BIOENERGÉTICA bioquimica uvv

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BIOENERGÉTICA
· Introdução 
*Após ser formado na glicólise, o piruvato é convertido em acetil-CoA
*Além da glicose, aminoácidos e ácidos graxos também produzem acetil-CoA, porém, sem originar o piruvato
*Acetil-CoA é a molécula iniciadora do ciclo de Krebs, esse ciclo possui como objetivo produção de CO2, geração de elétrons através da cadeia transportadora de elétrons e formar compostos intermediários
· Compostos de fosfato ricos em energia
*Compostos químicos que possuem os anidritos do ácido fosfórico são doadores de energia e participam intensamente dos processos metabólicos
*ATP é a moeda energética nos organismos por participar tanto no catabolismo quanto no anabolismo
- A energia do ATP é liberada através da hidrólise que envolve a transferência do grupo fosforil 
· Mitocôndrias
*Possui uma membrana externa e uma interna, onde encontra-se os componentes da cadeia respiratória e ATP-ase.
- Na membrana interna se forma as cristas mitocondriais
*Na matriz mitocondrial se encontra diversos metabólitos e estruturas, como as enzimas do complexo piruvato desidrogenase, do ciclo de Krebs
*Defeitos funcionais da organela comprometem funções neurais, musculares e a regulação metabólica
*Além de ser responsável pela síntese de ATP, ela atua na termogênese e morte programada da célula
· Ciclo de Krebs
*A respiração celular funciona com três importantes processos metabólicos: conversão de macromoléculas em um grupo acetil da acetil-CoA, em seguida oxidado no ciclo de Krebs a CO2, fornecendo energia que é armazenada nos transportadores de elétrons NADH e FADH2, por último as coenzimas reduzidas são oxidadas doando prótons e elétrons
- Elétrons são transportados até o oxigênio molecular na cadeia respiratória
*Conversão do piruvato a acetil-CoA: ocorre na matriz mitocondrial e é realizada pelo complexo piruvato desidrogenase (constituído de três enzimas que requerem cinco cofatores derivados de quatro vitaminas)
- Coenzimas do complexo piruvato desidrogenase: NAD, FAD, TPP (tiamina), CoA, ácido lipóico
- Ocorre uma reação de descarboxilação oxidativa com remoção da molécula de CO2 e de dois carbonos são transferidos ao grupo acetil da coenzima A. 
- É uma enzima alostérica com inibição por ATP, acetil CoA e NADH e ativação por AMP, CoA E NAD+. 
*Reações do ciclo de Krebs: acontecem na matriz, sendo quatro reações oxidativas do acetil-CoA
1) Condensação: acetil-CoA se condensa com o oxaloacetato formando o citrato pela ação da enzima alostérica citrato síntese 
2) Desidratação-hidratação: através do citrato é formado o isocitrato
3) Descarboxilação oxidativa: formação do alfa-cetoglutarato pela enzima alostérica isocitrato-desidrogenase
Ocorre a formação de NADH
4) Formação do Succinil-CoA pela enzima alostérica complexo da alfa-cetoglutarato desidrogenase
Formação de NADH e CO2
5) Fosforilação: formação de GTP (molécula energética semelhante ao ATP) e Succinato
6) Formação do fumarato
Libera FADH2
7) Formação do malato
8) Formação do oxaloacetato (volta para o ciclo)
Liberação de NADH
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 3 NADH + 2 H+ + FADH2 + GTP + HS-COA
NADH: forma 2,5 ATP
FADH2: forma 1,5 ATP
*Regulação do ciclo de Krebs: acontecem regulações por disponibilidade do substrato, por inibição pelo excesso de produtos e inibição por retroalimentação das enzimas alostéricas
- Enzima citrato-sintase (reação 1), enzima isocitrato-desidrogenase (reação 3) e complexo alfa-cetoglutarato desidrogenase 
· Cadeia transportadora de elétrons – cadeia respiratória
*O acetil-CoA irá ser totalmente oxidado a CO2 no ciclo de Krebs, com a participação do NAD e FAD
- As coenzimas NAD e FAD armazenam a maior quantidade de energia, sendo necessário que elas sejam reoxidadas, para que essa energia leve a síntese de ATP na fosforilação oxidativa
*Componentes da cadeia respiratória: moléculas responsáveis por transferir elétrons até o oxigênio molecular, processo que ocorre nas cristas mitocondriais 
- Enzimas desidrogenase piridinonucleodídeo: requer o NAD (proveniente da vit B3) para realizar reações de oxi-redução transferindo elétrons para o oxigênio molecular
- Enzima desidrogenase flavinonucleotídeo: requerem o FAD (derivado da vit B2) que transportam dois prótons e dois elétrons na cadeia respiratória
- Coenzima Q (ubiquinona): é o aceptor de elétrons das enzimas desidrogenases que para sua redução requer dois hidrogênios 
- Citocromos: ferroproteínas responsáveis pela transferência de elétrons da CoQ para o oxigênio molecular
*Fosforilação oxidativa: processo que envolve o fluxo de elétrons com a passagem de prótons por complexos de membranas, e quando há o retorno pela enzima ATP-sintase ocorre a sintetização do ATP
*Complexo 1: NADH-desidrogenase
- Transferência de elétrons do NADH para a CoQ e o bombeamento de prótons para o espaço Inter membranoso
- Inibido pelo amital e a rotenona 
*Complexo 2: Succinato desidrogenase (enzima importante – proteína integral de membrana)
- Há a transferência de elétrons do Succinato a CoQ, sendo ela o aceptor final de elétrons nesse complexo 
*Complexo 3: Ubiquinona: citocromo c-oxidorredutase
- Acoplamento da transferência de elétrons da ubiquinona para o citocromo c com o bombeamento de prótons para o espaço inter membranoso 
- A antimicina A é um inibidor desse complexo 
*Complexo 4: citocromo-oxidase
- Transferência de elétrons de citocromo c para o oxigênio molecular que resultam na formação da água 
- O monóxido de carbono e o cianeto são inibidores desse complexo 
· Síntese de ATP
*Se não houvesse a participação dos componentes da cadeia respiratória a energia seria liberada em forma de calor, inutilizável pela célula
*Com a passagem dos prótons nas proteínas de membrana dos complexos, estabelece um diferencial de potencial entre a matriz e o espaço inter membranoso
- O retorno de prótons pela proteína de membrana (ATP-sintase) realiza a sintetização de ATP (hipótese quimiosmótico)
*Desacopladores como o DNT e inibidores como a oligomicina impedem a síntese de ATP