Bioquímica - Aula 13 2 - Catabolismo de Carboidratos II

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Catabolismo de 
carboidratos
Parte II - Ciclo de Krebs e Cadeia Transportadora de Elétrons
Aula 13.2 – Bioquímica
Respiração celular
►A fase aeróbica do catabolismo dos carboidratos é 
chamada respiração celular
►A respiração envolve 3 estágios
►Oxidação dos compostos ao nível de acetato
► Monossacarídeos
► Ácidos graxos
► Aminoácidos
► Ciclo de Krebs
(oxidação completa do acetato) 
► Cadeia transportadora de elétrons
(reações em cadeia de redox) 
Formação do acetato
►O processo envolve a oxidação e a descarboxilação do piruvato
►O acetato é ligado ao grupo carreador coenzima A (CoA)
►O acetato só entra no ciclo de Krebs se estiver ligado à coenzima A (CoA)
Formação do acetato
Ciclo de Krebs
►No ciclo de Krebs o acetato é oxidado formando CO2
► Também chamado de ciclo do ácido cítrico ou dos ácidos 
tricarboxíicos
► Ciclo de 8 reações que ocorre na matriz mitocondrial
► A cada volta do ciclo ocorre:
► Oxidação do acetato (liberação de 2 CO2)
► Redução de 3 NAD e 1 FAD em NADH e FADH2
► Conversão de 1 ADP em ATP
1. Formação do isocitrato
2. Formação do isocitrato
Passos do ciclo de Krebs
3. Oxidação do isocitrato
4. Oxidação do α-cetoglutarato
Passos do ciclo de Krebs
5. Conversão do succinil-CoA 
6. Oxidação do succinato
Passos do ciclo de Krebs
7. Hidratação do fumarato
8. Oxidação do malato
Passos do ciclo de Krebs
►Visão geral do ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs
►O ciclo de Krebs é uma via de formação de moléculas importantes (anfibólica)
Regulação do ciclo de Krebs
►Os intermediários do ciclo estão em equilíbrio dinâmico
► A medida que os intermediários são canalizados para outras vias, eles são repostos
►O piruvato e o fosfoenolpiruvato são os principais precursores
► Estas reações são chamadas de anapleróticas
Regulação do ciclo de Krebs
►O ciclo é regulado alostericamente
► Ativação
► Repressão
↓ acetato
↑ ADP, 
NAD, 
CoA
Ativação do 
complexo piruvato
desidrogenase
↑ acetato
↑ ATP
Ativação das 
quinases do 
complexo
inativação 
do 
complexo
↓ NADH 
e FADH2
↓ ATP
Fosforilação oxidativa
►Envolve a via de redução do O2 a H2O com elétrons doados pelo NADH e 
FADH2
► Todas as etapas oxidativas de biomoléculas ligadas à produção de energia 
convergem para este estágio
► Reações em cadeia de óxido-reduções
► A energia liberada na cadeia é utilizada para gerar um gradiente de prótons entre a 
membrana interna da mitocôndria
► A energia potencial gerada no gradiente é a chave para a síntese de ATPs para a 
célula
Mitocôndria
►Estrutura com dois sistemas de membrana
►Membrana externa
Altamente permeável à pequenas moléculas e íons (presença de porinas)
►Membrana interna
► Impermeável à pequenas moléculas e íons
► O fluxo é determinado por transportadores específicos
►Matriz 
► Material contido no espaço delimitado pela membrana interna
► Contém todos os componentes das vias de degradação dos carboidratos 
(exceto glicólise)
Fosforilação oxidativa
Esquema geral da fosforilação oxidativa
Captação dos elétrons
►A fosforilação oxidativa começa com a entrada de elétrons na cadeia
► Origem dos elétrons
(Estes elétrons são trazidos por carreadores de elétrons: NADH e FADH2)
Cadeia transportadora
►A cadeia transportadora de elétrons é composta de 4 complexos proteicos
► Cada complexo é formado por várias proteínas e grupos prostéticos de transferência de elétrons
► Os elétrons fluem de um complexo para o outro através de proteínas transportadoras
► Os grupos prostéticos são a chave para o processo de transferência dos elétrons
Cadeia transportadora
► Complexo I – NADH desidrogenase
Neste complexo os elétrons são removidos do NADH e transferidos para a molécula transportadora ubiquinona (Q)
Cadeia transportadora
►Complexo II
►No complexo II ocorre a oxidação do succinato para a captação de 2 elétrons
► Recebe os elétrons do FADH2
Cadeia transportadora
►Complexo III
► Oxida o transportador Q e utiliza a energia do processo para bombear 2H+ para o exterior da 
membrana
► Ele posteriormente é oxidado pelo transportador citocromo c
Cadeia transportadora
►Fluxo de elétrons no Complexo III
Cadeia transportadora
►Complexo IV
►No complexo IV a cada 4 elétrons recebidos, uma molécula de O2 é reduzida para 
formar 2 moléculas de água
► A energia da oxidação do citocromo também utilizada para bombear 2H+ por par 
de elétrons que chega
Cadeia transportadora
►Esquema geral da cadeia transportadora de elétrons
Gradiente de prótons
►A cadeia transportadora de elétrons gera um gradiente de prótons
► Ele é decorrente do bombeamento de prótons em cada complexo
► Este gradiente gera um acúmulo de energia potencial que é utilizado no processo 
de geração de ATPs.
Síntese de ATPs
►A síntese de ATPs ocorre num complexo proteico chamado ATP sintase
► Possui canais para o fluxo de prótons para a parte interna na membrana 
► A energia do fluxo de prótons gera a rotação do complexo 
► A rotação do complexo possibilita a catálise da fosforilação dos ADPs em ATPs
Complexo ATP sintase
Complexo ATP sintase
►O fluxo de prótons pelo complexo F0 gera uma mudança comformacional
no complexo F1
Esta mudança comformacional faz com que o ADP seja fosforilado
Balanço geral
►Para cada molécula de NADH oxidada até o O2 são bombeados 10 prótons 
(H+)
►Para cada ATP formado, 4 prótons são consumidos 
► 3 prótons para cada etapa da ATP sintase
► 1 para transporte para fora da membrana
►No final 2,5 ATPs são formados para cada NADH oxidado
► O FAD entra no meio da cadeia
► O rendimento do FADH2 é de 1,5
► A maioria dos livros arredonda o rendimento para 3 e 2 ATPs para NADH e FADH2