Respiração celular

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Respiração celular: Glicolise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa
Serve para formar ATP.
Glicolise: quebra da molécula de glicose. Ocorre no citosol da célula. (parte liquida do citoplasma). Não utiliza oxigênio (Anaerobico). 
Resumo da reação: 1 glicolise ------2 ATP-----> 2 ac piruvico + 2 NADH(é uma coenzima, serve para carregar eletron) + 4 ATP (observa que para formar atp é preciso quebrar a glicose e para isso é preciso gastar atp.)
O NADH depois é levado para dentro de mitocôndrias e a energia armazenada nele tbm será usada pra formar atp)
Até a glicólise virar piruvato acontecem 10 reações químicas: 
Glicose -----Hexocinase (ATP -> ADP)----> Glicose 6-fosfato (enzima com sufixo cinase ou quinase, será uma enzima que transporta fosfato de uma molécula para outra.) Porque gastar 1 ATP para por um fosfato na glicose? O fosfato tem carga negativa, então ele não consegue passar pela bicamada lipídica da membrana plasmática. Ou seja, a célula faz com que um fosfato vá para a molécula de glicose para prender a molécula dentro da célula. 
É uma reação irreversível. 
Inibição: alostéricamente pelo seu produto. (Glicose 6-fosfato)
Ativação: Fosfato inorgânico (Pi)
Glicose 6-fosato ----fosfoglicose isomerase----> Frutose 6-fosfato. Enzimas com nome isomerase é uma enzima que converte um isômero em outro. Glicose e frutose são isômeros. Pra quê isso? Pois a frutose é uma molécula mais simétrica. Isso é uma reação de preparação pois mais a frente essa molécula será partida ao meio.
Frutose 6-fosfato -----Fosfofrutocinase (ATP -> ADP)----> Frutose 1,6-bifosfato. Segundo gasto de ATP. Relembrando que cinase transfere fosfato. Pra que essa reação? Porque agora a molécula ficou ainda mais simétrica. O que será importante para a formação das duas moléculas de piruvato.
Ativadores: - Frutose 2,6 bifosfato: Reduz a afinidade para os inibidores ATP e Citrato. É produzida em resposta a insulina e degradada em resposta ao glucagom
- Frutose 6 fosfato: Pois é o substrato
- ADP e AMP
Inibidores: - Glucagon: Esta hormônio é produzida numa situação de hipoglicemia e tem como objetivo elevar a concentração de glicose no sangue, por meio da gliconeogenese. Ele ativa outra via metabólica, por isso inibe a glicogênese. 
 - ATP
 - Citrato: Acentua o efeito inibitório do ATP. Esta molécula é o primeiro intermediário do passo seguinte do catabolismo aeróbico, o ciclo de Krebs. Portanto, se se estão a acumular intermediários do ciclo de Krebs, não adianta continuar a efectuar glicólise.
 - Fosfoenolpiruvato: É o produto da nona reação da glicólise. Se tiver muito vai inibir. Dãã. Retroalimentação
Frutose 1,6-bifosfato ------Aldolase----> Di-hidroxiacetona fostato + Gliceraldeído 3-fosfato. Repare que mesmo a frutose sendo bem simétrica, a quebra não formou duas moléculas iguais. Quem seguirá em frente nas reações da glicólise, será o Gliceraldeído. Então a molécula de Di-hidroxiacetona será transformada também em Gliceraldeído, que será a 5) reação.
Di-hidroxiacetona fosfato ----Triose fosfato isomerase----> Gliceraldeído 3-fosfato. Repare que se é isomerase, é pq transforma um isômero em outro. Isso só é possível porque a célula consome rapidamente o Gliceraldeído, pois são necessárias 9 moléculas de DHAP para ter um equilíbrio para 1 de Gliceraldeído. Mas no meio célular isso é possível pois a célula consome rapidamente o Gliceraldeido. 
Gliceraldeído 3-fosfato ----- (NAD+ -> NADH) Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase (entra Pi) ----> 1,3 bifosfoglicerato. Nesta reação estão acontecendo duas coisas: Está sendo produzido NADH e está entrando um fosfato inorgânico (Pi). 
É uma reação favorável (ΔG=-): Ou seja, vai de um nível maior para um nível menor de energia.
Já esta é uma reação com ΔG +, ou seja, ela sozinha é impossível de acontecer. Mas quando acopla as duas reações ela se torna possível. Pois a soma dos dois ΔG dá negativo, o que torna a reação possível, mas somente juntas. O nome disso é ACOPLAMENTO. 
Lembrando que a partir do Gliceraldeído a rota sintética está duplicada, ou seja, está acontecendo duas vezes. Então já foram sintetizados duas moléculas de NADH.
Em hipóxia (ausência de O2) esta reação para, pois sem O2 não há reoxidação do NAD+ pela cadeia respiratória, daí não há NAD+ para ser reduzido. Por isso acontece a fermentação, para reoxidar o NAD+.
1,3 bifosfoglicerato ------Fosfoglicerato cinase (ADP -> ATP) ----> 3 – fosfoglicerato. Repara que o nome da enzima tem cinase, ou seja, ela transporta fosfato. Mas nesse caso ela transporta da molécula da rota sintética para a molécula de ADP. Este será o primeiro ATP produzido pela Glicolise. E como do Gliceraldeído pra frente, tudo acontece em dobro, já são duas moléculas de ATP. 
PRA QUE ISSO TUDO?!?!?!?!?! POR QUE TUDO ISSO PRA BOTAR UM FOSFATO NO CARBONO 1 E LOGO DEPOIS RETIRA-LO???
Pois a célula arrumou um jeito de transformar um Fosfato inorgânico, pobre em energia, em ATP. Como?! Aproveitando a energia vinda da Oxidação do Gliceraldeído. *----*
Então ela insere um fosfato inorgânico no Gliceraldeído 3-fosfato (transformando em Gliceraldeído 1,3-fosfato), e, como agora o Fosfato inorgânico está numa molécula que tem energia, ele consegue ser sintetizado por meio de uma enzima a se transformar em ATP. This is the miracle of life. 
3 – fosfoglicerato ----- Fosfoglicerato mutase----> 2 – fosfoglicerato. Agora o objetivo é transformar o fosfato que sobrou na molécula também em ATP. Mas no que trocar a posição do fosfato ajuda? Note que agora as cargas negativas dessa molécula estão mais perto uma da outra. Isso vai criando uma repulsão. A célula vai botando o fosfato numa posição em que a saída dele seja altamente favorável, tornando mais fácil sua retirada. 
2 – fosfoglicerato -----(saí agua)Enolase----> Fosfoenolpiruvato. Mais uma etapa que faz com que haja uma redistribuição de elétrons na molécula e faça com que a permanência do Fosfato fique ainda mais desfavorável. 
Fosfoenolpiruvato ----(ADP -> ATP) Piruvato cinase ----> Piruvato. Como a presença do Fosfato ficou muito desfavorável, ficou fácil sua retirada para uma molécula de ADP virar ATP. 
Ativação: ADP e Frutose 1,6 bifosfato
Inibição: ATP, Acetil-CoA, NADH
Lembrando mais uma vez que tudo isso está acontecendo em dobro. Então foram formadas mais duas moléculas de ATP e duas moléculas de Piruvato. 
Fase de investimento de energia porque é nessa fase q são consumidos os 2 ATPS.
Fase de Clivagem é quando são formadas os dois Gliceraldeídos.
Fase de geração de energia é quando são formadas as duas NADH e as quatro ATPS.
Fermentação:
O NADH produzido na glicólise são reoxidados na Fosforilação oxidativa. Se isso não acontecer pela falta do O2 a reação 6, que necessita de NADH, para e ocorre a fermentação. 
Fermentação Lática -> Na falta da redução do NADH para NAD+, o piruvato, ao invés de entrar no Ciclo de Krebs, ele se reduz para oxidar o NADH pra ter NAD+.
A Enzima é a Lactato Desidrogenase.
Fermentação Alcoólica -> O piruvato é transformado em Etanol pelas leveduras.
Ciclo de Krebs: Muito importante para o metabolismo celular, mesmo não formando muitas ATPs, somente 2, a partir de 2 piruvatos, aqueles que foram formados na Glicose. A maior importância dele é que ele oxida a matéria orgânica, ou seja, tira elétrons. Ele captura elétrons de diversos compostos orgânicos e passam para o NAD e pro FAD, formando NADH e FADH2 que são importantes na cadeia respiratória porque transportam esses elétrons. É com a energia desses elétrons transportados pela FADH2 e pela NADH que a Cadeia Respiratória forma as 28 ATPs. Levando em conta que sem NADH e sem FADH2 a Cadeia Respiratória não formaria ATP, o Ciclo de Krebs pode ser chamado de o responsável por produzir 95% da energia da célula. 
O Ciclo de Krebsserá o responsável por oxidar, ou seja, tirar todos os Hidrogênios da Glicose, formando só CO2.
Reações do Ciclo de Krebs: 
Piruvato ----> Acetil-CoA. Toda reação em que sai CO2, é chamada de descarboxilação. Essas reações liberam energia. Se a molécula libera CO2, ela ta saindo de um nível maior de energia para um nivel menor. É essa queda de energia que torna possivel a entrada da Coenzima A. É esse CO2 que será descartado na expiração. Até o final do Ciclo de Krebs terá mais duas reações em que são liverados CO2. Como é uma oxidação, há a retirada de hidrogênios e eletrons. Não está claramente especificado de onde sai esse hidrogênio pois essa reação eh dividida em três etapas. O que não será mostrado (thx). Mas esse hidrogênio é passada para a NAD+ que se converte em NADH + H+. 
Regulação: Inibidor: ATP, Acetil-CoA, Ácidos graxos, NADH
 Ativador: AMP, CoA, NAD+ Ca+ 
Acetil-CoA + Oxalacetato ---> Citrato (Enzima Citrato sintase). Juntam-se os dois carbonos do Acetil-CoA com os quatro carbonos do Oxalacetato, ou seja, duas moléculas com menos energia, formam uma molécula com mais energia. Essa energia tem de vir de algum lugar, e ela vem da Coenzima A que saí da molécula. 
Regulação: Inibidor: NADH, Succinil-CoA, Citrato, ATP
 Ativador: ADP
Observe que o organismo investiu na saída do CO2 do piruvato para que seja possível a entrada da Coenzima A, para que futuramente a saída da Coenzima A torne possível a reação em que o Acetil se junte com o Oxalacetato para formar o Citrato. 
Citrato ---- (sai H20) [Aconitase]----> Aconitato. Essa reação serve para formar condições para a saída da segunda molécula de CO2. Como eu falei anteriormente, até o final do Ciclo de Krebs, sairão 3 moléculas de CO2. Para a saída do CO2, a Hidroxila do Citrato tem que ser trocada de lugar. Veja: 
 
 Sai um hidrogênio do carbono 2 e a hidroxila do carbono 3 para formar água. Água saí e temos o Aconitato.
Aconitato ----(retorna H20)----> Isocitrato. Nessa reação a molécula de água volta para a molécula em outra posição, tornando agora possível a retirada do CO2 destacado em 
verde a seguir: 
Isocitrato ----(sai o segundo CO2)[Isocitrato desidrogenase]---->α-cetoglutarato. Nessa reação o CO2 sai graças a mudança de posição da hidroxila que vimos anteriormente. A saída desse CO2 torna possível que os elétrons (H) marcados em amarelo saiam para a NAD+, pois, como dito anteriormente, a saída de CO2 gera energia. Veja:
Regulação: Inibidor: ATP
 Ativador: Ca2+, ADP
Lembrando que todos esses NADH produzidos vão para a Cadeia Respiratória formar ATP.
α-cetoglutarato ----(saída do terceiro CO2)(Entrada da Coenzima A)[a-cetoglutarato desidrogenase]----> Succinil CoA. Assim como a primeira reação, a saída de CO2 torna possível a entrada de uma Coenzima A. 
OBS: Além da entrada de uma Coenzima A, nessa reação também há a liberação de um elétron para a NAD+. Veja: 
Esse elétron saí do Hidrogênio da Carbonila marcada em azul da α-cetoglutarato. Ah! Mas na Succinil CoA, a Carbonila destacada continua com 2 hidrogênios. Isso porque a Coenzima A repõe esse hidrogênio quando entra na molécula. Enfim, mais um NADH que vai para a Cadeia Respiratória formar ATP. 
Regulação: Inibidor: Succinil-CoA, NADH
 Ativador: Ca2+
Succinil CoA ------(sai a CoA)[Succinil CoA sintetase]----> Succinato. A saída da Coenzima A libera energia que será usada para um Pi (fosfato inorgânico) se juntar com uma GDP (parecida com ADP, porém ao invés de Adenina, tem uma Guanina) para formar uma GTP (que por sua vez é parecida com a ATP). Ou seja, a célula usa a mesma estratégia: investe na entrada de uma Coenzima A para que a sua saída seja capaz de fornecer energia para que algo mais produtivo aconteça. Veja: 
 
Agora acontecerá o seguinte: A GTP irá liberar o fosfato e voltará a ser GDP, e esse fosfato liberado pela GTP será aproveitado pela ADP, que se transformará em ATP. Veja: 
 
Succinato ------(formação do FADH2) [Succinato desidrogenase]----> Fumarato. Essa é bem simples: saem os dois hidrogênios do Succinato e vão para o FAD, que formam o FADH2. 
 Por que agora formou FADH2 ao invés de NADH? Pois essa reação não tinha energia suficiente para formar o NADH. O par de elétrons que o NADH carrega é mais rico em energia do que o par do FADH2. Por isso que na Cadeia Respiratória os elétrons que vem do FADH2 fornecem menos energia para a formação de ATP do que a NADH; a partir do FADH2 se produz 1,5 ATP na Cadeia Respiratória e a partir da NADH se produzem 2,5 ATP.
As duas reações seguintes irão restaurar o Fumarato para Oxilacetato, fechando o ciclo:
Fumarato ----(entra H2O)[Fumarato hidratase]----> Malato. Entra água, simples assim:
Malato -----(formação de mais NADH)[Malato desidrogenase]----> Oxalacetato. Com a saída desses dois oxigênios destacados, há a formação de NADH + H+. Assim: 
Ou seja: formou mais um NADH, que irá pra Cadeira Respiratória e restaurou o Oxalacetato, fechando o ciclo. \õ/
Conclusão: Do Piruvato até o final do ciclo foram formados 4 NADH, 1 FADH2 e 1 ATP vezes 2!! Lembrando que isso foi formado de 1 Piruvato, mas na glicólise são formados 2 piruvatos, logo a formação dos dois são 8 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP.
Reações que repõem o oxalacetato e o malato: (Reações Anapleróticas)
Piruvato ---[piruvato carboxilase]---> Oxalacetato
Fosfoenolpiruvato(intermediário da glicolise) ---[PEP carboquinase]---> Oxalacetato
Fosfoenolpiruvato(intermediário da glicolise) ---[PEP carboxilase]---> Oxalacetato
Piruvato ---[malica]---> Malato
Cadeia respiratória (Fosforilação Oxidativa): 
Os elétrons doados pelo NADH e pelo FADH2 produzidos, mas passar por 4 complexos até chegar a ATP-sintase. Existem 3 tipos de transferência de elétrons na fosforilação oxidativa: (1) Transferência direta de elétrons, tal como a redução do Fe+3 para Fe+2; (2) Transferência como átomo de H+ + e-; (3) Transferência como um ions hidreto.
Complexo 1 (NADH-Q redutase): Catalisa a transferência de elétrons do NADH para Ubiquinona(coenzima Q). O NADH perde o elétron para o Complexo I. A NADH desidrogenase transfere esse elétron do NADH para a proteína ubiquinosa (Q), formando ubiquinol (QH2). Durante essa reação, prótons são liberados da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar.
Complexo 2 (Succinase-Desidrogenase): Catalisa a transferência de elétrons do Succinato para Ubiquinona. O Complexo II receberá elétrons a partir do succinato e os transfere para a ubiquinona através da succinato desidrogenase. Nesse processo NÃO tem bombeamento de prótons para o espaço intermembranar, pois o Complexo II não é uma proteína que atravesse a membrana!
Complexo 3 (Citocromo redutase): Catalisa a transferência de elétrons da Ubiquinona para o Citocromo C. A ubiquinona é móvel e transfere o elétron adquirido para o Complexo III. Esse complexo, através da citocromo C oxidoredutase, transferirá o elétron para o Citocromo C. Nesse processo ocorre o bombeamento de prótons para o espaço intermembranar.
Complexo 4 (Citocromo Oxidase): Catalisa a transferência de elétrons do Citocromo C para o O2. O Citocromo C também se movimenta e se aproxima ao Complexo IV, que transferirá o elétron para o aceptor final (oxigênio). Esse processo provoca liberação de prótons para o espaço intermembranar.