Bases Biológicas das Ciências Médicas 3

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BBCM – N2 
 
1. Enzimas...................................................................................................... 2 
1.1. Estudo Dirigido ........................................................................................ 9 
2. Bioenergética Celular: ATP e O2............................................................... 12 
3. Glicólise .................................................................................................... 15 
3.1. Estudo Dirigido ...................................................................................... 20 
4. Ciclo de Krebs – O Temido! ...................................................................... 22 
4.1. Estudo Dirigido ...................................................................................... 29 
5. Cadeia de Transporte de Elétrons e Fosforilação Oxidativa ..................... 32 
6. Inibidores e Desacopladores – CTE e Fosforilação Oxidativa .................. 36 
 
 
1. Enzimas 
 
A manutenção da vida celular depende da contínua ocorrência de um conjunto 
de reações químicas, que devem atender duas exigências fundamentais: I. devem 
ocorrer em velocidades adequadas à fisiologia celular; II. precisam ser altamente 
específicas, de modo a gerar produtos definidos. 
A presença de proteínas com função catalítica, as enzimas, dirigindo todas as 
reações celulares permite atender as duas exigências apresentadas. 
 
O que são enzimas? São, em geral1 proteínas altamente especializadas que 
aceleram as reações químicas em várias ordens de grandeza, sem serem consumidas 
durante a reação. São denominadas catalisadoras, facilitam a ocorrência das reações 
químicas. Elas possuem a capacidade de transformar o substrato em produto, cujas vias 
de metabolismo variam de acordo com a especificidade da enzima. 
 
As enzimas aceleram a velocidade da reação por diminuírem sua energia 
de ativação. 
 
Energia de ativação é a energia necessária para que as moléculas de uma 
substância atinjam um estado reativo (estado de transição). Esta energia é, portanto, a 
“barreira” que separa os reagentes dos produtos. 
 
Propriedades da Enzima 
• Atuam em baixas concentrações → eficiência; 
Quanto menos enzima eu precisar, mais eficiente é a enzima. 
• Altamente específicas → interação com substrato específico; 
Encaixe entre a enzima e o seu substrato especifico, temos substratos específicos 
para cada enzima. 
• Necessitam de condições adequadas → temperatura e pH ótimos; 
Se não tiver em condições adequadas a enzima não funciona direito. 
• Sua concentração e atividade podem ser reguladas; 
• Catalisadores eficientes → até 1000 moléculas de substrato podem ser 
transformadas por minuto; 
• Localização intracelular na maioria das vezes → compartimentalização; 
• Não são consumidas durante a reação → concentração constante. 
 
Estrutura da Enzima 
• Sítio Ativo: garantem a ligação entre E-S (ponto onde o substrato se encaixa); 
o Resíduos de aminoácidos aproximados pelo dobramento da cadeia; 
o Cavidade com forma definida → reconhecimento; 
o Especificidade → ligação específica pelo substrato. 
 
 
1 Moléculas de RNA catalisam reações químicas celulares (RNA com função de enzima), denominada ribozima. Também 
ocorre com moléculas de DNA, as desoxirribozimas, todavia, não são encontradas na natureza, foi descoberto através 
do método in vitro. 
• Cofatores enzimáticos 
o Algumas enzimas requerem cofatores para 
apresentarem atividade; 
o Cofatores são componentes não proteicos 
de uma enzima (íons metálicos ou 
moléculas orgânicas: coenzimas) e não são 
consumidos, da mesma forma da enzima; 
o Substrato específico + cofatores → encaixe 
e interação no sitio ativo da enzima. 
o Coenzimas: moléculas orgânicas não 
proteicas necessárias para o funcionamento ótimo de algumas enzimas. 
 
• Funções do cofator 
o Da orientação do substrato – se liga ao substrato para que ele encaixe na enzima 
da maneira correta. 
o De transferência de íons; 
o De transferência de grupos. 
 
 
Nomenclatura da Enzima 
Nome clássico (mais comum) é mais curto, utiliza o sufixo “ase” para indicar a 
enzima. 
Lactase – quebra da lactose em galactose e glicose. 
DNA polimerase – catalisa a polimerização de nucleotídeos para formação do 
DNA. 
 
 
 
 
Classificação das Enzimas 
Seis grandes grupos – de acordo com a reação que catalisam. Vamos ter reações 
que vão ser catalisadas pelas enzimas e agrupamos elas por esse tipo de reação. O 
mesmo tipo de reação pode acontecer com substratos diferentes 
 
Classe Tipos de Reação 
Óxido – redutase2 AH2 + B ⇄ A + BH2 Reação de óxido-redução 
Transferase A — X + B ⇄ A + B — X Transferência de grupos 
Hidrolases A — B + H2O ⇄ A — H + B — OH Hidrólise 
Liases 
A — B ⇄ A = B + X — Y 
↓ ↓ 
X Y 
Adição de grupos às duplas 
ligações ou remoção de grupos, 
deixando duplas ligações 
Isomerase 
A — B ⇄ A — B 
↓ ↓ ↓ ↓ 
X Y Y X 
Rearranjos intramoleculares 
Ligases A + B ⇄ A — B Condensação de duas moléculas 
 
Como funciona as enzimas? 
Combinação do substrato com a enzima cria um estado de transição de menor 
energia. 
— Estabilizam o estado de transição; 
— Alteram a velocidade, não o equilíbrio da reação. 
 
 
 
Entra enzima e substrato (reagente), 
forma o complexo (ES), depois fica a 
enzima e o produto. 
 
 
 
Para levar todas as moléculas de um mol de uma substância até o estado de 
transição, necessita-se de uma quantidade de energia definida como energia de 
ativação. A velocidade de uma reação será diretamente proporcional ao número de 
moléculas com energia igual ou maior do que a energia do estado de transição. 
 
a. Modelo chave/fechadura 
Encaixe entre o substrato e o sitio ativo. Um modelo mais inflexível. 
 
 
2 Oxidado – quem doa elétrons / Reduzido – quem recebe. 
b. Modelo de ajuste induzido 
Mudança conformacional para o estado de transição. Quando o substrato encaixa 
na enzima, tem um ajuste para encaixar melhor, quando solta, a enzima volta para 
o estado normal (nativo). Aqui melhora a função. 
 
Cinética Enzimática 
Estudo da velocidade de uma reação catalisada por enzimas, ou seja, a ligação 
de enzima com o substrato para formar um produto, e como essa velocidade pode ser 
alterada. 
Cada vez que eu aumento a concentração de substrato a velocidade da reação 
aumenta, porém, chega um momento em que a velocidade da reação para de aumentar, 
é quando atinjo minha velocidade máxima. 
Como que eu chego na saturação? Todas 
as minhas enzimas estão ocupadas, não 
adianta eu colocar mais substrato, não vou 
conseguir aumentar a velocidade da reação. 
As reações catalisadas por enzimas 
processam-se em duas etapas: 
1. Na primeira, a enzima (E) liga-se reversivelmente ao substrato (S), formando o 
complexo ES; 
2. Na segunda, são liberados a enzimas (E) e o produto (P). 
 
No ponto C, eu tenho metade da velocidade que eu vou chegar. E no ponto F, eu 
já tenho a minha velocidade máxima. 
Km é a concentração de substrato, na qual tenho a metade da velocidade 
máxima. No caso do gráfico, o Km é o ponto C, onde eu tenho 0,1 de substrato e 40 de 
velocidade. Ele indica a afinidade que a enzima apresenta pelo seu substrato. 
— Cada enzima possui um Km especifico para o seu substrato; 
— Valor de Km baixo indica alta afinidade de enzima pelo substrato; 
— Valor de Km alto indica baixa afinidade de enzima pelo substrato. 
 
Atividade Enzimática 
A atividade de uma enzima é a sua função, a forma/estrutura é super importante. 
Quando altero o pH ou a temperatura das proteínas eu mexo com a estrutura da enzima. 
 
Fatores que alteram a velocidade de reações enzimáticas: 
• pH; 
• temperatura; 
• concentração das enzimas; 
• concentração dos substratos; 
• presença de inibidores. 
 
pH 
— Efeito de ionização do sitio ativo; 
— Desnaturação proteica. 
O pH influencia muito na atividade das enzimas. A manutenção do pH é 
extremamente importante para o nosso corpo funcionar bem. 
Qualquer coisa que altere ascaracterísticas dos 
aminoácidos, que formam as cadeias laterais das enzimas, 
principalmente no sitio ativo, vai mudar a interação da região 
com o substrato. 
A enzima não funciona só no seu pH ótimo, se estiver 
perto do pH ótimo ela ainda funciona, deixa de funcionar 
quando o pH altera muito. 
 
Temperatura 
A velocidade da reação aumenta junto com a temperatura, como se observa na 
maioria das reações químicas. Após atingir uma temperatura critica, a estabilidade da 
proteína decresce devido a desnaturação térmica. 
As vezes a desnaturação é irreversível, depende do grau que eu cheguei na 
desnaturação. 
 
Concentração de Substrato 
Enquanto eu tenho enzima disponível, a quantidade de 
substrato pode aumentar, que as enzimas vão se ligando a 
eles, e consequentemente vai aumentando a velocidade da 
reação, até que todas as enzimas estejam ocupadas, nesse 
caso, não importa quanto você coloque substrato, a 
velocidade não aumenta. 
Quem limitou a velocidade da reação? O número de 
enzima eu tinha disponível. 
 
Concentração de Enzima 
Existe uma relação direta entre a velocidade e a quantidade de enzimas, quanto 
mais enzimas eu tenho, maior vai ser a velocidade. 
A afinidade da enzima pelo substrato não muda, independente da quantidade de 
enzima ou substrato na reação. 
 
 
Inibidores Enzimáticos 
Qualquer substância que reduza a velocidade de uma reação enzimática. 
Temos tipos diferentes de inibidores: 
• Irreversíveis: uma vez inibida, a enzima nunca mais volta a funcionar. Ligam-se 
covalentemente ao centro ativo da enzima – inativação definitiva. Como eu não 
consigo remover o inibidor da enzima, vou precisar de uma nova enzima para fazer 
aquele serviço. Ex.: aspirina. 
• Reversíveis: 
o Competitivos: inibi a enzima competindo 
com o substrato pelo sitio ativo. O inibidor é 
um composto com estrutura molecular 
semelhantes à do substrato. Quando tem 
muito inibidor, a chance dele se ligar a uma 
enzima é muito maior, consequentemente, 
diminui a chance de um substrato conseguir se ligar a enzima, não tendo assim a 
formação do produto. Porém, se colocar mais substrato na reação, a chance de 
algum substrato se ligar na enzima aumenta, tendo então a formação do produto. 
O inibidor reduz a velocidade da reação, a não ser que a quantidade de substrato 
seja tão alta que a presença de inibidor não fará diferença. 
Km aparente: é o Km do substrato quando tem a presença do inibidor. 
o Não competitivos: inibi a enzima competindo com o substrato, mas não se liga ao 
sitio ativo. Ligam-se a regiões que não pertencem ao centro ativo da enzima, 
alteram a estrutura da enzima  sítio ativo não mais complementar ao substrato 
 inviabilizam a catálise. Nesse caso não adianta aumentar a quantidade de 
substrato, pois a estrutura da enzima que foi alterada e não tem uma mudança no 
valor do Km. Não tem como chegar na velocidade máxima da reação. 
 
Regulação da Atividade Enzimática 
• Controle da concentração das enzimas 
Controle exercido sobre as velocidades da síntese (expressão gênica) e degradação. 
Se eu tenho mais enzima, tenho mais reação, se tenho menos enzima, tenho menos 
reação. Como isso pode acontecer? Eu posso fazer, mais ou menos, enzimas, ou posso 
degradar (quebra), mais ou menos. 
• Controle da atividade das enzimas 
Controle efetuado por mudanças estruturais da molécula que levam a alterações de 
velocidade de catálise. 
o Reguladores alostéricos: efetores positivos (aumentam atividade) ou negativos 
(diminuem). As enzimas alostéricas são reguladas por moléculas chamadas de 
efetores (ou moduladores), que se ligam de forma não covalente a outro sítio (sítio 
alostérico), que não é o sítio ativo. 
 Inibição alostérica: o modular se liga ao sitio 
alostérico da enzima, piorando assim a 
atividade da enzima. 
 Ativação alostérica: o modulador se liga ao 
sítio alostérico da enzima facilitando o 
encaixe do substrato, neste caso, o 
modulador melhora a atividade da enzima. 
 
o Modificação covalente: por adição de grupos (fosforilação) ou remoção de grupos 
(desfosforilação). Vou grudar fosfato na proteína (fosforilação), agora tenho uma 
proteína fosforilada, existem proteínas que ficam mais ativas quando estão 
fosforiladas e outras que ficam mais ativas quando são desfosforiladas. Esse ciclo 
ajuda a regular a atividade de muitas enzimas. Essa modificação covalente pode 
ser na unidade reguladora que existe presa a enzima. 
o Proteólise: regula a atividade de uma enzima através de quebra de pedacinhos 
dela. 
 
 
1.1. Estudo Dirigido 
 
Questão 1. Dê a definição de enzimas e de energia de ativação. 
Enzimas: são, em geral proteínas altamente especializadas que aceleram as reações 
químicas em várias ordens de grandeza, sem serem consumidas durante a reação. 
Energia de ativação: é a energia necessária para que as moléculas de uma substância 
atinjam um estado reativo (estado de transição). Esta energia é, portanto, a “barreira” 
que separa os reagentes dos produtos. 
 
Questão 2. Explique o efeito das enzimas sobre a energia de ativação das reações 
químicas. 
Para que um substrato se torne um produto, é necessário que acha a energia de 
ativação, entretanto, se na substância não tiver a presença de enzimas, será necessário 
um gasto muito maior de energia de ativação para que o substrato resulte no produto, 
ao acrescentar enzimas na substância, elas aceleram o processo, tendo um gasto muito 
menor de energia de ativação, resultando em um processo mais rápido e 
energeticamente econômico. 
 
Questão 3. As enzimas são moléculas que participam de reações biológicas 
aumentando a velocidade do processo. Como há o reconhecimento de seus 
substratos? 
O reconhecimento dos substratos é feito pelo sítio ativo da enzima, por serem moléculas 
de proteína altamente especificas, cada tipo de enzima tem um sítio de ativação que se 
ligará a um substrato especifico. 
 
Questão 4. Observando os esquemas abaixo, explique os modelos que definem o 
mecanismo de ação enzimático. 
 
A imagem da esquerda representa o modelo chave/fechadura, neste modelo o substrato 
se liga ao sítio ativo da enzima, é considerado um modelo inflexível. 
Na imagem da direta temos o modelo de ajuste induzido, neste caso existe um ajuste 
no sítio ativo para que o substrato se encaixe perfeitamente, após a saída do produto a 
enzima volta ao seu estado normal. 
 
Questão 5. Quais são as etapas envolvidas na catálise enzimática? 
O substrato se liga no sítio ativo da enzima  ambas conectadas formam o estado de 
transição  a enzima libera o produto. 
 
Questão 6. O que são e qual a importância dos cofatores enzimáticos? 
Os cofatores são uma espécie de guia para o substrato, eles se ligam ao substrato e 
guia ele até o sítio ativo da enzima para que seja feito um encaixe perfeito. 
 
Questão 7. Defina a constante de Michaelis-Menten (Km) e destaque as 
implicações da cinética de Michaelis-Menten. 
Km é a concentração de substrato, na qual tenho a metade da velocidade máxima. Ele 
indica a afinidade que a enzima apresenta pelo seu substrato. Cada enzima possui um 
Km especifico para o seu substrato, quando o valor do Km é baixo indica alta afinidade 
de enzima pelo substrato, e quando esse valor de Km é alto indica baixa afinidade de 
enzima pelo substrato. 
 
Questão 8. Explique graficamente o efeito de pH, temperatura e concentração de 
substratos sobre a atividade enzimática. 
 
— pH: O pH influencia muito na atividade das enzimas, pois elas necessitam de 
condições adequadas para funcionar. A enzima não funciona só no seu pH ótimo, se 
estiver perto do pH ótimo ela ainda funciona, deixa de funcionar quando o pH altera 
muito. 
— Temperatura: A velocidade da reação aumenta junto com a temperatura, como se 
observa na maioria das reações químicas. Após atingir uma temperatura critica, a 
estabilidade da proteína decresce devido a desnaturação térmica. As vezes a 
desnaturação é irreversível, depende do grau que eu cheguei na desnaturação. 
— Concentração de Substrato: Enquantoeu tenho enzima disponível, a quantidade de 
substrato pode aumentar, que as enzimas vão se ligando a eles, e consequentemente 
vai aumentando a velocidade da reação, até que todas as enzimas estejam ocupadas, 
nesse caso, não importa quanto você coloque substrato, a velocidade não aumenta. 
 
Questão 9. Caracterize os tipos de inibição enzimática. 
Reguladores alostéricos: efetores positivos (aumentam atividade) ou negativos 
(diminuem). Dois tipos: 1. inibição alostérica: o modulador se liga ao sitio alostérico da 
enzima, piorando assim a atividade da enzima; 2. ativação alostérica: o modulador se 
liga ao sítio alostérico da enzima facilitando o encaixe do substrato, neste caso, o 
modulador melhora a atividade da enzima. 
Modificação covalente: por adição de grupos ou remoção de grupos. Vou grudar fosfato 
na proteína (fosforilação), agora tenho uma proteína fosforilada, existem proteínas que 
ficam mais ativas quando estão fosforiladas e outras que ficam mais ativas quando são 
desfosforiladas. 
Proteólise: regula a atividade de uma enzima através de quebra de pedacinhos dela. 
 
Figura 3 - pH Figura 3 - Temperatura Figura 3 - Concentração de 
Substrato 
Questão 10. Analise os exemplos de aplicação dos inibidores enzimáticos dados 
em aula, observando os detalhes que permitem classificar cada um desses 
inibidores de acordo com o que foi dado. 
 
Questão 11. Como pode ser feito o controle da atividade enzimática? 
Controle efetuado por mudanças estruturais da molécula que levam a alterações de 
velocidade de catálise. É feito por meio dos inibidores enzimáticos. 
 
Questão 12. Qual a diferença entre regulação da enzima por modificação 
covalente e alostérica (não-covalente)? 
A modificação covalente é feita por adição ou remoção de grupo fosfato na proteína. Já 
o alostérico, é feito por meio de efetores, denominados moduladores que se ligam na 
enzima podendo diminuir ou aumentar a sua função. 
 
2. Bioenergética Celular: ATP e O2 
 
Bioenergética é o estudo quantitativo das transduções de energia que ocorrem 
nas células vivas e dos processos químicos que realizam estas transduções e suas 
funções. 
 
Energia: capacidade de causar alteração ou de realizar trabalho. 
 
Potencial: energia que a matéria possui como resultado de sua localização ou 
estrutura. 
 
Energia química é a energia potencial disponível para ser liberada em uma reação 
química. É o tipo de energia mais importante para os organismos vivos. É a energia que 
pode ser transformada para impulsionar a atividade celular. Quebrar ligações químicas 
libera energia no formato de ATP que o corpo consegue usar. 
 
Termodinâmica 
1ª Lei da Termodinâmica – Lei da Conservação de Energia: a energia do universo 
é constante, pode ser transferida ou transformada, mas não pode ser criada ou 
destruída. 
2ª Lei da Termodinâmica: o universo sempre tenda para uma desordem (entropia) 
cada vez maior. As transformações de energia ocorrem espontaneamente quando 
convertem a matéria de um estado mais ordenado (menos estável) para um menos 
ordenado (mais estável). Para ficar desorganizado precisa de menos energia, para ter 
uma ordem, é necessário que tenha mais energia. Exemplo prático: fone de ouvido 
dentro da bolsa. 
 
Bioenergética e Termodinâmica 
Os organismos vivos trocam matéria e energia com seu ambiente (sistemas 
abertos). Preservam sua ordem interna pela retirada de energia do ambiente (nutrientes 
ou energia solar) e devolvem para o ambiente uma quantidade igual de energia na forma 
de calor e entropia. 
 
Energia Livre de Gibbs (G): A energia que as células utilizam. Energia que a célula 
usa para o trabalho celular. 
 
O Sentido das Reações 
Em relação ao aspecto energético, só interessam os estados inicial e final da 
transformação, não importam o processo, nem a velocidade. 
∆G é a subtração da anergia que tinha no 
produto, para a energia que tinha no reagente. Para 
isso usamos a formula – ∆G = Gp – Gr. A energia que 
foi perdida durante a reação foi para algum lugar (nada 
se perde). 
Reação espontânea: energia estado final < 
energia estado inicial. É espontânea por que liberou 
energia. 
∆G 
∆G é negativo: A  B = exergônica. Quantidade de energia do reagente é maior 
que a do produto. Libera energia. 
∆G é positivo: B  A = endergônica. É quando recebe energia. 
 
 
∆G não depende do caminho - não se altera com catalisador - não está 
relacionado à velocidade da reação. 
A magnitude de ∆G indica o quanto a reação está distante do equilíbrio quanta 
energia é produzida ou necessária. O sinal de ∆G reflete o sentido da reação. 
 
Acoplamento: reações acopladas acontecem quando uma reação desfavorável 
(endergônica) acontece junto com uma reação favorável (exergônica). Alguém via 
liberar energia, e alguém que precisa da energia vai aproveitar essa energia. Nas 
células, reações com ∆G0 positivo são acopladas a reações com AG0 negativo. 
 
Ressíntese 
O ATP é formato por 3 fosfatos, quando 
ocorre a hidrolise, o último fosfato do ATP sai, ao 
quebrar a ligação entre o 2 fosfato e o 3 que vai 
ser liberado, eu libero bastante energia. Essa 
energia que é liberada, é utilizada pelo nosso 
corpo para juntar a glicose em uma molécula de 
fosfato. 
Hidrolise: ATP + H2O = ADP + P 
Explicação a imagem ↑ 
O alimento é consumido, o organismo gera energia através de reações de 
exergônicas, essa energia é fosforilada resultando no ATP, quando o ATP sofre a 
hidrolise ele libera energia para as reações endergônicas. Esse ciclo acontece o tempo 
todo dentro do organismo, somos uma máquina de converter energia. 
Formas de ressíntese de ATP: Como é possível fornecer quantidade de energia 
necessária para sintetizar nova e rapidamente uma molécula tão energética como o 
ATP? Compostos ricos em energia ou reações de óxido-redução. 
Reações de Óxido-Redução 
— A energia para a fosforilação do ADP também pode ser obtida através da 
oxidação dos macronutrientes da alimentação e de reservas de glicose e ácidos graxos 
endógenos; 
— As oxidações biológicas consistem sempre na retirada de dois átomos de 
hidrogênio (H2) dos substratos; 
— Cada átomo de hidrogênio contém um próton (H+) e um elétron (e-); 
— Toda reação de oxidação envolve uma redação de redução simultânea; 
— Todo composto que pode existir nas formas oxidada ou reduzida constitui um 
par redox conjugado. 
 
Pares Redox: uma reação de oxido redução envolve pelo menos dois pares redox. 
Alguém está doando a minha energia, e essa energia é transferida na forma de elétrons. 
Agente oxidante - A/AH2 
Oxidado – quem ganha o elétron 
Agente redutor – B/BH2 
Reduzido – quem perde o elétron 
 
O papel do oxigênio: na respiração celular, elétrons descem uma "escada" de 
energia e ao final reduzem o oxigênio. Liberação controlada de energia para síntese de 
ATP. O oxigênio é o aceptor final de elétrons dos sistemas biológicos devido à sua 
elevada eletronegatividade. 
 
3. Glicólise 
 
Principal substrato oxidável para a maioria dos organismos, tendo papel central 
no metabolismo energético. Quebra da molécula de glicose para pegar a energia na 
forma de elétrons para transformar em ATP. 
Única fonte de energia para as hemácias e tecido nervoso (curto prazo). Glicose 
é importante, predominante e determinando para os tecidos. 
 
Glicólise ou via glicolítica: a 
quebra de uma molécula de glicose 
em duas moléculas de piruvato. 
Durante o processo vou conseguir 2 
ATP e 2 NADH (coenzimas 
reduzidas). Para isso, ocorrem 10 
reações catalisadas por enzimas 
livres, presentes no citosol. 
 
Essa via tem a liberação de mais ou menos 5% da energia contida na glicose, o 
restante permanece armazenado no piruvato. 
 
Fase Preparatória – Aprisionamento da Glicose na Célula 
 
1ª Reação 
Fosforilação da glicose no carbono de n. 6, isso quer dizer que a glicose vai ter 
um grupo fosfato no carbono n. 6, mas para isso preciso gastar 1 ATP, o gasto desse 
ATP resulta no ADP+P, esse fosfato que irá se grudar na glicose. Isso acontecepara 
que quando a glicose entre dentro da célula, ela não consiga mais sair, pois os 
transportadores só carregam a glicose, não carregam ela fosforilada. Essa é uma reação 
irreversível. 
Enzima responsável – Hexoquinase 
(tecidos) e Glicoquinase (fígado). 
Km Hexoquinase I, II e III < 0,1 mM – 
possui muita afinidade com a glicose, atinge a 
velocidade máxima. 
Km Hexoquinase IV (Glicoquinase) = 10 
mM – aqui tem que ter muita glicose para ela 
começar a fosforilar. Possui afinidade menor 
pela glicose e não atinge a velocidade máxima. 
 Esse gráfico vai cair na prova!!!! 
2ª Reação 
Isomerização da glicose-6-fosfato. Isômero é uma molécula que tem a mesma 
forma molecular, mas a estrutura é diferente. 
A glicose fosforilada muda a sua estrutura, o carbono n. 1 “sobe”, ele se liga agora 
com o carbono n. 2, a forma molecular continua a mesma (C6H12O6), mas a estrutura 
muda, ela deixa de ser glicose-6-fostato e se torna uma frutose-6-fosfato. 
Enzima responsável – Fosfo-hexose-isomerase. 
Essa é uma reação reversível, pode ir para os dois lados. 
 
 
3ª Reação 
Outra fosforilação. A frutose-6-fosfato que foi resultado da 2ª reação ganha outro 
grupo fosfato, aqui também temos a quebra de uma molécula de ATP, resultando no 
ADP+P, e esse fosfato que se gruda a molécula de frutose, que agora é frutose-1,6-
bifosfato. 
Enzima responsável – Fosfofrutoquinase (PFK). Essa enzima é muito importante. 
Essa reação é irreversível, e é o primeiro ponto de regulação, controle da 
velocidade da via. 
 
4ª Reação 
Clivagem, a frutose-1,6-bifosfato vai ser quebrada em duas partes, um 
diidroxiacetona fosfato e um gliceraldeído-3-fosfato, que são isômeros. 
Porém, a partir daqui só um deles consegue seguir na via, o gliceraldeído-3-
fosfato, deslocando o equilíbrio da reação no sentido direito. 
Essa é a uma reação reversível. 
Enzima responsável – aldolase. 
 
 
5ª Reação 
Isomerização, a diidroxiacetona vai ser transformada em gliceraldeído-3-fosfato, 
para que ela possa continuar na via. 
Essa é a uma reação reversível. 
Enzima responsável – Triose fosfato isomerase. 
Desse ponto em diante, a via terá seus intermediários duplicados, por que? 
Por que o gliceraldeído-3-fosfato da 4ª reação seguiu a via e agora o gliceraldeído-3-
fosfato resultante dessa reação, também seguirá. 
 
Balanço Parcial da Fase Preparatória 
— Entrou uma molécula de glicose (C6); 
— Consumo de 2 ATP para fosforilação da glicose; 
— Saíram 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato (C3) – duas moléculas fosforiladas. 
 
Fase de Pagamento 
 
6ª Reação 
Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato (G3P), isto é, “arrancar” os elétrons da 
molécula de G3P. Essa molécula perde 1 hidrogênio (elétron), e no lugar dele a gente 
coloca 1 fosfato, porém esse fosfato é um fosfato inorgânico (está dissolvido no citosol). 
O resultado dessa reação é 1,3-bifosfoglicerato (1,3-BPG) e 2 coenzimas reduzidas. 
O elétron que está soltou é entregue para a coenzima NAD+  NADH + H+ 
Essa é uma reação reversível. 
Enzima responsável – Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. 
 
7ª Reação 
Formação do ATP. A quebra do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato consegue ser 
energia o suficiente para montar uma molécula de ATP. O fosfato que sai do 1,3-BPG 
se gruda em um ADP, sobrando então um 3-fosfoglicerato. Essa fosforilação do ADP é 
chamada de fosforilação a nível do substrato. 
Como tudo está acontecendo dobrado, agora eu tenho 2 moléculas de ATP. 
Essa é uma reação reversível. 
Enzima responsável – Fosfoglicerato quinase. 
 
8ª Reação 
Rearranjo do grupo fosfato, vou trocar a posição do fosfato no 3-fosfoglicerato, 
pois o fosfato no terceiro carbono não é vantajoso, o resultado é 2-fosfoglicerato. 
Essa é uma reação reversível. 
Enzima responsável – Fosfoglicerato mutase. 
 
9ª Reação 
Desidratação, é uma saída de molécula de água do 2-fosfoglicerato, ficando então 
fosfoenolpiruvato (PEP). Aqui temos a formação do segundo intermediário de alta 
energia. 
Essa é uma reação reversível. 
Enzima responsável – Enolase. 
 
10ª Reação 
Formação de ATP, o fosfoenolpiruvato passa pelo processo de fosforilação, ele 
perder a molécula de fosforo que se junta a um ADP, formando então um piruvato e um 
ATP. Essa fosforilação do ADP é chamada de fosforilação a nível do substrato. 
Essa é uma reação irreversível. 
Enzima responsável – Piruvato quinase. 
Balanço Geral da Glicólise 
 
— ATP – moeda energética 
— NADH – oxidado em outras etapas produzindo ATP e H2O 
— NAD – quantidade limitada, havendo necessidade de regeneração. 
 
— Degradação da glicose pela via glicolítica produz energia na forma de ATP, além de 
NADH e parte é conservada na forma de piruvato; 
— Todas as enzimas desta via são citosólicas; 
— Por molécula de glicose, são consumidos 2 ATP e são produzidos 4 ATP, ficando 
saldo positivo de 2 ATP. 
 
Regulação da Glicólise 
 
— Glicólise tem papel duplo – degradar glicose para fornecer ATP e produzir 
intermediários para outras vias; 
— Pontos de regulação: reações irreversíveis. As reações 1, 3 e 10 são os pontos mais 
importantes; 
— 3 enzimas: hexoquinase, fosfofrutoquinase (etapa de regulação mais importante); 
piruvato quinase. 
— Outras formas de regulação: alostérica, modificação covalente e expressão de 
proteínas. 
 
 
 
3.1. Estudo Dirigido 
 
Questão 1. A glicólise é um conjunto de reações que acontece em todas as células 
do corpo humano e utiliza um tipo de carboidrato como substrato. Destaque qual 
é este substrato utilizado, sua importância e em qual compartimento da célula 
acontece esta via. 
O substrato utilizado é a glicose, é o principal substrato oxidável para a maioria dos 
organismos, além de ser a única fonte de energia para as hemácias e tecido nervoso 
(curto prazo). A glicólise é feita dentro do citosol da célula. 
 
Questão 2. Qual a primeira reação da glicólise? Por que ocorre essa reação? 
A 1ª reação é a fosforilação da glicose, que irá receber um grupo fosfato no carbono de 
n. 6, mas para isso é necessário gastar 1 ATP, o gasto desse ATP resulta no ADP+P, 
esse fosfato que irá se grudar na glicose. Isso acontece para que a glicose não consiga 
mais sair da célula, pois os transportadores só carregam a glicose, não carregam ela 
fosforilada. 
A enzima responsável é a hexoquinase, existem 4 tipos dessa enzima, sendo que três 
deles, a hexoquinase I, II e III estão nos tecidos e a hexoquinase IV, conhecida como 
glicoquinase está localizada no fígado. 
 
Questão 3. Qual a diferença entre o KM da hexoquinase e glicoquinase e o que 
explica essa diferença? 
O Km da hexoquinase I, II e III é de 0,1, sendo assim, essa enzima alcança a velocidade 
média da reação muito rapidamente, sem a necessidade de uma grande quantidade de 
substrato, entretanto, a glicoquinase tem o Km 10 mM, o que faz com que essa enzima 
precise de uma quantidade muito maior de substrato para que a velocidade máxima da 
reação seja atingida. Sendo assim, podemos fizer que a hexoquinase tem mais 
afinidade pela glicose, do que a glicoquinase. 
 
Questão 4. A glicose possui estágios onde um pode ser chamado de 
“preparatório” e o outro de “pagamento”. Explique. 
Na fase preparatória a molécula de glicose é quebrada diversas vezes, sendo feitos 
vários rearranjos na estrutura para que ela seja capaz de fornecer energia, nessa fase 
tem o gasto de 2 ATP e não ganho energético, então é conhecida como fase de 
investimento energético, já na fase de pagamento, temos o armazenamento de energia 
e a produção de 4 ATP, 2 NADH (coenzima reduzida) e 2 piruvatos, essa fase é 
conhecida como retorno energético. 
 
Questão 5. Quais são as etapas irreversíveis da glicólise e qual a importância 
disso para a via? 
As etapas irreversíveis são as 1, 3 e 10. São as etapas de regulação e controle de 
velocidade da via glicolítica. 
 
Questão 6. Qual o saldo energético final da glicólise (por molécula de glicose 
oxidada até piruvato)? 
O saldo final é de 2 ATP, 2 NADH e 2 piruvatos. 
 
Questão 7. Qual é o produto final da glicólisee quais são os destinos possíveis 
deste produto no ser humano? 
O produto final são 2 piruvatos, o destino deles pode ser tanto anaeróbicas (lactato e 
etanol), como aeróbicas, indo para o ciclo de krebs e cadeia de transporte de elétrons. 
 
Questão 8. Em quais pontos da glicólise, há a ocorrência de regulação? Explique. 
O ponto de regulação da via é a 3ª reação, que ocorre a segunda fosforilação, onde a 
frutose-6-fosfato vira frutose-1,6-fosfato, e é o ponto onde se gasta a segunda molécula 
de ATP. 
 
4. Ciclo de Krebs – O Temido! 
 
Destino do Piruvato 
 
— Condições anaeróbicas: sem uso de oxigênio (lactato); 
— Condições aeróbicas: uso de oxigênio (ciclo de Krebs e cadeia de transporte de 
elétrons). 
Hemácia não tem mitocôndria, então não acontece o ciclo de krebs, ela só 
consegue fazer em condições anaeróbicas, ela faz fermentação láctea. O ciclo de krebs 
só acontece dentro da mitocôndria. 
 
Anaerobiose 
— As fermentações regeneram o NAD+ (o 
NADH produzido sem oxidação); 
— São processos autossuficientes; 
— Piruvato produzido na glicólise é o aceptor dos 
elétrons do NADH  restaura o NAD+ para a via 
glicolítica; 
— Ocorre nas hemácias e células 
musculares. 
Essa é a única reação, a enzima 
utilizada é a lactato desidrogenase, o 
piruvato (produto da glicólise) recebe 
prótons do NADH+H+ e vira lactato. 
Por que acontece essa reação? A 
hemácia só se “alimenta” de glicose, e para 
que a via glicolítica ocorra eu preciso de NAD, por isso essa reação é importante, pois 
será feita a regeneração do NAD para o uso na via glicolítica. 
— Importância da fermentação lática para o homem: via que não requer oxigênio; gera 
pouco da energia disponível com a oxidação completa da glicose; os músculos 
esqueléticos na maioria dos animais conseguem funcionar de modo anaeróbico por 
curtos períodos; e, músculo funciona de modo anaeróbico até que ocorra a fadiga  
acúmulo de lactato. 
 
Aerobiose 
O piruvato sai da via glicolítica que ocorre dentro do citosol e segue para a 
mitocôndria, sendo transportado pela enzima piruvato translocase, onde será realizado 
o ciclo de Krebs e cadeira de transporte de elétrons. 
O primeiro passo aqui é transformar o piruvato em acetil-CoA, que é o substrato 
necessário para o Ciclo de Krebs. 
 
Complexo Piruvato Desidrogenase 
∗ Não precisa saber o nome das enzimas, mas precisa saber o complexo em si. 
• Enzimas 
o E1 = piruvato desidrogenase 
o E2 = di-hidrolipoil transacetilase 
o E3 = di-hidrolipoil desidrogenase 
• Cofatores 
o Tiamina pirofosfato (TPP) 
o Ácido lipóico 
o Coenzima A 
o Flavina Adenina dinucleotídeo (FAD) 
o Nicotinamina adedina dinucleotídeo (NAD) 
 
O complexo enzimático (CE1) é formado por três enzimas que tem 5 cofatores, 
três desses cofatores estão ligados a enzima, eles precisam ficar junto com a enzima 
para ela funcionar. 
1. Descarboxilação: o piruvato assim que entra no complexo perde um carbono e quem 
faz isso é a E1. 
2. Ligação ao TPP: a parte do piruvato que sobrou, se liga ao cofator (tiamina) que está 
ligado a essa enzima. 
3. Oxidação: A tiamina pega a parte do piruvato que está com ela e passa para o cofator 
(ácido lipóico) da E2. 
4. Transferência: o grupo acetila que estava preso ao cofator da E2 é transferido para a 
coenzima A. 
5. Formação de Acetil-Coa: o grupo acetil se liga a coenzima A, formando assim o Acetil-
CoA. Daqui essa acetil-coa vai para o ciclo de Krebs. 
6. Oxidação: a E3 pegar os prótons que estão em excesso no cofator da E2 e passa 
para o FAD, que está ligado na E3, que vira FADH2. 
7. NAD: a E3 pega esses prótons e transfere para o NAD+ que está na mitocôndria, 
liberando então um NADH+H2 e o complexo enzimático volta a sua forma de origem, 
podendo recomeçar todo o clico novamente. 
 
Ciclo de Krebs 
 
Características Gerais 
• Ocorre em aerobiose; 
• É base no metabolismo dos carboidratos, lipídios e proteínas; 
• O ciclo de Krebs é o eixo bioquímico dá célula; 
• Seu sistema enzimático localiza-se na matriz das mitocôndrias; 
• Importante  Tem como função oxidar a acetil-CoA em CO2 e H2O (função 
catabólica); 
o Como consequência dessa oxidação  produção de coenzimas reduzidas (que é 
o mais produzido no ciclo)  geração de ATP (na cadeira de transporte de 
elétrons); 
• Importante  Alguns de seus intermediários são precursores de compostos 
bioquimicamente importantes  precursores para biossínteses (função anabólica). 
 
Reações do Ciclo 
 
1ª Reação 
Condensação de Acetil-CoA e oxaloacetato  Citrato 
O oxaloacetato se junta com a acetil-coa formando o 
citrato, nesse processo é liberado uma coenzima A e H2O. 
A enzima responsável é a citrato sintase. 
∗ Oxaloacetato + Acetil-CoA = Citrato, Coenzima A e H2O 
 
 
 
2ª Reação 
Isomerização. A enzima aconitase altera a posição do 
oxigênio que está ligado ao C5 do citrato, que agora é 
isocitrato. 
∗ Citrato  Isocitrato. 
 
 
 
 
 
3ª Reação 
Oxidação de isocitrato a α-ceto-glutarato. 
A enzima isocitrato desidrogenase faz uma ação de 
oxido-redução no isocitrato fazendo ele perder um CO2, 
gerando uma coenzima reduzida (NADH+H+), formando 
por fim um composto com C5, o α-ceto-glutarato. 
∗ Isocitrato – CO2 = α-ceto-glutarato, CO2 e NADH+H+ 
 
 
 
 
4ª Reação 
α-ceto-glutarato se transforma em succinil-CoA 
O α-ceto-glutarato fará uma ligação com a coenzima A e 
será o substrato para a enzima α-ceto-glutarato 
desidrogenase que realizará a descarboxilação, tirando 
um CO2, gerando uma coenzima reduzida (NADH+H+), 
formando por fim o succinil-coa. 
∗ α-ceto-glutarato – CO2 + coenzima A = succinil-coa, 
CO2 e NADH+H+ 
 
 
5ª Reação 
Conversão do succinil-CoA a succinato 
O succinil-coa vai ser substrato para a enzima 
succinil-CoA sintetase, essa enzima tem a 
capacidade de sintetizar um composto 
semelhante ao ATP (GTP, que se transforma 
em ATP na célula) 
Succinil-CoA perde a coenzima A e com a 
ajuda da enzima vira succinato. 
∗ succinil-coa  succinato, coenzima A e ATP 
 
 
 
6ª Reação 
O succinato é substrato da enzima succinato 
desidrogenase, que vai liberar FADH2 e fumarato. 
∗ Succinato  FADH2 e fumarato 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7ª Reação 
O fumarato é substrato da enzima fumarase, tem a perda de 
uma molécula de H2O, resultando no malato. 
∗ Fumarato  H2O e malato 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8ª Reação 
O malato substrato da enzima malato desidrogenase que 
faz oxido-redução, gerando NADH+H+, formando o 
oxaloacetato. Fechando o ciclo de Krebs. 
• Malato  oxaloacetato e NADH+H+ 
 
 
 
 
 
Resultado do Ciclo de Krebs 
— Oxidação completa da Acetil-CoA (sumiu, não sobrou pedaço dela, sobrou o 
oxaloacetato inteiro); 
— A maior parte da energia é conservada na forma de coenzimas reduzidas, a oxidação 
dessas coenzimas será feita pela cadeia de transporte de elétrons. 
 
Função Anabólica 
 
• Fornece precursores para muitas vias biossintéticas; 
o Oxaloacetato e alfa-ceto-glutarato  precursores de aminoácidos aspartato e 
glutamato; 
o Succinil-CoA -> precursora do grupo heme (hemoglobina); 
o Oxaloacetato -> participa da gliconeogênese. 
 
Reações de Preenchimento (anapleróticas) 
 
• Recompõem os intermediários do ciclo quando em baixa concentração. Algumas 
situações metabólicas são 
interessantes a ocorrência 
dessa reação = piruvato (tem 
outras, mas ela deu mais 
destaque a essa). 
o Enzima piruvato carboxilase aumenta a velocidade do ciclo de Krebs; 
o Oxaloacetota é regenerado a cada final do ciclo; 
o A velocidade seria lenta se dependesse disso apenas; 
o Há necessidade da transformação de piruvato em oxaloacetato. 
 
Quando eu tenho muita acetil-coa formada, a enzima desvia para produzir mais 
oxaloacetato para "pegar na mãozinha" da acetil-coa e começar o ciclo, isso acelera 
o ciclo. O oxaloacetato é importante por que ele que condensa com a acetil-coa, sem 
ele não inicia o ciclo. 
o A atividade do citrato sintase depende da concentração de oxaloacetato (que é 
substrato da enzima). 
o A acetil-coa ativa a enzima piruvato carboxilase (enzima alostérica) → ↑ 
produção de oxaloacetato. Acetil-CoA é efetuador alostérico positivo da piruvato carboxilase. 
Enzima alostérica é uma enzima que além do sítio ativo, ela tem um outro sitio 
na sua estrutura que é o chamado sitio alostérico, onde ligam compostos que 
podem ativar ou inibir a enzima. 
o Destino metabólico do citrato depende da isocitrato desidrogenase; é uma enzima 
importante por que é a que quando está ativa pega o citrato, se ela está inativa o 
citrato acumula e segue para a síntese de lipídio. 
o A isocitrato desidrogenase é que determina se o citrato vai ser oxidado ou vai ser 
acumulado; 
o Inibição da isocitrato desidrogenase (enzima alostérica) indica suprimento 
adequado de ATP e desvia o fluxo para o armazenamento de energia. 
 ATP é um efetuador alostérico negativo da enzima isocitrato desidrogenase. 
 
Correlação Clinica 
 
• Deficiência do complexo de piruvato desidrogenase 
o Distúrbio neurodegenerativo. 
o Mutação em gene ligado ao X → subunidade anormal da subunidade E1 do 
complexo. 
o Essa mutação leva à conversão prejudicada de piruvato em acetil-CoA. 
o ↑ piruvato → ação da lactato desidrogenase → ↑ lactato, levando a acidose 
metabólica potencialmente fatal. 
o Outros sintomas: letargia de início neonatal, hipotonicidade, espasticidade 
muscular, neurodegeneração e morte precoce. 
 
• Deficiência de tiamina (vitamina B1) – cofator 
o Semelhante à deficiência do complexo de piruvato desidrogenase → leva ao 
desvio do piruvato para o lactato, levando à acidose metabólica. 
o Causa: deficiência na forma ativa de tiamina (pirofosfato de tiamina - TPP) 
 
• Deficiência de fumarase 
o Um distúrbio metabólico autossômico recessivo raro do ciclo de Krebs 
o Leva ao acúmulo de fumarato→afeta principalmente o sistema nervoso. 
o As crianças afetadas podem ter atraso grave no desenvolvimento, microcefalia, 
hipotonia, encefalopatia, convulsões, retardo psicomotor e falha no crescimento. 
 
• Mutações da isocitrato desidrogenase (IDH) 
o Ocorrência em vários tipos de câncer, incluindo leucemia, gliomas e sarcomas. 
o As mutações no IDH podem ser úteis para o diagnóstico diferencial e 
subclassificação de gliomas humanos. 
o A função normal da enzima→ catalisar a descarboxilação oxidativa do isocitrato 
em alfacetoglutarato. 
o IDH mutante → catalisa a formação de 2-hidroxiglutarato em vez de alfa-
cetoglutarato. 
4.1. Estudo Dirigido 
 
Questão 1. Em mamíferos, quais os destinos possíveis do piruvato? Associe com 
o aporte de oxigênio. 
Condições anaeróbicas que seria sem uso de oxigênio, o piruvato iria para a via de 
fermentação do lactato. Condições aeróbicas que são vias com uso de oxigênio, temos 
o ciclo de Krebs e cadeia de transporte de elétrons. 
 
Questão 2. Dentre esses destinos (questão 1), o processo que ocorre em 
anaerobiose está presente em quais células humanas? Dê algumas 
características deste processo e descreva a sua importância para o homem. 
Esse processo ocorre nas hemácias e células musculares. Essa é a única reação, a 
enzima utilizada é a lactato desidrogenase, o piruvato (produto da glicólise) recebe 
prótons do NADH+H+ e vira lactato. 
A importância dessa via é que não requer oxigênio; gera pouco da energia disponível 
com a oxidação completa da glicose; os músculos esqueléticos na maioria dos animais 
conseguem funcionar de modo anaeróbico por curtos períodos; e, músculo funciona de 
modo anaeróbico até que ocorra a fadiga  acúmulo de lactato. 
 
Questão 3. A formação da Acetil-CoA a partir de piruvato é realizada por um 
sistema multienzimático. Sobre esse processo, indique: 
a) Qual é esse sistema multienzimático? Complexo piruvato desidrogenase 
b) Quais as enzimas participantes desse sistema? E1 = piruvato desidrogenase; E2 
= di-hidrolipoil transacetilase; E3 = di-hidrolipoil desidrogenase. 
c) Quais os cofatores envolvidos? Tiamina pirofosfato (TPP); ácido lipóico; Coenzima 
A; Flavina Adenina dinucleotídeo (FAD); Nicotinamina adedina dinucleotídeo (NAD). 
d) Qual a sua localização celular? Mitocôndria 
e) Quais as etapas necessárias? No slide só tem as etapas 1, 3 e 5, mas na explicação 
ela cita as outras. 
1. Descarboxilação: o piruvato assim que entra no complexo perde um carbono e quem 
faz isso é a E1. 
2. Ligação ao TPP: a parte do piruvato que sobrou, se liga ao cofator (tiamina) que está 
ligado a essa enzima. 
3. Oxidação: A tiamina pega a parte do piruvato que está com ela e passa para o cofator 
(ácido lipóico) da E2. 
4. Transferência: o grupo acetila que estava preso ao cofator da E2 é transferido para a 
coenzima A. 
5. Formação de Acetil-Coa: o grupo acetil se liga a coenzima A, formando assim o Acetil-
CoA. Daqui essa acetil-coa vai para o ciclo de Krebs. 
6. Oxidação: a E3 pegar os prótons que estão em excesso no cofator da E2 e passa 
para o FAD, que está ligado na E3, que vira FADH2. 
7. NAD: a E3 pega esses prótons e transfere para o NAD+ que está na mitocôndria, 
liberando então um NADH+H2 e o complexo enzimático volta a sua forma de origem, 
podendo recomeçar todo o clico novamente. 
 
Questão 4. Na oxidação de uma molécula de Acetil-CoA no ciclo de Krebs, 
escrever o nome dos compostos envolvidos e indicar a enzima que catalisa 
aquela(s) reação(ões) onde há produção ou consumo de: 
a) CO2 
3ª Reação: substrato (isocitrato) e enzima (isocitrato desidrogenase). 
4ª Reação: substrato (α-ceto-glutarato) e enzima (α-ceto-glutarato desidrogenase). 
 
b) GTP 
5ª Reação: substrato (succinil-coa) e enzima (succinil-coa sintetase) 
 
c) NADH + H+ 
3ª Reação: substrato (isocitrato) e enzima (isocitrato desidrogenase). 
4ª Reação: substrato (α-ceto-glutarato) e enzima (α-ceto-glutarato desidrogenase). 
8ª Reação: substrato (malato) e enzima (malato desidrogenase). 
 
d) FADH2 
6ª Reação: substrato (succinato) e enzima (succinato desidrogenase). 
 
e) H2O 
1ª Reação: substrato (oxaloacetato) e enzima (citrato sintase) 
7ª Reação: substrato (fumarato) e enzima (fumarase) 
 
Questão 5. Quais são os passos irreversíveis e os principais pontos de regulação 
do ciclo de Krebs? 
Passos irreversíveis são os pontos de regulação. 
 
Questão 6. Citar os cofatores que fazem parte do ciclo de Krebs. 
FAD, NAD e Coenzima A. 
 
Questão 7. Qual a localização celular do ciclo de Krebs? 
Mitocôndria 
 
Questão 8. Citar as funções do ciclo de Krebs. 
Função Catabólica: função de oxidar a acetil-CoA em CO2 e H2O (); 
Função Anabólica: Alguns de seus intermediários são precursores de compostos 
bioquimicamente importantes  precursores para biossínteses. 
 
Questão 9. O que são, e qual a importância das reações anapleróticas? 
Para que o ciclo tenha, ao mesmo tempo, a função anabólica e catabólica, as 
concentrações dos compostos intermediários formados são mantidas e controladas 
através de um complexo sistema de reações auxiliares. Essa reação é importante, pois 
sem ela, o ciclo seria muito lento. 
 
Questão 10. Na oxidação de uma molécula de Acetil-CoA, quais os principais 
produtos formados que estão relacionados com a produção de energia pela 
célula? Justifique. 
É formado uma molécula de citrato, que vai continuar o ciclo de Krebs e uma coenzima 
A que é utilizada no processo do ciclo em vários momentos, como na quarta reação do 
ciclo que é feita a descarboxilação da α-ceto-glutarato, para isso a enzima α-ceto-
glutarato desidrogenase que faz essa reação precisa da coenzima A. 
 
Questão 11. Escrever a reação de formação de oxaloacetato a partir de piruvato e 
indicar: 
a) a enzima que catalisa esta reação: piruvato carboxilase 
b) a coenzima envolvida: NAD 
c) sua localização celular: mitocôndria 
 
Questão 12. Qual o papel da Acetil-CoA na regulação da atividade das enzimas 
piruvato desidrogenase e piruvato carboxilase? Explicar o significado fisiológico 
desta regulação. 
Piruvato carboxilase: a acetil-coa é um efetuador alostérico positivo dessa enzima, ele 
se liga a enzima para ativa-la. 
Piruvato desidrogenase: o complexo de piruvato desidrogenase tem como um dos 
produtos a acetil-coa. 
 
5. Cadeia de Transporte deElétrons e Fosforilação Oxidativa 
 
Uma das consequências do Ciclo de Krebs é redução de grande quantidade de 
coenzimas (FAD e NAD). 
• Qual a importância das coenzimas? Elas guardam uma parte da energia do clico. 
• Por que as coenzimas devem ser oxidadas? Restauram a forma oxidada para 
participar novamente das vidas de degradação de nutrientes e é a partir da oxidação 
dessas coenzimas que é feita a síntese de ATP. 
• Como posso ter mais moléculas de ATP? Através de compostos ricos de energia 
(carboidratos) e por meio das reações de óxido-redução. 
• Como oxidar as coenzimas? 
o Em organismos aeróbicos: oxidação de coenzimas se dá pela transferência de 
seus elétrons para o oxigênio, com os elétrons o oxigênio se liga a prótons do 
meio formando água. Esse processo libera grande quantidade de energia. Se a 
transferência for direta tem uma perda na forma de calor. 
 Estratégia da célula: fazer a transferência 
dos elétrons em etapas, transformar a 
energia contida nas coenzimas em 
gradiente de prótons  síntese de ATP. 
Explicando a imagem: você tem o NADH, ele 
está na forma reduzida e será oxidado para 
virar NAD+. Quando ele tem o processo de 
oxidação, ele faz a liberação de elétrons 
(bolinha azul com -). Esses elétrons passam 
por um processo, uma cadeia transportadora 
de elétrons (bolinhas roxas). Em uma das 
etapas finais dessa cadeia é a formação do 
ATP. No fim o elétron tem que ir para algum 
lugar, acaba sendo formada H2O. 
• O elétron tem que passar pela cadeia para formar ATP? Sim! Se ocorresse de uma 
maneira direta você teria muita perda na forma de calor (energia), por isso tem os 
transportes da cadeia de elétron. 
• Onde oxidar as enzimas? Na cadeia de transporte de elétrons que está localizada na 
membrana interna da mitocôndria, essa cadeia é formada pelos complexos I, II e 
III e IV (complexos fixos) e coenzimas Q e citrocomo C (complexos móveis). 
 
Cadeia de Transporte de Elétrons 
 
A cadeia é uma série de transportadores de elétrons em sequência e o transporte 
é feito através da membrana interna da mitocôndria. 
 
— Complexos fixos: I, II, III e IV 
— Complexos móveis: coenzima Q e citrosomo C. 
 
Nos complexos só passa os elétrons e é um caminho unidirecional, isto é, não tem 
volta. 
 
Existem dois caminhos a serem feitos dentro da cadeia e ambos podem ocorrer 
ao mesmo tempo: 
— Caminho 1 – NADH: O NADH se transforma em NAD+, liberando um elétron e esse 
elétron entra na cadeia no complexo I. 
Elétron do NADH  Complexo I  Coenzima Q  Complexo III  Citrocomo C  
Complexo IV. 
— Caminho 2 – Succinato: o succinato também faz a liberação de um elétron que entra 
na cadeia pelo complexo II. 
Elétron do Succinato  Complexo II  Coenzima Q  Complexo III  Citrocomo C  
Complexo IV. 
 
 
 
 
Complexo I 
O complexo I oxida o NADH, 
transfere os elétrons para a coenzima Q e 
bombeia prótons para o espaço 
intermembranas. 
 
 
 
 
 
 
Complexo II 
Ele é a succinato desidrogenase e, 
portanto, vai oxidar o FADH2, os elétrons 
que resultarem daqui são transportados 
para a coenzima Q e ele não bombeia 
prótons. O substrato da enzima é o 
succinato e o produto final é o FADH2 e o 
fumarato, esse segundo não tem 
importância aqui. 
 
 
Coenzima Q 
Ela é lipossolúvel, consegue caminhar dentro da membrana. É um ponto de 
convergência. Ela recebe os elétrons do complexo I e II e leva eles para o complexo III. 
Ela só faz isso, só leva os elétrons de um lugar para o outro, não faz mais nada. 
 
 
Complexo III 
A coenzima Q transfere os elétrons 
para o complexo III, e o complexo passa os 
elétrons para o citocromo C e também 
consegue bombear os prótons para o 
espaço intermembrana. Aqui o transporte 
independe do elétron que chegue, tem a 
saída do próton (H+). 
 
 
Citocromo C 
Ele só pega os elétrons e leva para o complexo IV, não faz mais nada, só é 
transportador desses elétrons. 
 
 
 
Complexo IV 
O citocromo C entrega os elétrons 
para um átomo de cobre que doa os 
elétrons para o oxigênio, o complexo 
bombeia prótons, e o oxigênio vai ter que ir 
na matriz buscar prótons para poder virar 
H2O. 
 
 
 
 
 
Resultado 
— Grande quantidade de prótons (H+) no espaço intermembrana. Conforme foi 
passando os elétrons, foi tendo o movimento do próton da matriz para o espaço 
intermembrana. 
A membrana interna não é permeável a prótons, então por que jogamos todos 
esses prótons o pescoço intermembrana? A síntese de ATP depende da passagem dos 
prótons por dentro de uma enzima chamada ATPsintase. Por isso que a cadeia de 
transporte de elétrons é acoplada a fosforilação oxidativa. 
 
Fosforilação Oxidativa 
 
A ATPsintase tem a função de sintetizar 
ATP, para isso ela tira os prótons do espaço 
intermembrana e manda para a matriz da 
célula. O próton não faz o ATP, ele só ajuda 
o processo, é aproveitado a energia contida 
no gradiente de prótons. 
Essa enzima é formada por dois 
componentes: F1 e F0. Está presa na 
membrana e atua como um motor rotatório, 
essa mudança conformacional da enzima é 
denominada força próton-motriz. 
Ex.: uma barragem de água, a água seria os 
prótons e a barragem a enzima, conforme a água passa pela barragem é produzida 
energia (ATP). 
— ATPsintase: conversão da energia eletroquímica do gradiente de prótons em 
energia mecânica (faz ela girar)  utilizada para gerar energia química sob forma de 
ATP. 
 
Hipótese Quimiosmótica – Teoria de Mitchell 
Transferência de elétrons pela cadeia  bombeamento de prótons da matriz para 
o espaço intermembrana  força próton-motriz  impulsiona a síntese de ATP pelo 
complexo ATP sintase. 
 
• Razão entre o fosfato incorporado em ATP e oxigênio utilizado: 
o É a medida de eficiência da fosforilação oxidativa 
o Substrato NADH  elétrons passam pelos complexos I, III e IV = 3 ATP 
o Substrato FADH2  elétrons passam pelos complexos II, III e IV = 2 ATP 
São só dois por que no complexo II não teve liberação de prótons para o espaço 
intermembrana. 
 
Controle Respiratório 
Todo o processo depende da quantidade de ADP disponível. A concentração de 
ADP disponível é responsável por regular a velocidade do transporte de elétrons e da 
síntese de ATP. 
A produção de ATP está intimamente relacionada a seu gasto, devido ao 
acoplamento do transporte de elétrons e a síntese de ATP. Só há oxidação de coenzima 
(NADH e FADG2) se houver síntese de ATP e vice-versa. 
 
6. Inibidores e Desacopladores – CTE e Fosforilação Oxidativa 
 
Inibidores são substância que se ligam aos complexos e vão impedir a 
transferência. O citocromo C tem um grupo funcional que se chama “heme”, o oxigênio 
se liga a esse grupo e espera a chegada do elétron para virar água. 
 
Inibição da Cadeia de Transporte de Elétrons 
 
O NADH chega no complexo I, quem entrega elétrons no complexo II é o FADH2 
(succinato). Se eu bloqueio o complexo I fica afetado, mas o complexo II não, do mesmo 
jeito que se eu conseguir bloquear o complexo II, o complexo I não fica afetado. Agora, 
se eu bloqueio o complexo III, ferrou, afeta todo mundo, pois os elétrons do I e do II 
precisam passar pelo III. 
Se eu bloquear a transferência dos elétrons e o bombeamento de prótons, vou 
entregar bastante eletros para o oxigênio? Não, pois todo muno estará bloqueado. 
O que acontece com o consumo de oxigênio? O consumo cai, por que? Por que 
todo mundo está segundo elétron, mas a passagem está bloqueada, não chega elétrons 
para o oxigênio, isso se a inibição for do complexo III para a frente. 
O que acontece com o gradiente de prótons? Também cai, por que ele vem da 
passagem de elétrons pelos complexos e se não tem passagem, não tem liberação de 
prótons. 
O que acontece com as coenzimas: NADH e FADH? Se eu bloqueio a fosforilação 
oxidativa começa a acumular coenzima que estão segurando os elétrons com isso 
prejudica todos os outros processos no organismo, glicólise, ciclo de Krebs, essas vias 
começam a parar. 
 
Barbitúricos e Rotenona (bloqueia o complexo I) 
o Bloqueiam a transferência de elétronsno NADH-coenzima Q oxidorredutase e, 
assim, impedem a utilização de NADH como substrato. 
o Na presença de rotenona e barbitúrico, o fluxo de elétrons resultante da oxidação do 
succinato não é comprometido porque esses elétrons entram através do complexo II, 
além do bloqueio. 
Ex.: rotenona (inseticida). 
 
Antimicina A 
o Inibe o complexo III – Há reversão por ação de TMPD  substrato artificial do 
complexo IV 
Ex.: antibiótico, transferência do complexo III para o citocromo C. 
 
Cianeto e monóxido de carbono (CO) 
o Bloqueiam o fluxo de elétrons no citocromo C oxidase. 
Ex.: boate kiss, muitas das pessoas morreram por intoxicação de cianeto pela liberação 
na fumaça. 
 
Oligomicina 
o Liga-se ao pedículo da ATP-sintase; 
o Fecha o canal de H+; 
o Impede a dissipação dos gradientes elétricos e de pH; 
o Para a produção de ATP, porém aumenta a quantidade de ADP na célula. 
Ex.: antifúngico. 
Se eu inibo a ATPsintase, ferro tudo, pois é ela que produz o ATP. Se eu estou 
inibindo a enzima, os prótons continuam presos no espaço intermembrana, até que 
chega uma hora que tem tanto próton que os complexos começam a parar, já que eu 
deixo de ter energia suficiente mesmo produzido elétrons, por que o gradiente de 
concentração começa a subir muito. 
 
Desacoplador 
 
A célula precisa de ATP, quando eu tenho a passagem dos prótons pela 
ATPsintase, eu estou produzindo ATP, quando abro uma porta na membrana em outro 
lugar, vou precisar de mais prótons passando para garantir a quantidade correta de ATP, 
então a produção de ATP pelo local certo tem que ser acelerada. Essa porta errada 
seria o desacoplador. O grande estimulador da ATPsintase é o ADP. 
Se a fosforilação oxidativa está acelerada, o que está acontecendo com o 
consumo de oxigênio? O consumo aumenta, está acelerado. 
E o fluxo de elétrons? Vai estar acelerado também. 
E o gradiente de prótons? Não consigo manter ele da mesma forma, eu vou 
dissipando-o. A energia que estava no gradiente (passagem de prótons) começa a 
produzir calor. Com isso eu tenho um estimulo da minha cadeia transportadora de 
elétrons para manter o gradiente, então ela começa a funcionar loucamente, o 
metabolismo de forma geral vai acelerar. 
UCP = proteína desacopladora, onde temos essa proteína? Temos em grandes 
quantidades no tecido adiposo marrom. 
 
• São substâncias que dissociam o transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa. 
Ex.: O DNP é uma substância química que passa pela membrana arrastando o 
elétron. 
• Em presença de desacopladores, o transporte de elétrons se processa normalmente 
e a síntese de ATP está diminuída. 
• Não há formação de gradientes de prótons no espaço intermembranas; 
• A energia se dissipa na forma de calor. 
• Esse DNP é usado para emagrecer, é proibido e o uso dela causa morte por 
hipertermia. 
 
Desacoplamento fisiológico 
• Vazamento” de prótons realizados por uma família de transportadores de membrana; 
• Ocorre principalmente no tecido adiposo marrom (maior concentração de 
mitocôndria); 
• Ação da termogenina (proteína descopladora – UCP1); 
O aumento do hormônio da tireoide aumenta a expressão da termogenina. 
• Tecido adiposo marrom → alta concentração nos recém-nascidos (controle térmico); 
Esse tecido tem muita termogenina, ele não produz muita energia, a função dele é o 
controle térmico. 
• Em indivíduos adultos → tecido funcional → ativado por exposição a baixas 
temperaturas; 
	1. Enzimas
	1.1. Estudo Dirigido
	2. Bioenergética Celular: ATP e O2
	3. Glicólise
	3.1. Estudo Dirigido
	4. Ciclo de Krebs – O Temido!
	4.1. Estudo Dirigido
	5. Cadeia de Transporte de Elétrons e Fosforilação Oxidativa
	6. Inibidores e Desacopladores – CTE e Fosforilação Oxidativa