Metabolismo Aerobio

Prévia do material em texto

Metabolismo aeróbio 
@study.sakata 
INTRODUÇÃO 
Um dos principais processos do metabolismo 
aeróbio é a respiração celular, a qual é 
constituída de três principais estágios: 
1° estágio 
Ocorre a captação de glicose, ácidos graxos e 
aminoácidos para serem transformados em 
grupos de Acetil-CoA 
2° estágio 
Há a oxidação (retirada de elétrons) dos grupos 
acetil, sendo caracterizada pela ação do ciclo 
do ácido cítrico 
A energia liberada nos processos catabólicos do 
ciclo são armazenadas em coenzimas (NAD+ e 
FAD+) 
3° estágio 
Ocorre a oxidação (retirada de elétrons) das 
coenzimas que foram reduzidas, e então passa a 
iniciar o processo da cadeia transportadora de 
elétrons e a fosforilação oxidativa 
Observação: 
Reações catabólicas são reações que 
transformam moléculas complexas em moléculas 
menores com a liberação de energia. Ou seja, 
ocorre o processo de oxidação 
Reações anabólicas transformam moléculas 
simples em moléculas complexas (fotossíntese), e 
necessitam de energia. Ou seja, ocorre o 
processo de redução 
DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA 
Para a reação entre o piruvato e a formação de 
acetil-CoA são necessárias 5 coenzimas: 
 HS-CoA -> Pantenoato (B5) 
 FAD -> Riboflavina (B2) 
 TPP -> Tiamina (B1) 
 Nad+/Lipoato -> Niacina (B3) 
 
Ocorre na matriz mitocondrial das células 
Se trata de uma reação irreversível 
Tiamina garante que o piruvato seja 
efetivamente descarboxilado, por isso deve-se 
administrar tiamina juntamente com a solução de 
glicose EV em casos de como hipoglicêmico, 
principalmente em pacientes etilistas. Isso evita a 
elevação da concentração de lactato e risco de 
acidose e encefalopatia de Wernecke 
A coenzima tiamina pirofosfato é essencial para o 
pleno funcionamento do metabolismo aeróbio 
ESTRUTURA DA MITOCÔNDRIA 
A mitocôndria é uma organela que possui duas 
membranas, uma interna e outra externa 
De maneira geral ela é formada por: 
 Membrana externa 
 Espaço intramembranoso 
 Membrana interna 
 Cristas mitocondriais 
 Matriz celular 
 Ribossomos 
 
MEMBRANA INTERNA 
Local em que ocorre o processo da cadeia de 
transporte de elétrons/respiratória, desta forma, é 
possível de encontrar os complexos, ATP sintase e 
entre outros componentes dessa ‘via’ 
 
 
@study.sakata 
Diferentemente da membrana externa da 
mitocôndria, a interna não possui uma alta 
permeabilidade, sendo impermeável a 
determinadas moléculas e inclusive ao H+ 
ESPAÇO INTRAMEMBRANOSO 
Espaço localizado entre a membrana interna e a 
externa 
Local onde ocorre o ciclo de Krebs 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO – KREBS 
Importante saber o saldo total do ciclo * 
Enzimas presentes no ciclo: 
 Enzima citrato sintase 
 Enzima aconitase 
 Enzima Isocitase desidrogenase 
 Enzima alfa-cetoglutarato desidrogenase 
 Enzima succinil-CoA sintetase -> realiza a 
reacao de fosforilação ao nível do 
substrato, importante pois tem o ganho de 
energia) 
Apesar de serem reações distintas, o complexo 
aldfa-cetoglutarato desidrogenase e o complexo 
pirtuvato desidrogenasse são quimicamente 
similares, e portanto, necessitam das mesmas 
condições metabolicas (coenzimas: NAD+, TPP, 
FAD, HS-CoA e Lipoato) 
 
REAÇÕES ANAPLERÓTICAS 
São conhecidas como reações de 
preenchimento 
Servem para repor o oxalacetato que havia cido 
consumido no ciclio do acido citrico quando a 
concentração do Acetil-CoA estiver elevada e a 
concentração do oxalacetato estiver reduzida, 
nem sempre ele é um ‘produto final’ do ciclo 
A glicose é produzida pelo oxoloacetato -> 
piruvato -> glicose 
Atenção: por mais que os lipideos depois possam 
ser transformados em acetil-CoA, e entao ocorre 
a producao ede oxalacetato durante o ciclo de 
krebs, não pode haver a formação de pirutavo e 
consequentemente glicose, já que o acetil-CoA 
acaba sendo liberada posteriormente 
 
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELETRONS E 
FSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
São dois processos distintos, entretanto estão 
acoplados; ligados 
Esses dois processos estão ocorrendo no espaço 
entre as membranas internas e externas da 
mitocôndria 
 
Importante principalmente para a oxidação do 
NADH 
Os componentes principais da cadeia de 
transporte de elétrons são: 
 
 
@study.sakata 
Complexos enzimáticos 
 Complexo I 
 Complexo II 
 Complexo III 
 Complexo IV 
 ATP Sintaxe 
 
 Q= Coenzima Q – ubiquinona 
 C= citocromo C 
O caminho da cadeia de transporte de elétrons 
se dá de forma em cascata, sendo: 
O complexo I realiza a oxidação do NADH, sendo 
reduzido (NADH -> NAD+) 
A coenzima Q realiza a oxidação do complexo I 
e eventualmente o II 
O complexo III oxida a coenzima Q 
O citocromo C e o complexo IV oxida o 
complexo III 
A molécula de oxigênio passa a oxidar o 
complexo IV, portanto é o aceptor final da via 
O oxigênio é o aceptor final de elétrons 
Após a oxidação do oxigênio, com o 
bombardeamento de prótons, ocorre a ligação 
entre H+ e o O-, formando água metabólica 
À medida que os elétrons vão sendo passados 
pela cadeia, ocorre a liberação de H+ para o 
espaço intermembrana da mitocôndria, é 
concomitante o transporte de H+ e de elétrons 
Gradiente eletroquímico: concentração de 
prótons H+, de maneira que a concentração de 
prótons é maior no espaço intramembrana do 
que na matriz mitocondrial 
O bombeamento de prótons é feito através da 
energia da cadeira transportadora de elétrons, 
ou seja, do transporte de elétrons 
ATP Sintase -> converte a energia do gradiente 
de prótons em ATP, sua ação só é ativada com a 
entrada de H+ em seu canal 
O metabolismo aeróbio aproveita energia das 
coenzimas, enquanto na fermentação, essa 
energia é perdida na forma de calor, por esse 
motivo, possui um saldo energético maior 
No metabolismo aeróbio, a energia da oxidação 
de coenzimas será utilizada para a constituição 
de um gradiente eletroquímico que, por sua vez, 
será utilizado pela ATP-sintase para a síntese de 
moléculas de ATP 
INTERFERENTES DA CADEIA DE TRANSPORTE 
DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
Todo e qualquer composto que promova alguma 
interferência na cadeia de transporte de elétrons 
acarretará, também, em uma interferência na 
fosforilação oxidativa (e vice-versa) 
 Se há o bloqueio do complexo I, ocorre a 
síntese de ATP 
Todos os complexos estão acoplados, e 
intrinsecamente relacionadas 
Moléculas que interferem no processo da cadeia 
de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa: 
a. Barbitúricos bloqueiam o complexo I 
b. Antimicina A bloqueia o complexo III 
c. Cianeto/monóxido de carbono 
bloqueiam o complexo IV; se ligam em 
qualquer proteína que tenha o grupo 
Heme, e o citocromo é uma 
hemeproteína, por isso ele bloqueia o 
complexo IV e o citocromo C 
Antídoto: B12 - Hidroxicolabamina 
d. Oligomicina, bloqueia a ATP sintase – 
antibiótico 
 
PROTEÍNAS DESACOPLADORAS 
Elas transportam prótons do espaço 
intermembrana para a matriz, sem que tenhamos 
a síntese de ATP, como a ATP sintase. A energia 
do gradiente eletroquímico será ‘perdida’ como 
calor. Razão pela qual estas proteínas também 
são conhecidas como termogênicas 
 
 
@study.sakata 
Célula adiposa multilocular (várias gotículas de 
gordura) – adipócito marrom, muito comum no 
recém-nascido para aquecer 
Fica mais fácil de bombear H+, não tem ATP 
então acelera vias catabólicas 
Proteínas desacopladoras – transportam prótons 
do espaço intermembrana para a matriz, sem 
que tenhamos síntese de ATP. A energia do 
gradiente eletroquímico será “perdida” como 
calor. Razão pela qual estas proteínas também 
são chamadas como TERMOGÊNICAS 
Desacopladores promovem o ‘desacoplamento’ 
da cadeia de transporte de elétrons da 
fosforilação oxidativa, é diferente de interferente, 
que bloqueia a cadeia; ou seja, deixa-se de 
sintetizar o ATP, mas continua sendo capaz o 
transporte de elétrons 
Promovem uma rápida oxidação de ácidosgraxos, já que aceleram o metabolismo oxidativo 
e então promovem uma rápida oxidação de 
ácidos graxos e a geração de calor 
2,4-DINITROFERNOL (DNP) 
Estrutura química com a função fenol 
 
Captura prótons do espaço intermembrana (esta 
ionizado, incialmente) da mitocôndria, tornando 
mais lipofílico, e ao atravessar a membrana, passa 
transportar os prótons alterando o gradiente de 
concentração do H+ 
A molécula de DNP chega ionizado no espaço 
intermembranas, sofre protonação e desfaz o 
gradiente eletroquímico. Atua, portanto, como 
desacoplador 
Quando consumido, pode ter efeitos adversos, 
podendo levar a falência múltipla de órgãos, isso 
por que a molécula é uma desacopladora 
generalizada, então possui ação em todas as 
células de maneira geral 
Evolui para uma acidose metabólica, pois o corpo 
vai tentar compensar a falta de ATP com uma 
maior glicólise, que irá gerar piruvato, passando a 
ter grandes concentrações de ácido lático 
https://www.paramedicpractice.com/features/ar
ticle/fatal-poisoning-with-2-4-dinitrophenol-
learning-via-case-study 
Não existe antidoto para dinitrofenol 
OBS: Aspirina tem como composição o ácido 
acetilsalicílico (-> ácido salicílico) que atua como 
desacoplador 
Ao alcalinizar o paciente com solução de 
bicarbonato, evita a acidificação e ao ser 
excretado alcaliniza também a urina, de forma 
que a aspirina (ácido) ao ser filtrada reage com o 
bicarbonato diminuindo seus efeitos 
ENERGIA TOTAL GERADA POR 1 MOL DE 
GLICOSE VIA AERÓBIA 
 
 
 
 
https://www.paramedicpractice.com/features/article/fatal-poisoning-with-2-4-dinitrophenol-learning-via-case-study
https://www.paramedicpractice.com/features/article/fatal-poisoning-with-2-4-dinitrophenol-learning-via-case-study
https://www.paramedicpractice.com/features/article/fatal-poisoning-with-2-4-dinitrophenol-learning-via-case-study
 
 
@study.sakata