Glicólise, Ciclo de Krebs e Cadeia Transportadora de Elétrons

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conceitos:
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★Glicólise: via catabólica responsável por degradar a molécula de glicose para a geração de energia (ATP), esse processo
ocorre no citoplasma das células e existem duas formas, a glicólise anaeróbica cujo produto final é o lactato
(finalizada no citosol- fermentação lática), e a glicólise aeróbia cujo produto final é o piruvato (finalizada nas
mitocôndrias- respiração celular).
★ Fases:
○ 1º Fase (Investimento de Energia/ Preparatória): é a fase inicial caracterizada por envolver o gasto de 2 moléculas
de ATP no processo de conversão de glicose em frutose-6-fosfato; no fim dessa primeira fase são geradas duas
moléculas de gliceraldeído-3-fosfato.
■ 1º Reação (Fosforilação da Glicose): é uma reação irreversível; essa reação é realizada para que a glicose
permaneça dentro da célula e “não saia” utilizando o mesmo transportador por onde entrou; a enzima
hexoquinase atua na reação utilizando Mg2+ como cofator, e ela só ocorre com gasto de ATP, uma vez que é essa
molécula que doa um fosfato ao carbono 6 da molécula de glicose e, portanto, gera a glicose-6-fosfato.
■ 2º Reação (Isomerização da Glicose-6-Fosfato): é uma reação reversível; essa reação é realizada pela enzima
fosfohexose-isomerase que ao realizar a isomerização da glicose-6-fosfato a transforma em frutose-6-fosfato.
■ 3º Reação (Fosforilação da Frutose-6-Fosfato): é uma reação irreversível; a frutose-6-fosfato é fosforilada pela
enzima fosfofrutoquinase-1 (PFK-1; principal enzima reguladora da glicólise), produzindo
frutose-1,6-difosfato; essa reação é acoplada a hidrólise de ATP (para que ocorra a “doação” de um fosfato
inorgânico a molécula), correspondendo assim ao segundo gasto de energia da glicólise, vale ressaltar que a
frutose-1,6-bisfosfato é um ponto irreversível da glicólise.
● Atividade da PFK-1 aumentada: ocorre sempre que o ATP estiver em baixo nível no organismo.
● Atividade da PFK-1 diminuída: ocorre sempre que o ATP estiver em altos níveis no organismo ou quando
houver a presença de outros combustíveis em abundância, como os ácidos graxos na célula.
■ 4º Reação (Clivagem da Frutose-1,6-Difosfato): é uma reação reversível; ocorre a divisão/ clivagem da
frutose-1,6-difosfato, por meio da enzima aldolase, em dois fragmentos de 3 carbonos formando
dihidroxiacetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato.
■ 5º Reação (Isomerização da Dihidroxiacetona-Fosfato): é uma reação reversível; por meio da enzima
triose-fosfato-isomerase ocorre a conversão da molécula de dihidroxiacetona-fosfato em
gliceraldeído-3-fosfato, uma vez que apenas a molécula de gliceraldeído-3-fosfato pode ser diretamente degrada
nos passos subsequentes da glicólise.
● Resultados da 1º Fase: ocorreu a quebra de uma molécula de glicose (hexose- 6C) em duas moléculas de
gliceraldeído-3-fosfato (triose- 3C), as reações subsequentes são representadas apenas uma vez porém serão
duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato que estarão participando; o saldo total da reação está negativo, uma
vez que foram gastos 2 ATPs e não foram produzidos nenhum.
○ 2º Fase (Produção de Energia/ Pagamento): é a fase final da glicólise, onde as duas moléculas de
gliceraldeído-3-fosfato produzidas são oxidadas pelo NAD+ e fosforiladas em reação que emprega o fosfato
inorgânico; nessa fase são produzidas 4 moléculas de ATP, 2 NADH e 2 moléculas de piruvato.
■ 6º Reação (Oxidação do Gliceraldeído-3-Fosfato): é uma reação reversível; ocorre a oxidação do
gliceraldeído-3-fosfato por meio da enzima gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase, o transformando em
1,3-difosfoglicerato; essa é uma reação característica da glicólise, porque envolve a adição de fosfato ao
gliceraldeído-3-fosfato e a transferência de elétrons para o NAD+ (o reduzindo a NADH que será utilizado na
cadeia transportadora de elétrons).
● NAD+: as células contém quantidades limitadas de NAD+, portanto caso o NADH produzido durante essa
etapa não fosse oxidado (voltando a ser NAD+), a glicólise logo cessaria por não obterem carregadores
disponíveis; logo podemos considerar o NAD+ um regulador dessa reação.
■ 7º Reação (Formação de ATP a partir do 1,3-difosfoglicerato e ADP): é uma reação reversível; ocorre a
produção de ATP pela fosforilação do ADP, a transformação de 1,3-difosfoglicerato em 3-fosfoglicerato é
catalisada pela enzima fosfoglicerato-quinase; diferente da etapa 6 essa fosforilação não é oxidativa, pois não
há transferência de elétrons, e sim de fosfato, em nível de substrato.
● ATP: com a produção de 2 ATPs nessa reação ocorre o “pagamento” dos ATPs gastos na 1ª etapa da glicólise.
■ 8º Reação (Troca do grupo Fosfato do carbono 3 para o 2): é uma reação reversível; a reação ocorre quando a
enzima fosfoglicomutase/ fosfoglicerato mutase catalisa o processo de rearranjo do 3-fosfoglicerato, sendo
caracterizado pela transferência do fosfato do carbono 3 para o 2, ao fim do processo é formado o
2-Fosfoglicerato.
■ 9º Reação (Desidratação do 2-Fosfoglicerato): é uma reação reversível; ocorre por intermédio da enzima
enolase, transformando o 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato.
■ 10º Reação (Formação do Piruvato): é uma reação irreversível; na última etapa da glicólise ocorre a
transferência de fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, por intermédio da enzima piruvato-quinase,
formando assim o piruvato (forma enólica) e ATP; depois há uma tautomerização (ação não enzimática) e o
piruvato alcança sua forma cetônica (predomina em pH 7); a reação enzimática inicial requer a presença de K+ e
Mg2+ pela enzima.
● Resultados da 2º Fase: ocorreu a transformação de 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato em 2 de piruvato, o
saldo desta fase é a produção de 4 moléculas de ATP e 2 moléculas de piruvato, porém se analisarmos o
saldo positivo o resultado será 2 ATPs (2 foram usados na 1º fase), 2 piruvatos e 2 NADH (serão utilizados na
fase de fosforilação oxidativa que ocorre na mitocôndria).
★ Destinos do Piruvato: o piruvato formado obtém 3 opções.
○ Formação do Etanol/ Lactato: ambas ocorrem nas vias anaeróbicas.
○ Formação do Acetil-CoA: ocorre na via aeróbia para que ocorra o início do ciclo de krebs; as células musculares
podem seguir a via do acetil-CoA ou do lactato, sendo a segunda caracterizada por produzir um pequeno saldo de
ATP, portanto é uma via utilizada apenas em situações de emergência, como exercícios físicos sem preparação ou
intensos.
○ Formação do Oxaloacetato: ocorre na via aeróbia quando é necessária a reposição de intermediários do ciclo de
krebs ou substratos na gliconeogênese.
★ Regulação Enzimática da Glicólise: existem 3 pontos de controle da via.
○ Glicose → Glicose-6-Fosfato: a enzima hexoquinase atua como agente regulador, uma vez que quando seu produto
(glicose-6-fosfato) está em grande quantidade na célula ela é inibida.
○ Frutose-6-Fosfato → Frutose-1,6-Bifosfato: a enzima fosfofrutoquinase (PFK-1) é inibida pelo excesso de ATP, o
contrário também ocorre uma vez que com o aumento de AMP dentro da célula (indica intensa degradação de
energia) a PFK-1 é ativada.
○ Fosfoenolpiruvato → Piruvato: ocorre a inibição da enzima piruvato quinase por conta do aumento de ATP, e a
estimulação pela frutose-1,6-bifosfato.
★ Regulação Hormonal da Glicólise: os dois hormônios responsáveis são a insulina e o glucagon.
○ Insulina (Ação Anabólica): quando o corpo está no estado alimentado (pós-prandial) os níveis de insulina estão
elevados e os de glucagon baixos, portanto esse hormônio estimula a ação das 3 enzimas regulatórias da glicólise
(hexoquinase, fosfofrutoquinase-1 e piruvato quinase), ocorrendo assim um aumento na velocidade de reação da
glicólise e a inibição da gliconeogênese.
○ Glucagon (Ação Catabólica): quando o corpo está no estado de jejum os níveis de glucagon estão elevados e os de
insulina, portanto esse hormônio inibe a ação das 3 enzimas regulatórias da glicólise (hexoquinase,
fosfofrutoquinase-1 e piruvato quinase),resultando em uma diminuição da velocidade de reação da glicólise e
um aumento da gliconeogênese.
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★ Estágios da Respiração Celular (Oxidação Completa da Glicose):
○ 1° Estágio (Produção de Acetil-CoA): os nutrientes são oxidados até a geração da molécula de acetil-CoA, nessa
fase ocorre a Glicólise e Oxidação de Lipídios e Aminoácidos.
○ 2° Estágio (Oxidação do Acetil-CoA): ocorre a oxidação completa da molécula de acetil-CoA no Ciclo de Krebs
(formando moléculas de CO2) e ainda a Redução das Coenzimas NAD/ FAD em NADH/ FADH2 (carregadores de
elétrons).
○ 3° Estágio (Transferência de Elétrons e Fosforilação Oxidativa): ocorre a oxidação das coenzimas NADH/
FADH2 à NAD/FAD (sua forma original), esse processo ocorre com a transferência dos elétrons para o O2 formando
H2O e armazenando energia na forma de ATP.
★ Relação entre Glicólise, Ciclo de Krebs e Cadeia Respiratória: o ciclo de krebs pode ser considerado uma extensão
da glicólise, uma vez que ele é responsável por fazer a oxidação do produto final da glicólise (piruvato), sendo assim a
oxidação final de todos os combustíveis metabólicos (biomoléculas); essa integração também apresenta o objetivo de
amplificar a produção final de energia, uma vez que ocorre um ’salto’ em relação a produção de ATP por meio da
glicólise (2) e no fim da cadeia respiratória (38= 36+2).
★ Etapa Preparatória para o Ciclo de Krebs: nessa etapa ocorre a transformação da molécula de piruvato (produto final
da glicólise) em acetil-CoA, essa reação se dá pela remoção irreversível de um CO2 da molécula do piruvato, gerando
o grupo acetil que se liga à coenzima A (CoA) formando o acetil-CoA, essa reação é catalisada pela enzima piruvato
desidrogenase; essa reação completa é chamada de descarboxilação oxidativa do piruvato e é a principal fonte de
acetil-CoA para o Ciclo de Krebs.
★ Ciclo de Krebs: também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico, é um conjunto de
reações que ocorrem na matriz mitocondrial.
★ Reações:
○ 1ª Reação (Formação de Citrato): é uma reação irreversível, onde o grupo acetil (proveniente do acetil-CoA) é
transferido para o oxaloacetato, formando o citrato (composto com 4C), é importante ressaltar que para que essa
reação ocorra é necessária a presença de um oxaloacetato formado no ciclo de krebs anterior; essa reação é
catalisada pela enzima citrato sintase.
○ 2ª Reação (Isomerização do Citrato): é uma reação reversível, onde a enzima aconitase catalisa a isomerização da
reação removendo ou adicionando água ao cis-aconitato em diferentes posições, gerando o isocitrato.
○ 3ª Reação (Oxidação do Isocitrato em α-cetoglutarato e CO2): é uma reação reversível, onde ocorre a oxidação do
isocitrato por meio de uma reação de descarboxilação oxidativa que libera NADPH, esse processo é catalisado
pela enzima isocitrato desidrogenase.
■ NAD(P)+ → NAD(P)H + H+: redução das coenzimas (armazena energia livre na forma de elétrons que serão
utilizados na última etapa).
○ 4ª Reação (Oxidação do α-cetoglutarato em Succinil-CoA e CO2): é uma reação irreversível, onde ocorre a
descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato por meio da enzima α-cetoglutarato desidrogenase, resultando na
aparição do Succinil-CoA e a liberação de NADH (aceptor de elétrons, está reduzido).
○ 5ª Reação (Formação do Succinato e GTP): é uma reação reversível, onde ocorre a quebra da molécula de
succinil-CoA, reação catalisada pela enzima succinil-CoA sintetase, o rompimento da ligação entre o succinil e o
complexo CoA resulta em uma liberação de energia o suficiente para formar uma molécula de GTP (mais forte que
o ATP), que será consumida nos processos celulares que gastam energia.
○ 6ª Reação (Oxidação do Succinato em Fumarato): é uma reação reversível. onde ocorre a oxidação do succinato
em fumarato, liberando FADH2, esse processo é catalisado pela enzima succinato desidrogenase, que é crítica no
ciclo.
○ 7ª Reação (Transformação de Fumarato em Malato): é uma reação reversível, onde a enzima fumarase catalisa a
reação de hidratação do fumarato resultando na formação do malato.
○ 8ª Reação (Formação do Oxaloacetato): é uma reação reversível, onde a enzima malato desidrogenase promove a
oxidação do malato em oxaloacetato, essa enzima é NAD-dependente, e é uma reação rapidamente consumida
para o início do próximo ciclo.
★ Reações Enzimáticas que Regulam o Ciclo de Krebs: as três primeiras reações são as mais importantes para
regulação do ciclo uma vez que as enzimas citrato sintase, isocitrato sintase e α-cetoglutarato desidrogenase,
promovem a redução das coenzimas NAD/ FAD que serão necessárias na cadeia transportadora de elétrons.
★ Regulação do Ciclo de Krebs: no geral podem ser citados como inibidores do ciclo a presença de ATP, acetil-CoA e
NADH (pois não existem carregadores disponíveis para participar do ciclo) em excesso na célula; já os principais
ativadores são o complexo CoA e o NAD+.
★ Características do Ciclo de Krebs:
○ É considerado o Centro do Metabolismo Celular: isso ocorre por ele ser responsável por fazer a oxidação de
carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos.
○ Oxaloacetato Consumido na 1ª Reação é Regenerado na última: isso ocorre pois o ciclo tem capacidade de oxidar
um número ilimitado de grupos acetil.
○ As enzimas do Ciclo estão localizadas nas Mitocôndrias: seus produtos são consumidos na própria mitocôndria
ou são transportados para o citoplasma.
○ Alguns intermediários do Ciclo são Precursores da Biossíntese de outros compostos: como exemplo pode ser
citado o oxaloacetato que entra na via da neoglicogênese para formar a glicose a partir de compostos não glicídicos
(≠ glicose).
28/08
★ Transferência de Elétrons e Fosforilação Oxidativa: é um processo que usa a energia produzida no ciclo de krebs
que está armazenada nas coenzimas NADH/ FADH2 para amplificar a formação final de 38 moléculas de ATP.
○ Energia Armazenada no NADH/ FADH2: durante o processo de redução dessas moléculas ocorre o
armazenamento de energia (H+ e e-) e essa energia é transferida para a cadeia transportadora gerando energia para
formar o fosfato inorgânico (Pi) e esse se ligar ao ADP, gerando assim ATP.
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