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Ciclo de Krebs, Cadeia Respiratória, Fosforilação Oxidativa

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02/02/2017
1
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
Fosforilação oxidativa
Bioquímica - Profª Claudia Andrade 02-fevereiro-2017
Universidade Federal de Mato Grosso
Medicina 
Destinos 
catabólicos
do piruvato
formado
na glicólise
02/02/2017
2
Profª Claudia Andrade
O piruvato derivado da glicose pela via glicolítica é 
translocado para a matriz mitocondrial onde é 
descarboxilado liberando Acetil-CoA
02/02/2017
3
Profª Claudia Andrade
O piruvato é descarboxilado para liberar acetil-CoA e CO2 pelo 
complexo da piruvato desidrogenase:
Decarboxilação oxidativa do piruvato a acetil CoA no complexo
Piruvato desidrogenase:
Profª Claudia Andrade
Conversão do piruvato a acetil-CoA:
Complexo enzimático composto por 3 enzimas: 
02/02/2017
4
7
Deficiência de piruvato-desidrogenase
 Doença neurometabólica que pode afetar o
desenvolvimento do feto (baixo peso ao nascer) bem
como após o nascimento (atraso no desenvolvimento e
acidose)
 Pode estar relacionada a qualquer uma das três enzimas
e prejudica a conversão do piruvato a acetilCoA e a
produção de energia.
 Tratamento é realizado com suplementos para induzir a
atividade enzimática, reduzir a acidose e dietas
especiais visando o suprimento de energia.
 Íons arsenito, mercúrio e deficiência de vitamina B1
(tiamina) a inibem levando ao acúmulo de piruvato e
lactato.
Catabolismos destas biomoléculas levam a produção 
de Acetil-CoA:
02/02/2017
5
Conversão da energia em ATP pela cadeia 
respiratória:
A oxidação dos principais substratos 
energéticos leva à produção de 
equivalentes de redução que serão 
oxidados na cadeia respiratória com 
concomitante produção de ATP
Um adulto com ~ 70kg requer, em média, 2800 Kcal de 
energia por dia. 
Essa quantidade de energia pode ser gerada pela hidrólise 
de 190kg de ATP. 
Entretanto a quantidade total de ATP presente no corpo desta pessoa 
é de aproximadamente 50g de ATP.
O ATP devem ser hidrolisado em ADP
e fosfato e novamente ressintetizado milhares de vezes por dia em 
velocidade variável.
A fosforilação oxidativa é um processo 
contínuo e vital
02/02/2017
6
“3 estágios da respiração”
1) Produção de Acetil-CoA pela oxidação
dos ácidos graxos, glicose e alguns
AAs.
2) Oxidação da acetil-CoA no Ciclo do
Ácido cítrico incluem 4 passos nos
quais os elétrons são liberados.
3) NADH e FADH2 transportam estes
elétrons para a cadeia mitocondrial,
onde o O2 é reduzido a H2O quando
recebe os elétrons. Esse fluxo de
elétrons impulsiona a produção de
ATP.
02/02/2017
7
O Ciclo de Krebs
ou 
ciclo do ácido cítrico
ou 
Ciclo dos ácidos tricarboxílicos:
Conjunto de reações 
que conduz à oxidação completa da glicose 
na matriz mitocondrial:
Todos os carbonos serão oxidados e os 
elétrons serão doados para as coenzimas 
NAD e FAD
O ciclo do Ácido 
cítrico ocorre 
através de 
8 etapas:
02/02/2017
8
O Ciclo de Krebs é uma via 
anfibólica
Interconecta o catabolismo e o anabolismo de 
proteínas, de carboidratos e de lipídios
02/02/2017
9
Os 12 pares de elétrons 
são liberados
durante a oxidação da 
Glicose
Forma-se:
10 NADH e
2 FADH2
(reações catalisadas 
pelas enzimas glicolíticas e 
pelas enzimas do ciclo de 
Krebs)
02/02/2017
10
02/02/2017
11
Glicerol-3-fosfato 
desidrogenase 
citosólica oxida o 
NADH e forma 
glicerol-3-fosfato 
Dentro da 
mitocondria por ação 
da Glicerol-3-fosfato 
desidrogenase 
mitocondrial o 
glicerol-3-fosfato é 
convertido em 
diidroxiacetona-
fosfato com redução 
de FAD 
Consiste de uma série de proteínas capazes de
aceitar e doar elétrons. 
Organizadas em uma sequência específica em função do 
potencial redox destas proteínas.
Os elétrons que entram na cadeia respiratória são ricos em 
energia, mas à medida que eles passam ao longo da cadeia, 
chegando até o oxigênio, vão perdendo energia.
A energia é conservada na forma de ATP
A CADEIA RESPIRATÓRIA 
02/02/2017
12
Os seguintes eventos ocorrem durante o processo de 
transporte de elétrons:
1. O NADH e o FADH2 são reoxidados a NAD
+ e FAD.
2. Os elétrons transferidos participam na oxidação-redução 
sequencial envolvendo quatro complexos enzimáticos antes da 
redução de O2 a H2O.
3. Durante a transferência de elétrons, prótons são expelidos da matriz 
mitocondrial, gerando um gradiente eletroquímico.
4. A energia livre armazenada nesse gradiente eletroquímico promove 
a síntese de ATP a partir de ADP e Pi por meio da fosforilação 
oxidativa.
Os componentes da CTE estão organizados segundo seus 
valores de E0, que se tornam progressivamente positivos
NADH e FADH2 é um forte doador de e-: potencial redox (-)
O2 é um forte aceptor : potencial redox (+)
•Um
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13
Transferência de elétrons (em azul)
e a translocação de prótons (em vermelho). 
Transporte de elétrons e prótons
A reação inicial é 
catalisada pelo 
complexo NADH 
desidrogenase,
designado complexo I, 
que aceita prótons e 
elétrons de NADH +H+
e os transfere para a 
coenzima Q. 
02/02/2017
14
O complexo II
consiste do 
componente 
flavoproteína da 
succinato 
desidrogenase, 
que aceita 
equivalentes de 
redução do 
succinato e passa 
para a coenzima Q
A coenzima Q por ser uma molécula 
altamente lipofílica é bastante móvel na 
membrana mitocondrial, o que facilita sua 
capacidade de transferir elétrons de 
ambos os complexos I e II para o 
complexo complexo III (citocromo bc1). 
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A coenzima Q transporta 2 elétrons e o citocromo c apenas 1, assim para a 
oxidação da QH2 é necessário a redução de 2 citocromos c por meio do Ciclo Q
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16
Os citocromos c 
reduzidos 
transferem os 
elétrons para o 
complexo IV 
(citocromo 
oxidase) os quais 
são necessários 
para a redução de 
O2
ATP-sintase (ou complexo V)
A energia livre liberada pelo transporte
de elétrons através dos complexos I-IV é conservada em uma 
forma que a ATP-sintase possa utilizá-la.
Esta conservação de energia é referida como:
Energia de acoplamento
Os prótons serão transportados de volta para a matriz através do 
complexo V, gerando a energia necessária para a síntese de 
ATP.
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F0: 
canal de 
retorno de 
prótons
F1: 
subunidade 
catalítica
A impermeabilidade da MMI exige 
sistemas de difusão por troca 
envolvendo proteínas 
02/02/2017
18
Para cada mol de substrato oxidado por meio dos 
complexos I a IV são formados 2,5 mol de ATP (NADH) e 
1,5 mol de ATP pela oxidação de 1 mol de FADH2 nos 
complexos II a IV por 0,5 mol de O2 consumido
Razão P:O= 2,5 e 1,5 respectivamente
Como para cada molécula de glicose são
formados 10 NADH e 2 FADH2:
Aproximadamente 32 mols de ATP
Rendimento energético
02/02/2017
19
Controle Respiratório
Consequentemente há uma grande variação na taxa de 
consumo de ATP entre o sono e a atividade vigorosa. 
A oxidação e fosforilação são 
firmemente interligadas
E reguladas pela demanda energética 
celular:
[ADP] e [ATP]
Precisa de transporte de elétrons para 
produzir ATP?
??
?
?
02/02/2017
20
Por via 
aeróbica 
Sim !
Por que?
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21
O transporte de 
elétrons e a 
fosforilação oxidativa 
são processos 
acoplados
Por que a inibição do transporte de elétrons 
resulta em:
- Bloqueio no consumo de O2
- Interrupção na síntese de ATP
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22
Como é possível bloquear do transporte 
de elétrons?02/02/2017
23
É possível dissociar o transporte de 
elétrons da síntese de ATP?
Desacopladores mitocondriais:
Termogênicos
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24
Ação do 
desacoplador
2,4 dinitrofenol
Desacopladores aumentam a permeabilidade da 
MMI dissociando a oxidação da fosforilação
A velocidade da 
respiração não 
é limitada pela 
concentração 
de ADP
A energia produzida é liberada 
na forma de calor ao invés de 
ser utilizada integralmente
para a síntese de ATP. 
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Gradiente de prótons desfeito...
-Redução na síntese de ATP por 
geração de calor
-Transporte de elétrons e consumo 
de O2 permanecem
Fisiologicamente é 
importante?
??
?
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SIM
Contribui para a 
manutenção da 
temperatura 
corporal
Produção de calor pelo tecido adiposo marrom
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Termogênese em 
mamíferos 
recém-nascidos e 
em hibernação
Termogenina
Tecido adiposo 
marrom
Sucesso a todos e até o 
próximo semestre ....... 
The end!!!

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