METABOLISMO OXIDATIVO

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O metabolismo é um conjunto de reações 
organizado em duas vias: a catabólica e a anabólica. 
As principais vias do metabolismo começam ou 
terminam com a glicose. Ela é a principal forma na 
qual os carboidratos absorvidos pelo intestino são 
apresentados pela célula, sendo a única ou principal 
fonte de energia das células. A glicólise é utilizada por 
todas as células do organismo para extrair parte da 
energia da glicose. Esta energia continua sendo 
extraída com a formação de Acetil-CoA e ciclo do 
ácido tricarboxílico (ou ciclo do ácido cítrico ou ciclo 
de Krebs), formando (entre outros produtos) NADH + 
H+ e FADH2. As moléculas de NADH + H+ e FADH2 
são encaminhadas para a cadeia de transporte de 
elétrons mitocondrial (ou cadeia de transferência de 
elétrons ou cadeia respiratória) para gerar energia, 
que é usada para formar ATP por fosforilação 
oxidativa. 
Abordaremos as reações bioquímicas que 
ocorrem na glicólise, constatando os substratos, as 
enzimas e os produtos obtidos e os pontos 
específicos de consumo e produção de ATP; a 
síntese de Acetil-CoA a partir do piruvato; as reações 
bioquímicas que ocorrem no ciclo de Krebs, 
constatando os substratos, as enzimas e os produtos 
obtidos e os pontos específicos de produção de GTP, 
FADH2 e NADH+H+; a oxidação do FADH2 e NADH 
pela cadeia transportadora de elétrons até o aceptor 
final (oxigênio), sendo observado que a energia 
liberada durante estas reações oxidativas é 
conservada como gradiente de prótons e cargas 
através da membrana mitocondrial interna que é 
utilizado para dirigir a síntese de ATP pela ação da 
ATP sintase. Observaremos também o acoplamento 
existente entre o ciclo de Krebs, transporte de 
elétrons, síntese de ATP e oxigênio. 
OBJETIVOS: compreender a dinâmica dos 
processos bioquímicos envolvidos no metabolismo 
oxidativo; conhecer os mecanismos de produção e 
utilização de ATP no metabolismo oxidativo; analisar 
as adaptações bioquímicas metabólicas para a 
manutenção da homeostasia; conhecer o papel do 
ATP no metabolismo oxidativo. 
Metabolismo é o conjunto de transformações 
bioquímicas sofridas pelas substâncias químicas no 
interior dos organismos vivos; gerando ou 
degradando/clivando substâncias químicas. 
Metabolismo celular é dividido em síntese 
(anabolismo) e degradação (catabolismo) dessas 
moléculas 
 
 
 
 
- Energia é conservada por oxidação de combustíveis 
e armazenada como ligações de alta energia do ATP 
- Piruvato é oxidativamente descarboxilado a acetil-
CoA pelo complexo regulado pela Piruvato-
desidrogenase 
- Acetil CoA, é o produto final do catabolismo de 
carboidratos, lipídeo e proteínas; é oxidado pelo ciclo 
do ácido tricarboxílico localizado na matriz 
mitocondrial produzindo NADH e FADH2 
- NADH e FADH2 são oxidados pela cadeia 
transportadora de elétrons pela transferência de 
elétrons até o aceptor final de elétrons, o oxigênio 
- A energia liberada durante as oxidações da cadeia 
transportadora de elétrons é conservada como 
gradiente de prótons 
- Síntese de ATP é catalisada pelo ATP-sintase, num 
processo chamado de fosforilação oxidativa (ATP= 
ADP + P) 
Obs: Piruvato desidrogenase é inibida por acetil-CoA 
e NADH, e inativada por fosfato, portanto, ativada 
com desfosforilação 
Obs2: A fosfatase é estimulada por íons Mg2+, Ca2+. 
a quinase por ATP, NADH, acetil CoA e inibida por 
NAD+, ADP 
 
Papel do ATP nas reações anabólicas e 
catabólicas: 
- Quando nos alimentamos, por exemplo, ingerimos 
moléculas complexas, como amido, proteínas e 
lipídeos (que são submetidas ao catabolismo). A 
partir disso, reações catabólicas transferem energia 
de moléculas complexas para o ATP, liberando calor; 
para transformar as moléculas complexas em 
simples, como glicose, aminoácidos, glicerol e ácidos 
graxo. A energia formada é usada em reações de 
manutenção do organismo e formação de moléculas 
complexas (anabolismo), também liberando calor. 
Completando um ciclo fechado. 
- O anabolizante é um estimulador do anabolismo, 
consome-se energia para sintetizar proteínas que 
fazem parte das fibras musculares, para aumentar 
seu diâmetro. 
- Ligação fosfato é de muita energia. A síntese de 
ATP é resultado de processos catabólicos que 
envolve a formação e a hidrólise ou transferência do 
grupo fosfato do ATP 
Julia Jordão 
Maiara- TXXII 
- Reações catabólicas: transferem energia de 
moléculas complexos para ATP 
- Anabólicas: Transferem energia do ATP para 
moléculas complexas (amido, proteína, lipídeos). 
Porque a energia é gradativamente transformada e 
retirada de pouco de pouco da glicose? Pois existem 
várias reações e estágios, que causam uma maior 
compatibilidade para que haja o maior saldo possível 
Reações de catabolismo envolvendo glicose 
- Glicose é um dos principais carboidratos do 
organismo e fonte de energia 
- Três estágios da glicólise (preparatório, quebra e 
oxirredução). A glicose vai ser 
transportada e absorvida pela célula e 
começa a ser transformada, 
passando pelo estágio preparatório, 
envolve o investimento de 2ATPs, 
gerando frutose 1,6-difosfato; é 
quebrada em glicerol-3-fosfato 
(estágio de quebra); série de reações 
para gerar ATP e piruvato (estágio de 
oxirredução) 
- Gradativamente a molécula de 
glicose sofre uma série de reações 
para que se possa, de uma maneira simplificada, 
retirar gradativamente energia dela, investindo o 
mínimo de energia possível, para se ter um maior 
saldo possível. 
- Gerando duas moléculas de piruvato, duas 
moléculas de NADH, e um saldo de 2 ATPs (saldo 
positivo em termos energéticos) 
Aspectos gerais da respiração 
celular 
- Em condições aeróbicas, 
submetemos a glicose a reações, 
tendo como produto duas moléculas 
de piruvato, gerando 2ATPs e 2NADH 
(carregadores de elétrons 
dependentes de prótons; aceptores). 
Os piruvatos, na presença de 
oxigênio, sofrem descarboxilação 
oxidativa, gerando duas moléculas de 
acetil CoA que pode ser encaminhada 
para o ciclo de Krebs (gerando ATP, 
CO2,NADH e FADH2). Essas 
moléculas carregadoras são 
encaminhadas para a cadeia 
transportadora de elétrons, 
percorrendo complexos proteicos, até 
serem transferidos para o oxigênio, gerando água; 
gera energia para o bombeamento de prótons 
utilizado para síntese de ATP 
- O oxigênio é aceptor da produção de ATP, se não 
respirarmos, não teríamos oxigênio suficiente para 
ser esse aceptor dos elétrons retirados do ciclo de 
Krebs, descarboxilação oxidativa e glicólise; a cadeia 
transportadora para, o ciclo de Krebs não ocorre, 
porque os elétrons não são transferidos dos acetis, a 
produção de acetil CoA para; somente a glicólise 
funciona (capacidade de regenerar NAD+ por 
fermentação lática), mas por um período 
determinado, não geramos ATP suficiente para 
manter a demanda energética necessária para o 
funcionamento do organismo, como por exemplo, 
contração do diafragma e do músculo cardíaco. 
- Elétrons transferidos para cadeia transportadora de 
elétrons para se gerar energia para síntese de ATP 
(elétrons percorrem complexos, transferidos para O2, 
gerando água, gerando energia para ATP) 
 
Reações da glicólise até se 
formar o piruvato 
- A glicose transportada para 
dentro da célula pelos GLUT 
(transportadores) para 
internalização em grande 
quantidade 
- Enzima Hexoquinase fosforila 
(adiciona fosfato) o carbono 6 da 
glicose, o fosfato advém de ATP 
(investido; reduzido de ATP), 
gerando glicose 6-fosfato (não tem 
mais permeabilidade na 
membrana plasmática); 
- Assim, a enzima 
Fosfoglicoisomerase gera um 
isômero frutose 6-fosfato; 
- A enzima Fosfofrutoquinase adiciona mais um 
fosfato, com uso de ATP, dessa vez no carbono 1, 
formando frutose 1,6-bifosfato. Fim da etapa de 
preparação; 
- Enfatizar os pontos em que se utiliza ATP e 
produz ATP, bem como a geração de NADH 
- Como se gera energia e seus mediadores* 
- A enzima Aldolase cliva a frutose 1,6-bifosfato em 
duas moléculas de três carbonos: Di-
hidroxiacetonafosfato e Gliceraldeído 3-fosfato (sãoisômeros), que podem se interconverter pela enzima 
Triose-fosfato-isomerase, para que ocorra um 
encaminhamento correto conforme a necessidade 
metabólica (o Glicerídeo 3-fosfato dá continuidade a 
reação de glicólise); 
- Ocorre a oxidação de duas moléculas do Glicerídeo 
3-fosfato pela enzima Gliceraldeído 3-fosfato-
desidrogenase, 
retirando elétrons e 
transferindo para 
moléculas de NAD+, 
formando NADH e H+, 
formando duas 
moléculas de 1,3-
bifosfatoglicerato, 
ligando um fosfato no 
carbono 1 (a perda de 
elétrons gera energia 
suficiente para adição 
de um fosfato); 
- A enzima 
Fosfogliceratoquinase 
vai transferir o fosfato 
do carbono 1 para o 
ADP (gerando 2 
ATPs), formando duas 
moléculas de 3-
fosfoglicerato 
(zerando o saldo 
energético); 
- Os 3-fosfoglicerato serão isomerizados pela enzima 
Fosfogliceratomutase, translocando o fosfato do 
carbono 3 para o carbono 2, formando duas 
moléculas de 2-fosfoglicerato; 
- A enzima Enolase retira uma molécula de água 
(reação de desidratação), formando duas moléculas 
de Fosfoenolpiruvato; 
- A enzima Piruvatoquinase transfere o fosfato para 
um ADP (gerando duas moléculas de ATP), 
formando duas moléculas de piruvato. 
- Saldo: 2 piruvatos, 2 ATPs, 2 NADH+, 2H+ 
- Os elétrons vão para a cadeia transportadora para 
transferir terminalmente para o oxigênio 
*Todas as moléculas envolvidas* 
Glicose-> Glicose 6-fosfato-> Frutose 6-fosfato-> 
Frutose 1,6-fosfato-> Di-hidroxicetona Fosfato-> (2) 
Glicerídeo 3-fosfato-> (2) 1,3 Bifosfoglicerato-> (2) 3-
Fosfoglicerato-> (2) 2-Fosfoglicerato-> (2) 
Fosdoenolpiruvato-> (2) Piruvato 
*Todas as enzimas envolvidas e classificação* 
Hexoquinase (transferase); Fosfoglicoisomerase 
(isomerase); Fosfofrutoquinase (transferase); 
Aldolase (liase); Triose-fosfato-isomerase 
(isomerase); Gliceraldeído 3-fosfatodesidrogenase 
(oxirredutase); Fosfogliceratoquinase (transferase); 
Fosfogliceratomutase (isomerase); Enolase (liase); 
Piruvatoquinase (transferase). 
Fermentação lática 
- Na ausência de oxigênio, muitas células, como as 
células musculares estriadas esqueléticas, 
têm capacidade de fermentação lática, 
envolvendo a redução do piruvato em lactato, 
utilizando os elétrons e prótons do NADH+ 
- É a síntese de lactato a partir de piruvato, 
pela lactato-desidrogenase, que possibilita a 
regeneração do NAD+ para que ele viabilize 
a continuidade de síntese da glicose 
- Redução do piruvato em lactato, 
transferindo os elétrons e prótons (destino 
para o oxigênio na cadeia transportadora), 
em ausência de oxigênio, com a enzima 
lactato desidrogenase 
- Em um esforço físico grande (o músculo 
tem uma capacidade de trocas gasosas) 
aceleramos a transferência de elétrons para 
oxigênio, começa a faltar oxigênio, faz-se 
fermentação lática aumentando a quantidade 
de ácido lático que diminui o pH da célula 
(dor momentânea em decorrência da 
acidificação), gerando a sensação de dor. A 
sensação de dor deixa de acontecer quando o ácido 
lático é desacumulado. Conforme o corpo acostuma 
com determinado exercício, há uma adaptação da 
disponibilidade de oxigênio aos poucos 
- Feito por homens e algumas bactérias 
- Na ausência de oxigênio o piruvato não vai ser 
encaminhado pelo ciclo de Krebs. Ocorre 
regeneração do NAD. 2 moléculas de Piruvato são 
transformadas em 2 de lactato pela lactato 
desidrogenase (oxidorredutase) 
 
Ciclo de Krebs 
- Piruvato vai ser encaminhado para matriz 
mitocondrial, onde vai ser convertido em acetil-CoA, 
depois vai para ciclo de Krebs com uma série de 
reações com objetivo de retirar energia do acetil 
eliminando os carbonos na forma de Co2 para 
encaminhar os elétrons na cadeia transportadora, 
gerando uma concentração de H+ no espaço 
intermembranal utilizada pelo complexo ATPsintase 
para gerar ATP 
- Na matriz mitocondrial ocorre descarboxilação 
oxidativa que gera acetil a partir de piruvato, os 
carbonos são retirados e eliminados por Co2 e 
redução do NAD+ formando NADH, pela enzima 
piruvato-desidrogenase. A energia liberada permite a 
ligação da coenzima A ligada ao acetil através de 
uma ligação de alta energia, tornando o acetil muito 
energético. 
- O acetil-CoA é encaminhado para ciclo de Krebs, 
onde sofre uma serie de reações (iniciam e terminam 
num mesmo ponto), em que a energia vai ser 
transferida, gerando trifosfato e encaminhando 
elétrons para cadeia transportadora 
- Há uma condensação a partir da enzima 
citratosintase (liga o acetil no oxaloacetato), 
onde ocorre a clivagem, liberando a coenzima 
A, e uma junção do acetil com o oxaloacetato, 
tendo como resultado o citrato; 
- Acontece uma reação de isomerização pela 
enzima aconitase, gerando um isômero do 
citrato que é o isocitrato (compatibilidade 
energética para saldo maior possível); 
- A enzima isocitrato desidrogenase faz uma 
descarboxilação oxidativa, tira um carbono em 
forma de Co2 e reduz NAD+ a NADH, gerando 
uma molécula de alfa-cetoglutarato; 
- Acontece uma nova descarboxilação 
oxidativa pela enzima alfa-
cetoglutaratodesidrogenase formando 
Succinil-CoA, ligando uma coenzima A com a 
energia gerada (os carbonos do acetil já foram 
eliminados); 
- A enzima succinil-CoA-sintetase rompe a ligação do 
succinil-CoA, liberando a coenzima A, (utiliza a 
energia do rompimento) sintetizando um trifosfato a 
partir de um difosfato, adiciona fosfato de GDP para 
GTP (equivalente a ATP), podendo ser convertido em 
ATP pela enzima nucleosídio difosfato quinase 
(dependendo da necessidade metabólica). Por fim, o 
resultado final é succinato; 
- Acontece outra oxidação pela enzima succinato 
desidrogenase, formando fumarato, reduzindo o FAD 
para FADH2; 
- O fumarato sofre hidratação, é adicionado água pela 
enzima fumarase, gerando malato; 
- O restante de energia transforma o malato em 
oxaloacetato pela enzima malatodesidrogenase, 
reduzindo NAD+ a NADH 
- Essa série de reaçoes ocorrem para a 
compatibildade energética, gerando um maior saldo 
possivel 
- Saldo: 4 NADH, 1 FADH2 e 1 ATP 
*Todas as moléculas envolvidas* 
Oxalacetato-> Citrato-> Isocitrato-> α-cetoglutarato-> 
Succinil CoA-> Succinato-> Fumarato-> Malato 
*Todas as enzimas envolvidas e classificação* 
Citrato sintase (liase); aconitase (isomerase); 
isocitratodesidrogenase (oxidorredutase); 
αcetoglutarato desidrogenase (oxidorredutase); 
Succinil-CoA sintetase (ligase); succinato 
desidrogenase (oxidorredutase); fumarase (liase); 
malato desigrogenase (oxidorredutase) 
 
As ações das três bombas de prótons da ATP 
sintase 
- A retirada dos elétrons, passando pela cadeia 
transportadora (complexos proteicos que fazem os 
elétrons percorrerem para bombear prótons para 
espaço intermembranal), gera energia suficiente para 
o rompimento de prótons e o processo chamado de 
fosforilação oxidativa. Ocorre, então, a transferência 
dos elétrons do NADH e FADH2 para o oxigênio, para 
gerar água, formando energia suficiente para síntese 
de ATP 
- Elétrons que estão no NADH e FADH2 vão ser 
retirados pelos complexos I e II, respectivamente, e 
encaminhados para a coenzima Q-> complexo III-> 
citocromo-> complexo IV-> transferidos para 
oxigênio, passando pelo complexo V, gerando água 
- Nesse processo de passagem de elétrons por esses 
complexos, no complexo I, III e IV, gera energia 
suficiente para o bombeamento de prótons para o 
espaço intermembranal, criando-se uma 
concentração de H+ e um gradiente de cargas na 
membrana, que alimenta o complexo V da síntese de 
ATP 
- Através do complexo V, gera-se uma força motriz 
responsável pela síntese de ATP 
- Pegamos os elétrons do NADH e FADH2 e transfere 
para oxigênio, gerando água e energia suficiente 
para síntese de ATP (acontece na matriz 
mitocondrial) 
- A volta do H+ pelo complexo V, por conta do 
gradiente de concentração formado, gera energia 
suficiente para transformar ADP em ATP 
OBS: Citocromo utiliza a energia cinética do elétron 
vindos dos processos de glicólise, formação do acetil 
CoA e do ciclo de Krebs,para bombear hidrogênio 
pro meio intermembranal 
 
Resumo das funções das moléculas essenciais 
nas vias metabólicas 
- Processos interligados no metabolismo 
- Interligação no metabolismo de lipídeos, síntese e 
utilização de ácidos graxos e triglicerídeos 
- Utilização na síntese de aminoácido, glicogênio, 
ribose, NADPH, formação de lactato 
Fermentação alcoólica 
- Alguns fungos fazem 
- Ocorre regeneração do NAD 
- 2 moléculas de Piruvato viram 2 moléculas de 
acetaldeído pela ação catalítica da piruvato 
descarboxilase (liase), sendo que nessa reação tem 
entrada de H+ e liberação de CO2. As 2 moléculas 
de Acetaldeído se transforma em 2 de etanol pela 
ação da álcool desidrogenase (oxidorredutase) 
Explique as consequências moleculares da 
ausência de oxigênio na glicólise, ciclo de Krebs 
e cadeia transportadora de elétrons e como 
processos moleculares estão acoplados na 
síntese de ATP. 
A ausência de oxigênio influencia o metabolismo 
oxidativo e, consequentemente, a síntese de ATP, na 
fosforilação oxidativa. No caso da glicólise, por ser 
anaeróbica, a falta de oxigênio não irá interferir. No 
ciclo de Krebs, a ausência do oxigênio causa o 
impedimento do ciclo, pois um carbono deveria ser 
liberado por meio da clivagem de acetil-CoA, se 
ligando ao O2, formando dióxido de carbono, além da 
necessidade de água em outras reações. Na cadeia 
transportadora de elétrons, uma vez que o O2 é o 
aceptor final, a sua ausência também pararia a 
cadeia, pois os elétrons e prótons não serão 
transferidos ao oxigênio, que deveria formar um 
gradiente de concentração de H+, inibindo a 
produção de NAD e FAD, que geraria água e energia 
para síntese do ATP. 
Portanto, os processos moleculares envolvidos na 
síntese de ATP compreendem-se na quebra da 
glicose em piruvato; formação do acetil-CoA; maior 
retirada de energia possível, por 8 reações no ciclo 
de Krebs; e transferência dos elétrons até o oxigênio 
para gerar ATP na volta do H+ pelo complexo V da 
cadeia transportadora (ATP sintase). Sem ATP 
suficiente, é impossível manter a demanda 
energética necessária para o funcionamento do 
organismo, como por exemplo, contração do 
diafragma e do músculo cardíaco.