Aula - Mitocôndias e Metabolismo de carboidratos

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MITOCÔNDRIAS 
Prof. Jackson Costa 
1 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
São encontradas em todos os tipos celulares. 
São cilíndricas; 
Tamanho: 3µm comprimento e 0,5µm de diâmetro. 
Quantidade na 
célula: varia 
segundo o tipo 
celular. 
Por exemplo: 
- Células hepáticas: 
1000 a 2000 
mitocôndrias. 
MITOCÔNDRIAS 
2 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
Situam-se nas regiões onde a demanda de energia 
é maior. 
Nos espermatozóides, nos adipócitos e nas células 
musculares estriadas – as mitocôndrias se acham 
imobilizadas em lugares fixos. 
Fornecem a estrutura sobre a qual se encontram 
inúmeros moléculas que participam nas reações de 
transferência de energia (Alimentos → ATP). 
MITOCÔNDRIAS 
3 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
Possuem duas membranas: 
- Uma interna e outra externa 
 
Dão lugar a dois compartimentos: 
- Espaço intermembrana 
- Matriz mitocondrial 
MITOCÔNDRIAS 
4 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MATRIZ MITOCONDRIAL 
Contém numerosas moléculas: 
• Complexo enzimático piruvato desidrogenase → 
descarboxilação oxidativa. 
 → ciclo de Krebs 
 - exceto: succinato desidrogenase 
• Enzimas → β – oxidação dos ácidos graxos. 
• Coenzima A (CoA), coenzima NAD+, ADP, fosfato, O2. 
• Grânulos: ≠ tamanhos, compostos principalmente por 
Ca2+ . 
5 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MATRIZ MITOCONDRIAL 
Contém numerosas moléculas: 
• Treze tipos de RNAm. 
• Dois tipos de RNAr – formam ribossomas. 
• Vinte e dois tipos de RNAt. 
• Várias cópias de DNA circular. 
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DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MEMBRANA INTERNA 
 - Desenvolve pregueamentos para a matriz 
dando lugar às cristas mitocôndriais . 
 Cristas mitocôndriais 
- Objetivo: aumentar a superfície da membrana; 
- Número e a forma: variam de acordo com os distintos 
tipos celulares. 
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DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MEMBRANA INTERNA 
 - Apresenta um alto grau de especialização. 
 - As duas faces de sua dupla camada lipídica 
exibem uma acentuada assimetria. 
8 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MEMBRANA INTERNA 
Elementos que se localizam na membrana interna: 
• Conjunto de moléculas que compõem a cadeia 
transportadora de elétrons (cadeia respiratória). 
- NADH desidrogenase 
- Succinato desidrogenase 
- Complexo b-c1 
- Citocromo oxidase 
- Ubiquinona 
- Citocromo c 
Existem inúmeras cópias 
destes conjuntos no 
plano da dupla 
camada lipídica. 
9 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MEMBRANA INTERNA 
• ATP sintase 
 - complexo proteico localizado nas imediações da 
cadeia transportadora de elétrons. 
- apresenta dois setores: 
→ um transmembrana ( porção F0) 
Tem um túnel para a passagem de H+. 
→ outro orientado para a matriz mitocondrial ( porção F1) 
Responsável pela formação de ATP a partir do 
ADP e fosfato – fosforilação oxidativa. 10 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MEMBRANA INTERNA 
• Um fosfolipídio duplo: 
 - difosfatidilglicerol ou cardiolipina 
 → impede a passagem de qualquer soluto 
através da dupla camada lipídica. 
 Exceto: O2, CO2, H2O, NH3 e ácidos graxos. 
• Diversos canais iônicos: 
 - permitem a passagem seletiva de íons e moléculas 
do espaço intermembrana para a matriz mitocondrial e em 
sentido inverso. 
11 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MEMBRANA INTERNA 
12 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
MEMBRANA EXTERNA 
- permeável a todos os solutos existentes no citosol. 
- impermeável a macromoléculas. 
 ≠ Permealilidade: 
- se dá devido a presença de PORINAS - múltiplas 
proteínas transmembrana de passagem múltipla. 
- PORINAS formam canais aquosos pelos quais passam 
livremente íons e moléculas de até 5kDa. 
13 
DESCRIÇÃO GERAL E ESTRUTURA 
MITOCÔNDRIAS 
ESPAÇO INTERMEMBRANOSO 
- Aqui o conteúdo de solutos é semelhante ao do citosol 
– dada a presença das porinas na membrana externa. 
- Porém, contém alguns elementos próprios e uma 
elevada concentração de H+. 
14 
FUNÇÕES 
MITOCÔNDRIAS 
Gerar ATP – Função Principal 
 - A mitocôndria repassa para o ADP a energia 
existente nas ligações químicas das moléculas 
alimentícias, para formar o ATP. 
 - Este processo se dá mediante: 
Descarboxilação oxidativa – matriz mitocondrial 
Ciclo de Krebs – matriz mitocondrial 
Fosforilação oxidativa – membrana mitocondrial interna 
15 
FUNÇÕES 
MITOCÔNDRIAS 
Remoção de Ca2+ do citosol. 
 - Normalmente, esta função esta a cargo do RE. 
 - Porém, quando a concentração de Ca2+ aumenta no 
citosol a níveis perigosos para a célula, a Ca2+ ATPase 
localizada na membrana interna das mitocôndrias 
bombeia o Ca2+ para a matriz mitocondrial, retirando-o 
do citosol. 
16 
FUNÇÕES 
MITOCÔNDRIAS 
Síntese de aminoácidos. 
 - Nas mitocôndrias dos hepatócitos, a partir de 
determinadas moléculas intermediárias do ciclo de Krebs, 
ocorrem algumas etapas metabólicas que levam a 
síntese de vários aminoácidos. 
17 
FUNÇÕES 
MITOCÔNDRIAS 
Síntese de esteróides. 
 - Nas células do córtex das supra-renais, dos ovários e 
dos testículos. 
Morte celular programada. 
 - Por exemplo: 
 No córtex das supra-renais → corticosterona, 
cortisol, aldosterona. 
18 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Mitocôndrias velhas são degradadas por fagolisossomos; 
 
Durante a divisão celular, todos os componentes celulares 
se multiplicam, inclusive as mitocôndrias; 
 
A multiplicação das mitocôndrias ocorre por divisão das 
mitocôndrias preexistentes, que aumentam de tamanho e 
sofrem fissão binária; 
19 
20 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
A divisão das mitocôndrias 
ocorre durante a intérfase e 
durante a mitose, no entanto, 
nem todas as mitocôndrias se 
reproduzem, desta forma, 
algumas se dividem diversas 
vezes para compensar a falta 
de divisão de outras. 
 
21 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
22 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Os fosfolipídios das membranas das mitocôndrias são 
produzidos pelo Retículo Endoplasmático; 
 
Para extraí-los do RE, as mitocôndrias utilizam as 
proteínas intercambiadoras, que retiram os fosfolipídios 
da membrana do RE e descarregam na face citosólica da 
membrana externa da mitocôndria; 
23 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
24 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Os fosfolipídios passam de uma monocamada para outra 
através do movimento de flip-flop; 
 
O transporte de fosfolipídios da membrana externa para 
a membrana interna ocorre em pontos de contato criados 
entre as membranas para esta finalidade; 
25 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Alguns fosfolipídios sofrem modificações ao chegarem à 
membrana mitocondrial interna, como exemplo, o 
difosfatidilglicerol ou cardiolipina, que resulta da união de 
dois fosfatidilglicerol; 
26 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Alguns fosfolipídios sofrem modificações ao chegarem à 
membrana mitocondrial interna, como exemplo, o 
difosfatidilglicerol ou cardiolipina, que resulta da união de 
dois fosfatidilglicerol; 
27 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Parte das proteínas encontradas nas mitocôndrias são 
produzidas no citosol; 
A mitocôndria possui moléculas de DNA circular dos quais 
são transcritos 13 RNAm, 22 RNAt, 2 RNAr; 
Todas essas moléculas são encontradas na matriz 
mitocondrial; 
Os DNA circulares são aderidos à membrana interna da 
mitocôndria; 
28 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Características do DNAmitocondrial: 
 
 
- Circular e sem histonas; 
- 1 origem de replicação; 
- Gera 22 tipos de RNAt; 
- Pequeno, possui apenas 37 genes; 
- Apresenta uma pequena quantidade de sequencias não-
gênicas (íntrons); 
 
29 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Características do DNA mitocondrial: 
- Os RNAr das mitocôndrias formam ribossomos com 
coeficiente de sedimentação 55S (procariotos – 70S, 
eucariotos – 80S); 
- Existem 4 códons que diferem do DNA nuclear. Os códons 
AGA e AGG, no DNA nuclear correspondem a arginina,no 
DNA mitocondrial correspondem a códon de terminação. 
O códon AUA determina a isoleucina no DNA nuclear, já 
na mitocôndria corresponde a metionina; 
 
30 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
Características do DNA mitocondrial: 
- São transcritos as 2 cadeias de DNA, alguns genes estão 
presentes em uma cadeia, enquanto outros estão são 
transcritos apenas na outra cadeia; 
- As moléculas de RNA que transcrevem o DNA se 
processam enquanto se sintetizam; 
- A mitocôndria possui várias cópias de DNA, enquanto 
que o DNA nuclear só apresentam 2 cópias; 
31 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
As proteínas que são produzidas pela mitocôndria  13 
no total; 
As outras proteínas são sintetizadas nos ribossomos 
citosólicos associados aos ribossomos; 
Enzimas do complexo piruvato desidrogenase; 
ciclo de Krebs; β oxidação dos ácidos graxos; 
algumas enzimas da fosforilação oxidativa; os 
canais iônicos; as permeases; DNA polimerase; 
RNA polimerase; 
32 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
As primeiras células eucariontes seriam anaeróbias; 
 
Quando a atmosfera tornou-se rica em oxigênio 
incorporaram em seus citoplasmas bactérias aeróbias, que 
após mudanças adaptativas converteram-se às 
mitocôndrias atuais; 
33 
REPRODUÇÃO 
MITOCÔNDRIAS 
A simbiose permitiu que as células eucariontes possam 
aproveitar o oxigênio atmosférico para a produção de 
grande quantidade de energia a partir dos alimentos; 
 
Em paralelo, as membranas celulares puderam se 
concentrar em receber e emitir sinais, além de possibilitar 
a entrada e saída de solutos 
34 
35 
METABOLISMO DE 
CARBOIDRATOS 
ENERGIA CELULAR 
Energia  ATP; 
Disponibiliza grande quantidade de energia; 
Utilizada facilmente; 
MITOCÔNDRIAS 
Geração de ATP 
 MITOCÔNDRIAS; 
Mitocôndria: 
- Capta energia nas 
ligações covalentes dos 
alimentos; 
- transfere  ADP 
36 
ENERGIA CELULAR 
ATP é formado na mitocôndria; 
Se difunde pela célula  energia para as atividades 
celulares; 
MITOCÔNDRIAS 
37 
ENERGIA CELULAR 
Alimentos: carboidratos, lipídios, proteínas, minerais, 
água e oxigênio. 
- Sistema digestório  alimentos 
- Sistema respiratório  oxigênio 
MITOCÔNDRIAS 
Parte da energia obtida dos alimentos é convertida para 
calor; 
- 60% da energia é liberada na forma de calor 
- 40% da energia é utilizada para atividades celulares; 
38 
ENERGIA CELULAR 
Energia dos alimentos é extraída por reações de 
oxidação; 
 Resultando sempre na formação de moléculas de água e 
dióxido de carbono; 
Oxidação: 
- Ganho de uma molécula de O (oxigênio); 
- Perda de hidrogênio; 
 
MITOCÔNDRIAS 
Toda reação de oxidação de 
uma molécula resulta em 
redução de outra molécula – 
perda de O ou ganho de H 39 
ENERGIA CELULAR 
Reações de redução e oxidação dos alimentos resulta em 
moléculas intermediárias: 
- Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo – NAD 
 - NAD+ - Oxidada 
 - NADH - Reduzida 
- Flavina Adenina Dinucleotídeo - FAD 
 - FAD+ - Oxidada 
 - FADH - Reduzida 
MITOCÔNDRIAS 
40 
ENERGIA CELULAR 
Degradação dos alimentos é iniciada no Sistema 
Digestório de forma extracelular; 
Na luz do Sistema Digestório  enzimas digestivas; 
- Carboidratos  monossacarídeos (especialmente glicose); 
- Proteínas  aminoácidos; 
- Lipídios  ácidos graxos e glicerol; 
Após absorção pelas células epiteliais do intestino, essas 
moléculas ingressam no sangue chegando a todas as 
células do organismo. 
MITOCÔNDRIAS 
41 
ENERGIA CELULAR 
Para um abastecimento contínuo de energia, as células 
guardam no citosol: 
- Glicose  glicogênio 
- Ácidos graxos  triacilgliceróis; 
Células musculares, hepatócitos e células adiposas se 
destacam nessas funções. 
MITOCÔNDRIAS 
42 
ENERGIA CELULAR – degradação de ácidos graxos 
Os ácidos graxos não são degradados no citosol, apenas 
nas mitocôndrias  β – OXIDAÇÃO; 
Os ácidos graxos são desdobrados até a produção de oito 
ou nove acetilas (COCH3); 
O processo compreende vários ciclos sucessivos: 
- Sete estágios quando se trata de um ácido graxo de 16 
carbonos; 
- Oito estágios quando se trata de um ácido graxo de 18 
carbonos; 
MITOCÔNDRIAS 
43 
ENERGIA CELULAR – degradação de ácidos graxos 
Cada ciclo produz: 
- Grupos acetila (COCH3); 
- Uma molécula de NADH; 
- Uma molécula de FADH2; 
MITOCÔNDRIAS 
As acetilas vão se unir a CoA (Coenzima A)  Acetil CoA 
para ingressarem no ciclo de Krebs; 
No ciclo de Krebs, cada Acetil CoA gera: 
- 1 ATP, 3 NADH e 1 FADH2; 
44 
• Tiólise 
•Desidrogenação 
•Hidratação 
•Oxidação 
FADH2 
NADH 
ENERGIA CELULAR – degradação de ácidos graxos 
MITOCÔNDRIAS 
45 
ENERGIA CELULAR – degradação de ácidos graxos 
MITOCÔNDRIAS 
As gorduras fornecem mais energia que os carboidratos 
pela quantidade de NADH e FADH2 produzidos durante 
a β – oxidação; 
 
Os NADH e FADH2 produzidos são direcionados para a 
Fosforilação Oxidativa ou Cadeia Transportadora de 
Elétrons. 
46 
ENERGIA CELULAR – degradação de aminoácidos 
MITOCÔNDRIAS 
Quando não utilizados para a síntese de proteínas são 
direcionados para a geração de energia; 
Pela ação de enzimas específicas, podem ser convertidos 
em: 
- Piruvato; 
- Grupos acetila; 
- Intermediários do ciclo de Krebs; 
47 
ENERGIA CELULAR – degradação de carboidratos 
MITOCÔNDRIAS 
Glicólise 
Ocorre no citosol; 
Série de reações com a participação de 10 enzimas que 
converte 1 molécula de glicose (6 carbonos) em 2 
moléculas de piruvato (3 carbonos); 
Na primeira etapa desse processo são consumidas 2 
moléculas de ATP; 
No final do processo são produzidas 4 moléculas de ATP; 
48 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
Desta forma, há um saldo de 2 ATPs (um por cada 
piruvato); 
 
Além de ATP, são gerados dois NADH que são 
direcionados para a Cadeia Transportadora de Elétrons; 
 
Já as duas moléculas de piruvato deixam o citosol, entram 
na mitocôndria e são direcionados para o ciclo de Krebs. 
49 
ENERGIA CELULAR – degradação de carboidratos 
Glicólise 
Desta forma, há um saldo de 2 ATPs (um por cada 
piruvato); 
Além de ATP, são gerados dois NADH que são 
direcionados para a Cadeia Transportadora de Elétrons; 
Já as duas moléculas de piruvato deixam o citosol, entram 
na mitocôndria e são direcionados para o ciclo de Krebs. 
50 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
51 
52 
1ª Etapa: 
Fosforilação da glicose 
 A primeira etapa da glicólise consiste na fosforilação da glicose, 
em glicose-6-fosfato, na presença de ATP e da enzima 
hexoquinase que atua tendo como co-factor, o íon Mg2+ 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
53 
2ª Etapa: 
Isomerização da glicose 
 
Nesta etapa da glicólise, a glicose-6-fosfato é isomerizada em 
frutose-6-fosfato, pela enzima glicose-fosfato isomerase. 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
54 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
3ª Etapa:Fosforilação da frutose-6-fosfato 
Na terceira etapa da glicólise, é realizada uma segunda reação de 
fosforilação, em que é adicionado mais uma molécula de fosfato a 
frutose-6-fosfato, pela enzima fosfofrutoquinase, que tem como 
co-factor, o íon Mg2+, gerando a frutose-1,6-difosfato. 
55 
4ª Etapa: 
Quebra da frutose 1,6 - difosfato em duas trioses 
Ação de uma aldolase, a frutose-1,6-difosfato é hidrolisada em 
duas trioses isoméricas: o fosfogliceraldeído e a 
fosfodihidroxiacetona. 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
56 
5ª Etapa: 
Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato 
Esta etapa encerra a única oxidação que ocorre durante a 
glicólise. Realizada na presença de fosfato inorgânico e é 
catalisada por uma desidrogenase que tem a NAD+ como co-
factor. Durante a etapa, a energia liberada pela oxidação é 
transferida para a formação de uma nova ligação fosfato, rica 
em energia. 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
57 
5ª Etapa: 
Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato 
 
À medida que o fosfogliceraldeído for sendo oxidado, a 
fosfodihidroxiacetona transformar-se em fosfogliceraldeído e será 
oxidada. 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
Para cada uma das molécula de glicose que ―entra‖ no 
processo de glicólise, ocorrerá a oxidação de duas moléculas 
de fosfogliceraldeído em ácido difosfoglicérido. 
58 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
6ª Etapa : 
Hidrólise do ácido difosfoglicérido 
Durante esta etapa, a energia liberada pela hidrólise é 
transferida para a síntese de ATP a partir de ADP e de fosfato 
inorgânico. 
59 
Etapa seguintes 
Produção de ácido pirúvico: 
Durante as etapas seguintes, o ácido 3-fosfoglicérico é objeto de 
diversas reações e é transformado, por último, em ácido pirúvico. O 
fenómeno mais significativo é a fosforilação de mais um ADP em 
ATP 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
60 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
Em resumo, para cada molécula de glicose, são produzidas 
duas moléculas de ácido pirúvico. No início do processo, foi 
investida energia (consumiram-se 2 ATP); 
 
No final do processo recuperou-se energia sob a forma de 4 
ATP. O saldo é 2 ATP por molécula de glicose; 
 
São gerados dois NADH que são direcionados para a 
Cadeia Transportadora de Elétrons; 
 
61 
GLICÓLISE 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
62 
63 
ENERGIA CELULAR – degradação de carboidratos 
Ciclo de Krebs 
Ocorrem na matriz mitocondrial 
Consiste de um série de 9 reações químicas, com a ação 
de enzimas específicas; 
64 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
65 
CICLO DE KREBS 
Piruvato Desidrogenase 
- O piruvato (resultante da glicólise) sofre a ação do 
complexo multienzimático Piruvato Desidrogenase, 
resultando em um Acetil CoA; 
 
66 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
67 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
Piruvato Desidrogenase 
- É uma enzima bastante complexa, que contém bastantes 
cofactores: lipoamida, FAD, coenzima A; 
- A hidrólise da ligação tioéster (S-C=O) do acetil-CoA é bastante 
exergônica; 
68 
Piruvato Desidrogenase 
- Essa energia provém da descarboxilação do piruvato (note que 
o piruvato tinha três carbonos e a porção acetil do acetilCoA 
apenas possui dois: o grupo carboxilato migrou como CO2); 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
69 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
Na primeira reação do ciclo de Krebs, o acetil-CoA é 
adicionado a oxaloacetato, dando origem ao citrato, 
numa reação de adição aldólica. 
70 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
O citrato é depois isomerizado a isocitrato. 
Este é então descarboxilado a α-cetoglutarato. 
71 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
Assim como o piruvato, o α-cetoglutarato é um α-cetoácido; 
 
Sua descarboxilação fornece energia suficiente para que se 
forme uma ligação tioéster com a coenzima A; 
 
A enzima responsável é a α-cetoglutarato desidrogenase, 
análoga à piruvato desidrogenase na sua composição e co-
fatores; 
72 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
73 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
A ligação tioéster do succinil-CoA é, como todas as ligações 
tioéster, bastante energética. 
A sua hidrólise vai constituir o único ponto do ciclo de Krebs 
onde ocorre produção direta de ATP (ou equivalente - GTP). 
74 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
O succinato é, tal como o oxaloacetato, um produto com 
quatro carbonos; 
 
A parte final do ciclo de Krebs consiste em regenerar o 
oxaloacetato a partir do succinato; 
 
O succinato é primeiro oxidado a fumarato, pelo complexo 
succinato desidrogenase (também denominado complexo II), 
que se encontra na face matricial da membrana interna da 
mitocôndria; 
75 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
76 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
A hidratação do fumarato produz malato; 
Malato é oxidado a oxaloacetato, completando o ciclo; 
77 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
78 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
O resultado do ciclo de Krebs é portanto: 
Acetil-CoA + oxaloacetato + 3 NAD+ + GDP + Pi +FAD  
oxaloacetato + 2 CO2 + FADH2 + 3 NADH + 3 H+ + GTP 
79 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CICLO DE KREBS 
As moléculas de CO2 formadas durante o ciclo passam para o 
citosol e em seguida para o sangue, que as transporta até os 
pulmões para sua eliminação. 
80 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
O NADH produzido no citosol pela glicólise deve ter acesso à 
CTE para a oxidação aeróbica; 
 
Não há uma proteína transportadora na mitocôndria para 
NADH na MMI; 
 
Somente os elétrons do NADH citosólico são transportados para 
a mitocôndria por um dos vários sistemas de transporte; 
- Circuito do malato-aspartato 
- Circuito do glicerol-fosfato 
81 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CIRCUITO DO MALATO-ASPARTATO 
82 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CIRCUITO DO GLICEROL - FOSFATO 
O glicerol-3-fosfato desidrogenase catalisa a oxidação do 
NADH citosólico pela DHAP para produzir NAD+, o qual 
retorna à glicólise; 
 
Os elétrons do glicerol-3-fosfato são transferidos para a 
flavoproteína-desidrogenase da MMI, formando FADH2, que 
fornece elétrons diretamente para CTE. 
83 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CIRCUITO DO GLICEROL - FOSFATO 
84 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
Por meio da fosforilação oxidativa, que as células eucarióticas 
têm sua maior fonte de ATP; 
 
Nesse processo o ATP é formado a partir de ADP e Pi ; 
 
O ATP é um transdutor energético universal dos sistemas vivos, 
utilizado na maioria das reações dependentes de energia; 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
85 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
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METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Sugere-se  molécula de ATP é sintetizada e desfosforilada 
mais de 3.000 vezes (dependendo do indivíduo) a cada 24 
horas; 
 
Esse suprimento se dá na maior parte na membrana 
mitocondrial, e é realizado por dois sistemas acoplados: a 
cadeia mitocondrial transportadoras de elétrons e a fosforilação 
oxidativa. 
87 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Os carreadores que transportam os elétrons a partir do NADH 
e FADH2 até O2 estão associados a membrana mitocondrial 
interna; 
 
Alguns desses centros redox são móveis e outros são proteínas 
integrais de membrana; 
88METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 A oxidação de NADH e FADH2 é promovida pela cadeia de 
transporte de elétrons: 
 
- Os elétrons são carreados do Complexo I e do complexo II para 
o III pela coenzima Q 
 
- Do complexo III para o IV pelo citocromo C 
89 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Moléculas transportadoras: 
- Flavoproteínas (coenzima flavina); 
 
- Citocromos , envolvidos nas cadeias de tranporte de elétrons: cit 
b, cit c1, cit c, cit a, cit a3; 
 
 
- Ubiquinonas ou coenzima Q, transportador não protéico; 
90 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Transporte de elétrons: 
- Os elétrons energéticos do NADH passam para a CTE; 
91 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Transporte de elétrons: 
- Os elétrons energéticos do NADH passam para a CTE; 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
92 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Complexo I (NADH-Coenzima Q oxidorredutase) 
 
O complexo I transfere elétrons a partir do NADH para a CoQ; 
 
É o maior complexo protéico na MMI, com 43 polipeptídeos; 
 
Ele contém uma molécula de flavina mononucleotídeo (FMN) e 
seis a sete grupos ferro-enxofre que participam no transporte 
de elétrons; 
93 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Os grupos ferro-enxofre estão presentes como grupos prostéticos 
de proteínas ferro-enxofre, e podem sofrer oxidação e redução 
de um elétron; 
94 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Complexo I (NADH-Coenzima Q oxidorredutase) 
O NADH participa apenas em reações que envolvem a 
transferência de 2 elétrons; 
95 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Complexo I (NADH-Coenzima Q oxidorredutase) 
 
A FMN e a CoQ podem transferir um ou dois elétrons por vez, 
proporcionando a formação de um conduto de elétrons entre o 
doador de dois elétrons, o NADH e os aceptores de um elétron, 
os citocromos. 
96 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Translocação de prótons 
 
A medida que os elétrons são transferidos, quatro prótons são 
translocados da matriz para o espaço intermembrana – 
Bomba de Prótons. 
 
97 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Translocação de prótons 
98 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Complexo II (Succinato-Coenzima Q oxidorredutase) 
- Contém a enzima do ciclo do ácido cítrico, a succinato 
desidrogenase e três outras pequenas subunidades hidrofóbicas que 
transferem elétrons do succinato à CoQ 
 
- Seus grupos redox incluem o FAD ligado covalentemente à 
succinato-desidrogenase para o qual os elétrons são inicialmente 
transferidos; 
99 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Complexo II (Succinato-Coenzima Q oxidorredutase) 
100 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Complexo III (Coenzima Q-Citocromo c oxidorredutase) 
 - Transfere elétrons da CoQ reduzida para o citocromo c1 a partir 
de um centro [2Fe-2S], e para o citocromo b 
101 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Complexo III (Coenzima Q-Citocromo c oxidorredutase) 
- O Complexo III catalisa a transferência de elétrons CoQH2 para 
citocromo c com o transporte de prótons da matriz para o 
espaço intermembranoso; 
102 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Complexo III (Coenzima Q-Citocromo c oxidorredutase) 
- Complexo IV oxida o citocromo c e reduz o O2 . 
 
- É neste complexo proteico que ocorre a catálise e a 
transferência de 4 elétrons do citocromo c até o oxigênio 
molecular para formar água. 
 
- O citocromo c oxidase também transloca dois prótons da matriz 
para o espaço intramembranar. Esse mecanismo não esta bem 
esclarecido nesta fase. 
 
103 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Teoria quimiosmótica ou propulsora de prótons 
- O transporte de elétrons e a síntese de ATP estão acoplados pelo 
gradiente eletroquímico através da MMI; 
 
- A energia livre do transporte de elétrons pela cadeia 
mitocondrial leva ao bombeamento de H (prótons) da matriz 
para o espaço intermembrana, estabelecendo um gradiente 
eletroquímico de H (força próton-motiva) através da 
membrana mitocondrial interna; 
104 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Teoria quimiosmótica ou propulsora de prótons 
- Acoplamento do transporte mitocondrial de elétrons e a síntese 
de ATP (teoria quimiosmótica); 
 
- O transporte de elétrons movimenta os prótons da matriz 
mitocondrial para o espaço intermembranas estabelecendo um 
gradiente eletroquímico de prótons através da membrana 
mitocondrial interna; 
105 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Teoria quimiosmótica ou propulsora de prótons 
- O retorno dos prótons para a matriz via F0—F1 (ATP-sintase) e a 
geração de ATP; 
- A energia também é utilizada na translocação do Ca2+. 
106 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Síntese de ATP 
- A síntese do ATP na mitocôndria é catalisada pelo complexo 
ATP—sintase bombeadora de prótons encontrada na MMI; 
107 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Síntese de ATP 
108 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Síntese de ATP 
- A formação e a liberação de ATP ocorre em três etapas: 
1. Uma molécula de ADP e uma molécula de P ligam-se ao sítio 0 
(aberto); 
 
2. A passagem de prótons para o interior através da MMI causa 
mudanças na conformação dos sítios catalíticos; 
 
3. 0 ATP é liberado do sítio aberto; 
109 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
 (CRISTAS MITOCONDRIAIS) 26 ATP 
110 
111 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Fermentação Láctica 
112 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
Fermentação 
Alcoólica