando água e armazenando a energia envolvida

na forma de ATP, na Cadeia Respiratória

(CadeiadeTransportedee+FosforilaçãoOxidativa

Isocitrato desidrogenase – esta enzima é estimulado por

ADP, o que aumenta sua afinidade para os substratos. Já o

NADH inibe está enzima. O ATP também é inibidor.

Alfa-cetoglutarato desidrogenase – está enzima é inibida por

succinil-CoA e NADH sendo inibida também por alta

concentração de ATP.

Regulação do Ciclo de Krebs

Regulação do Ciclo de Krebs

Altas concentrações de Acetil-CoA, NADH

Fosforilação do complexo piruvato desidrogenase através de quebra e ATP.

Estes três fatores inibem o complexo.

Vasopressina e agonistas alfa-1-adrenérgicos estimulam o complexo.

A insulina também ativa o complexo.

Regulação do complexo piruvato desidrogenase

Cadeia respiratória

Elétrons altamente energéticos

Cadeia transportadora De elétrons

O2 + 4H+ + 4e- 2H2O

Estágio 3 - Transferência de elétrons

Cadeia respiratória

Visão geral do metabolismo dos aminoácidos.

Visão geral da síntese dos aminoácidos não-essenciais

A estrutura do ATP

Ribose ()

O ATP é um composto derivado de nucleotídeo em que a adenina é a base e o açúcar é a

ribose, altamente energéticas (liberam cerca de 7 Kcal/mol de substância).

Assim, cada vez que o terceiro fosfato se desliga do conjunto, ocorre a

liberação de energia que o mantinha unido ao ATP. É esta energia que é

utilizada quando andamos, falamos, pensamos ou realizamos qualquer

trabalho celular.

Ribose

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