ESTUDO DIRIGIDO - CICLO DE KREBS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
ESTUDO DIRIGIDO
CICLO DE KREBS
1) Explique os estágios da respiração celular?
A respiração celular possui 3 estágios:
1° Estágio: Produção de acetil-CoA: nesse estágio, moléculas combustíveis
orgânicas
(glicose, ácidos graxos e alguns aminoácidos) são oxidadas para produzirem
fragmentos
de dois carbonos, na forma do grupo acetil-coenzima A (acetil-CoA).
2° Estágio: Oxidação da acetil-CoA: os grupos acetil entram no ciclo de Krebs,
que os
oxida enzimaticamente a CO 2. A energia liberada é conservada nos
transportadores de
elétrons reduzidos NADH e FADH2.
3° Estágio: Transferência de elétrons e fosforilação oxidativa: o NADH e o
FADH 2
são oxidados, doando prótons (H +) e elétrons. Os elétrons são transferidos ao
O 2 (o
aceptor final dos elétrons) por meio de uma cadeia de moléculas
transportadoras de
elétrons, a cadeia res piratória. No curso da transferência de elétrons, a grande
quantidade de energia liberada é conservada na forma de ATP, por um
processo
chamado de fosforilação oxidativa.
2) Qual o papel do Ciclo de Krebs?
Promover a oxidação de produtos finais do metabolismo de carboidratos ,
lipídios e de aminoácidos. As substâncias são convertidas em acetil coA,
liberando co2 e h2o e sintetizam ATP, em seguida, pode produzir energia para a
célula.
Os intermediários (produtos que vão sendo liberados) podem ser retirados do
ciclo para sintetizar outros compostos do organismo, caso haja necessidade.
Liberar as coenzimas NADH e FADH2, para a cadeia respiratória, que lá serão
oxidadas com o objetivo de formar mais ATP, ou seja, mais energia para a
célula.
3) Explique os caminhos do piruvato em condições aeróbicas e anaeróbicas.
A molécula de piruvato pode tomar 3 caminhos diferentes:
Em condições aeróbicas, o piruvato sofre oxidação, perdendo seu grupo
carbonil
sob a forma de CO2, a fim de gerar o grupo acetil da acetil-coenzima A. Esse
grupo é completamente oxidado a CO2 no ciclo de Krebs.
Em condições anaeróbicas, o piruvato sofre redução, s e transformando em
lactato, recebendo elétrons do NADH.
Também em condições anaeróbicas, o piruvato faz parte da fermentação
alcóolica. Nesse processo, o piruvato é convertido a etanol e CO 2. Essa
produção
de etanol acontece em alguns organismos específicos, como protistas, e não
ocorre em seres humanos
4) Explique a transformação enzimática do piruvato em Acetil-COA. Cite as
coenzimas requeridas para esta reação.
O piruvato está em uma encruzilhada no metabolismo. Ele pode ser convertido
em um passo a lactato (lactato desidrogenase), a alanina (alanina
aminotransferase, ALT), a oxaloacetato (piruvato carboxilase) e a acetil-CoA
(complexo piruvato desidrogenase) (Fig. 14.3). Dependendo das circunstâncias
metabólicas, o piruvato pode ser direcionado para a gliconeogênese (Cap. 13),
para a biossíntese de ácidos graxos (Cap. 16) ou para o próprio ciclo do TCA. A
piruvato carboxilase, como a maioria das outras carboxilases, utiliza CO2 e a
coenzima biotina (Fig. 14.4), uma vitamina hidrossolúvel, e ATP para
impulsionar a reação de carboxilação. A enzima é um tetrâmero de
subunidades idênticas, cada uma delas contendo um sítio alostérico que liga a
acetil-CoA, um modificador heterotrófico positivo. De fato, a piruvato carboxilase
possui uma necessidade absoluta de acetil-CoA; a enzima não trabalha na sua
ausência. Uma abundância de acetil-CoA mitocondrial age como um sinal para
a geração de oxaloacetato adicional. Por exemplo, quando a lipólise é
estimulada, os níveis de acetil-CoA intramitocondrial elevam-se, o que
alostericamente ativa a piruvato carboxilase a produzir oxaloacetato adicional
para a gliconeogênese
5) Qual o papel da coenzima A?
A coenzima A (ou CoA como é conhecida) atua no papel da síntese e na
oxidação de ácidos, como na descarboxilação oxidativa do ácido pirúvico no
Ciclo de Krebs.Quando a Coenzima A se une ao Acetil , ela permite que o Acetil
seja degradado pelas enzimas presentes no Ciclo de Krebs.Isso gera um
aumento de velocidade nas reações químicas que acontecerão dentro do Ciclo.
Ele é constituído por vitamina B5, Adenosina Trifosfato (ATP) e cisteamina.O
Ciclo de Krebs e suas diversas etapas fornecem energia (através da quebra de
glicose) para que a célula mantenha as suas funções e o corpo continue
funcionando.
6) Sobre o Ciclo de krebs:
a. Explique todos os oito passos das reações
Reação 1 - Citrato Sintase - o primeiro substrato é o oxaloacetato, induz
mudanças conformacionais no domínio flexível criando um sítio de ligação para
o segundo substrato (Acetil COA). Ocorre a formação do intermediário: citroil -
CoA - alteração conformacional. Leva a hidrólise do tioéster, liberando CoA.
Modificação conformacional fecha o Acetil CoA sobre o oxaloacetato,
mecanismo ácido base forma um intermediário enol.
Reação 2 - Aconitase - forma isocitrato via cis-aconitato, envolve desidratação
e hidratação facilitado por um complexo Fe-4s
Reação 3 - Isocitrato- desidrogenase, é uma descarboxilação oxidativa que
produz NADH e CO2, necessita de Mn+2 ou Mg+2 como co fator, a reação
acontece em 3 etapas: redução de NAD+, descarboxilação (intermediário enol)
e rearranjo em ceto-enol.
Reação 4 - Alfa cetoglutarato desidrogenase - forma um complexo multi
enzimático, descarboxilação oxidativa (produz NADH E CO2) , funciona de
maneira similar ao complexo da piruvato desidrogenase, acopla um CoA ao alfa
cetoglutarato
Reação 5- Succinil CoA sintetase, acopla síntese de GTP com a quebra da
ligação de CoA do succinil, envolve a enzima fosforilada para o estado
intermediário.
Reação 6- Succinato desidrogenase- conta com um FAD covalentemente ligado
à enzima, faz parte do complexo 2 da cadeia transportadora de elétrons (sítio
de oxidação de do FADH2 formado, forma fumarato (alcano e alceno)
Reação 7 - Fumarase - hidratação da ligação dupla do fumarato (forma malato),
envolve um íon OH- para atacar a ligação dupla do fumarato
Reação 8 - Malato desidrogenase - - oxidação da OH do Malato regenera
oxaloacetato - dependente de NAD+ similar à lactato desidrogenase - reação
endergônica reação dirigida pela retirado do produto - [oxaloacetato] é mínima
retirado pela citrato sintase e outros ΔG < 0 exergônica
b. Quantas coenzimas foram liberadas
Durante o curso do ciclo do TCA, cada molécula de acetil-CoA gera coenzimas
reduzidas suficientes para a síntese de cerca de 9 moléculas de ATP pela
fosforilação oxidativa. Juntamente com o GTP sintetizado pela fosforilação em
nível de substrato na reação da succinil CoA sintetase (succinato tiocinase), um
total de cerca de 10 equivalentes de ATP estão disponíveis por mol de
acetil-CoA. Assim, o metabolismo completo de um mol de glicose, através da
glicólise, do complexo piruvato desidrogenase e do ciclo do TCA, rende ≈30-32
moles de ATP . O rendimento real de ATP depende da via de transporte dos
equivalentes redox para a mitocôndria, ou seja, cerca de 5 moles de ATP pela
lançadeira malato-aspartato e cerca de 3 moles de ATP pela lançadeira do
glicerol fosfato . Ao contrário, somente 2 moles de ATP (líquidos) são
recuperados pela glicólise anaeróbica, na qual a glicose é convertida em
lactato. O rendimento real de ATP depende da via de transporte dos
equivalentes redox para a mitocôndria, ou seja, cerca de 5 moles de ATP pela
lançadeira malato-aspartato e cerca de 3 moles de ATP pela lançadeira do
glicerol fosfato.. O rendimento real de ATP depende da via de transporte dos
equivalentes redox para a mitocôndria, ou seja, cerca de 5 moles de ATP pela
lançadeira malato-aspartato e cerca de 3 moles de ATP pela lançadeira do
glicerol fosfato.. Ao contrário, somente 2 moles de ATP (líquidos) são
recuperados pela glicólise anaeróbica, na qual a glicose é convertida em
lactato.
c. Quantos ATP sintetizados
O rendimento de ATP é aproximado porque ele é medido experimentalmente
em mitocôndrias isoladas e existe alguma variabilidade. Estudos recentes
sugerem que o rendimento real de ATP a partir de NADH e FADH2 é
aproximadamente de 2,5 e 1,5, respectivamente,fornecendo aproximadamente
30-32 moles de ATP por mol de glicose. A Oxidação da glicose em um
calorímetro produz 2.870 kJ/mol (686 cal/mol), enquanto a síntese do ATP
requer 31 kJ/mol (7,3 kcal/mol). O metabolismo aeróbico da glicose, portanto,
tem cerca de 40% de eficiência (2.870 kJ/mol glicose/31 kJ/mol de ATP = 93
moles, teoricamente, de ATP/mol glicose; 36/93 = 39%). *Os elétrons
provenientes do NADH citosólico podem resultar na síntese de cerca de 5
moles de ATP por mol de glicose pela lançadeira malato-aspartato, mas
somente 3 moles por mol de glicose pela lançadeira do glicerol 3-fosfato
d. Existe diferença energética entre o GTP e ATP? Explique como o GTP
pode formar ATP?
A energia livre da ligação tioéster na succinil-CoA é conservada pela formação
do GTP a partir do GDP e fosfato inorgânico (Pi). Como um tioéster de alta
energia serve como força impulsionadora para a síntese de GTP, essa é uma
reação de fosforilação em nível de substrato, como as reações catalisadas
pela fosfoglicerato cinase e piruvato cinase na glicólise. O GTP é usado por
enzimas como a fosfoenolpiruvato carboxicinase (PEPCK) na gliconeogênese
e em vários passos na síntese de proteínas e na sinalização celular, mas é
também facilmente convertido em ATP pela enzima nucleosídeo difosfato
cinase:
e. Onde ocorre?
Localizado na mitocôndria, o ciclo do ácido tricarboxílico (TCA), também
conhecido como ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico, é uma via comum do
metabolismo para todos os combustíveis. Ele retira oxidativamente elétrons da
acetil-CoA, que é o produto comum do catabolismo das gorduras, carboidratos
e proteínas, produzindo a maioria das coenzimas reduzidas que são usadas
para gerar o trifosfato de adenosina (ATP) na cadeia transportadora de elétrons.
7) Explique o rendimento energético a partir de duas moléculas de piruvato.
Na passagem do primeiro piruvato há o rendimento de 1 ATP; na passagem do
segundo piruvato, mais um ATP é produzido, gerando um saldo de 2 moléculas
de ATP, 6 moléculas de NADH + H+ e 2 de FADH2 na etapa do ciclo de Krebs.