03 Ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa

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Milena Silva Araujo 
MEDUFES 105 
 
BioQuímica 
exercícios de fixação 
 
 CICLO DE KREBS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
 
1 - Quais as diferenças e semelhanças entre respiração fisiológica e 
celular? 
 
2 - Quais os três estágios da respiração celular? 
Glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa 
3 - Quais as enzimas e coenzimas que participam da formação de acetil-
CoA a partir de piruvato? 
Piruvato desidrogenase + TPP (tiamina pirofosfato), di-hidrolipoil transacetilase + lipoamida e di-hidrolipoil 
desidrogenase 
4 - Qual o rendimento, em equivalentes de ATP do ciclo de Krebs a partir 
de uma molécula de piruvato? 
10 ATP 
5 - Qual o tipo de fosforilação que ocorre no ciclo de Krebs para a 
formação de ATP? Em qual reação ela ocorre? 
Fosforilação ao nível do substrato. Ocorre na conversão do succinil-CoA a succinato, catalisada pela enzima 
succinil-CoA sintetase 
6 - Quais as reações de oxido-redução do ciclo de Krebs? 
Descarboxilação oxidativa do isocitrato a α-cetoglutarato (isocitrato desidrogenase), descarboxilação 
oxidativa do α-cetoglutarato a succinil-CoA (α-cetoglutarato desidrogenase), desidrogenação do succinato a 
fumarato (succinato desidrogenase) e desidrogenação do malato a oxalacetato (malato desidrogenase) 
7 - Por que o ciclo de Krebs é dito catabólico e anabólico? 
Porque ao mesmo tempo que ele "quebra" o piruvato para obter energia (catabolismo) também gera 
intermediários que podem ser usados como precursores biossintéticos (anabolismo) 
8 - O que são reações anapleróticas? Cite exemplos. 
 
9 - O ciclo de Krebs é regulado em quais enzimas? Por que? 
 
Milena Silva Araujo 
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10 - Qual a diferença entre fosforilação ao nível de substrato, 
fosforilação oxidativa e fotofosforilação? 
Fosforilação ao nível de substrato: molécula com alta energia livre de hidrólise fosforila ADP em ATP ao ter 
suas ligações fosfato rompidas 
Fosforilação oxidativa: transporte de elétrons (e bombeamento de prótons) acoplado à fosforilação. A síntese 
de ATP é impulsionada pela força próton-motriz (potencial eletroquímico) 
Fotofosforilação: 
11 - Explique a teoria endossimbiótica. Dentro da cadeia transportadora 
de elétrons, cite um exemplo que endossa essa teoria. 
A teoria endossimbiótica propõe que a mitocôndria era um micro-organismo livre, com capacidade de fazer 
a fosforilação oxidativa e que foi absorvido por outra célula. Alguns dos indícios que levam a essa conclusão 
são o fato dessa organela ter membrana dupla, DNA circular e maquinaria de tradução/transcrição. 
Considerando a CTE, um exemplo que reforça essa hipótese é o fato do citocromo c das mitocôndrias ser 
semelhante ao de algumas bactérias 
12 - Qual a relação entre ΔG e potencial redox? 
 
13 - Qual a função do transporte de elétrons mitocondrial? 
O NADH entrega os elétrons aos complexos proteicos na membrana mitocondrial interna para que cheguem 
ao seu aceptor final (O₂) e para que haja bombeamento de prótons para o espaço intermembrana (o que 
estabelece o potencial eletroquímico necessário para a formação de ATP) 
14 - Durante o transporte de elétrons, por que os elétrons seguem a 
ordem: complexo 1 – 2 – 3 – 4? 
 
15 - Quais as funções de cada um dos complexos da cadeia 
transportadora de elétrons (CTE)? Cite a coenzima doadora de elétrons 
e os principais tipos de cofatores/coenzimas envolvidos além da 
presença ou não de bombeamento de prótons. 
C1 - NADH-desidrogenase: recebe elétrons do NADH, ocorre redução/oxidação de grupos prostéticos (como 
flavina mononucleotídeo e centro ferro-enxofre) e depois os elétrons são entregues para a coenzima Q 
(ubiquinona). Há bombeamento de 4 prótons 
C2 - Succinato-desidrogenase: recebe elétrons do FADH₂, há redução/oxidação de grupos prostéticos 
(como) e depois transferência dos elétrons para a coenzima Q. Não há bombeamento de elétrons 
C3 - Ubiquinona-citocromo c-oxidorredutase: recebe elétrons da coenzima Q, ocorre redução/oxidação de 
alguns de seus grupos prostéticos (como centros ferro-enxofre e citocromo b) e depois o citocromo c recebe 
um elétron por vez. São bombeados 4 prótons 
C4 - Citocromo-oxidase: recebe elétrons do citocromo c, há redução/oxidação de grupos prostéticos (como 
cobre e citocromo a) e, finalmente, a transferência dos elétrons para o O₂. Esse complexo bombeia 2 prótons 
16 - Qual a função da coenzima Q? 
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A coenzima Q é um transportador móvel de elétrons que, por ser hidrofóbica, consegue se difundir no interior 
da membrana mitocondrial interna. Ela recebe os 2 elétrons provenientes do NADH ou do FADH₂ e os 
entrega ao complexo 3. 
17 - Por que o ciclo Q se faz necessário? 
O ciclo Q é o processo que envolve a transferência de 2 elétrons da coenzima Q para o complexo 3, seguida 
de transferência unitária de elétrons do citocromo c para o complexo 4 
18 - Qual a vantagem dos complexos proteicos da cadeia 
transportadora de elétrons estarem arranjados em um respirossomo? 
O arranjo em respirossomo (combinação de dois ou mais complexos de transferência de elétrons) facilita a 
transferência rápida do substrato e evita a liberação de intermediários de reações 
19 - Quais as características da membrana mitocondrial interna que 
permitem a teoria quimiosmótica acontecer? 
A membrana mitocondrial interna é impermeável a prótons, o que impede a entrada dos H⁺ para estabelecer 
equilíbrio iônico entre a matriz e o espaço intermembrana 
20 - Explique o processo de síntese de ATP pela ATP sintase. 
A subunidade F0 (transmembrana) da ATP sintase é um rotor transportador de prótons; assim, quando o H⁺ 
do espaço intermembrana é carreado para a matriz ele protona resíduos de arginina, o que altera a 
conformação de F0 e a faz girar. Como a subunidade F0 está ligada à subunidade F1, o movimento é 
transmitido e causa alteração na conformação das subunidades β de F1. Essas subunidades β podem 
assumir 3 formas: uma capaz de acoplar ADP e Pi (L, loose), outra capaz de formar o ATP (T, tight) e outra 
que libera o ATP na matriz (O, open) 
21 - O que é razão P/O? 
A razão fosforilação/oxidação expressa a quantidade de ADPs fosforilados por molécula de NADH/FADH₂ 
oxidada na CTE 
22 - Qual o rendimento, em ATPs, da oxidação completa de uma 
molécula de glicose? 
30 ou 32 ATP 
23 - Quais são os inibidores da cadeia transportadora de elétrons e da 
ATP sintase e onde atuam? 
Rotenona e barbitúricos atuam no complexo 1; malonato atua no complexo 2; antimicina atua no complexo 
3; cianeto, monóxido de carbono, azida e ácido sulfídrico atuam no complexo 4 e oligomicina atua na ATP 
sintase 
24 - O que são desacopladores? Exemplifique. 
Moléculas que oferecem um transporte alternativo para o retorno dos prótons à matriz, diminuindo a 
interação deles com a ATP sintase e reduzindo a produção de ATP. Essas substâncias conseguem 
atravessar a membrana mitocondrial interna ligadas ao H⁺ e, em seguida, já na matriz, o liberam. Exemplos 
de desacopladores são o dinitrofenol (DNP) e o carbonilcianeto-p-trifluormetoxifenilidrazona (FCCP) 
25 - Como ocorre o processo de produção de calor no tecido adiposo 
marrom? 
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A membrana mitocondrial interna das mitocôndrias presentes no tecido adiposo marrom é rica em UCP-1 
(termogenina), uma proteína desacopladora da CTE/ATP sintase. Com isso, é criado um "curto-circuito" que 
permite a passagem dos prótons do espaço intermembrana para a matriz sem a formação de ATP e a 
energia que seria utilizada para esse fim acaba sendo liberada na forma de calor 
26 - Como o NADH citosólico entra na mitocôndria para entregar seus 
elétrons à CTE? 
O NADH citosólico pode chegar à matriz mitocondrial por ação da lançadeira malato-aspartato ou da 
lançadeira glicerol-fosfato. 
No caso da LMA, o NADH é oxidado e permite a conversão do oxalacetato a malato (reação catalisada pela 
malato desidrogenase). O malato entra na matriz pelo transportados malato-α-cetoglutarato, é convertido a 
oxaloacetato e libera elétrons para reduçãodo NAD⁺. 
Na lançadeira glicerol-fosfato, o NADH é oxidado e permite a conversão de di-hidroxiacetona-fosfato em 
glicerol-3-fosfato (reação catalisada pela glicerol-3-fosfato-desidrogenase citosólica). O glicerol-3-fosfato 
transfere os elétrons para a enzima glicerol-3-fosfato-desidrogenase mitocondrial, a qual possui FAD como 
coenzima. Com a redução e formação de FADH₂, os elétrons podem ser transportados à coenzima Q, que 
vai levá-los até o complexo 3 
27 - Como o ATP e o Pi são transportados pela membrana mitocondrial 
interna? 
A ATP-ADP translocase, proteína carreadora presente na membrana mitocondrial interna, permite a entrada 
de ADP acoplada à saída de ATP. Outro transportador, o carreador de fosfato, promove a entrada de Pi 
associada à saída de OH⁻ 
 
28 - O complexo da NADH desidrogenase da CTE mitocondrial promove 
as seguintes reações de oxido-redução, onde Q (ubiquinona), QH₂ 
(ubiquinol) e E (enzima): 
(1) NADH + H⁺ + E-FMN → NAD⁺ + E-FMNH₂ 
(2) E-FMNH₂ + 2Fe³⁺ → E-FMN + 2Fe²⁺ + 2H⁺ 
(3) 2Fe²⁺ + 2H⁺ + Q → 2Fe³⁺ +QH₂ 
Sum: NADH + H⁺ + Q → NAD⁺ + QH₂ 
 
Para cada uma das três reações apresentadas indique (a) o doador de 
elétrons, (b) o receptor de elétrons, (c) o par redox conjugado, (d) o 
agente redutor e (e) o agente oxidante. 
 
29 - Informe a direção do fluxo de elétrons e o ΔG’º quando as duas 
soluções contendo os compostos A e B hipotéticos são colocadas em 
contato: 
A⁺ + e⁻ ↔ A ε’º = +0,55 V 
Milena Silva Araujo 
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B⁺ + e⁻ ↔ B ε’º = -0,15 V