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* Profª Carolina Lima * Respiração Celular Aeróbica Caso da glicose: C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 30 ATP Dividido em 3 estágios: Produção de Acetil-CoA Ciclo de Krebs Cadeia transportadora de e- * ETAPAS GLICÓLISE (CITOSOL) CICLO DE KREBS (MATRIZ MITOCONDRIAL) CADEIA RESPIRATÓRIA (CRISTAS MITOCONDRIAIS) * MITOCÔNDRIA Citoplasma Ciclo do Ácido Cítrico Cadeia transportadora de Elétrons * Glicólise Ocorre no citoplasma e consiste na quebra parcial da molécula de glicose, produzindo duas moléculas de ATP, liberando duas moléculas de ácido pirúvico que serão utilizadas na próxima etapa. A transformação da glicose em piruvato é um processo anaeróbico; Só produz 2 ATP, a maior parte é gerada pelo processo aeróbico; Oxidação completa do piruvato a CO2 e H2O. C6H12O6 + 2ADP + 2Pi + 2 NAD = 2C3H4O3 + 2ATP + 2NADH Equação geral da glicólise: * CICIO DE KREBS (Ciclo do ácido cítrico ou tricarboxílico) O ácido pirúvico produzido na glicólise penetra na matriz mitocondrial reagindo com CoenzimaA produzindo acetilCoA . Funções: Junção metabólica central da célula; Fonte importante de precursores; Oxaloacetato é um importante precursor da glicose; Reações de oxiredução que libera elétrons que irão impulsionar a síntese de ATP; ELO DE LIGAÇÃO ENTRE GLICÓLISE E CICLO DE KREBS * Reação preparatória do Ciclo de Krebs: formação de Acetil-CoA Piruvato desidrogenase (PDH) (um complexo multienzimático de três enzimas) Coenzima A (CoA-SH) + CO2 NAD+ NADH Reação de descarboxilação oxidativa Coenzimas: TPP (tiamina pirofosfato, derivado da vit. B1) FAD NAD Coenzima A - Lipoato Piruvato + CoA + NAD+ Acetil-CoA + CO2 + NADH + H+ CO2 * Etapas da transformação do piruvato em acetil-CoA Complexo da Piruvato desidrogenase: 3 enzimas Piruvato desidrogenase (E1) - descarboxilação oxidativa do piruvato; Di-hidrolipoil transacetilase (E2) - transferência do Acetil para a CoA; Di-hidrolipoil desidrogenase (E3) – regeneração da forma oxidada da lipoamida. 5 coenzimas Tiamina pirofosfato (TPP); Flavina adenina dinucleotídeo (FAD); Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD); Coenzima A; Lipoato. * Mecanismo de ação do complexo piruvato desidrogenase * O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO POSSUI OITO PASSOS 1) Formação do citrato Reação de condensação: Consiste na transferência do grupo acetil da CoA para o oxaloacetato para formar CITRATO, sendo a CoA liberada. Citrato sintase (enzima condensadora). * 2) Formação do isocitrato via cis-aconitato Tem como única finalidade transferir o OH do carbono 3 do citrato para o carbono 4, formando Isocitrato. Aconitase. * 3) Oxidação do isocitrato à ɑ-cetoglutarato e CO2 Formação do 1º NADH * 4) Oxidação do ɑ-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2 Complexo da α-cetoglutarato desidrogenase: 3 enzimas ɑ-cetoglutarato desidrogenase (E1); Di-hidrolipoil transacetilase (E2); Di-hidrolipoil desidrogenase (E3). 5 coenzimas Tiamina pirofosfato (TPP); Flavina adenina dinucleotídeo (FAD); Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD); Coenzima A; Lipoato. Formação do 2º NADH * Comparação das reações catalisadas pelos complexos das desidrogenases Piruvato + CoA + NAD+ acetil-CoA + CO2 + NADH ɑ-Cetoglutarato + CoA + NAD+ Succinil-CoA + CO2 + NADH Complexo da piruvato desidrogenase Complexo da α-cetoglutarato desidrogenase Observe que: Ambas as reações incluem a descarboxilação de um alfa-cetoácido e a formação subsequente de uma ligação tioester com a CoA que tem alto potencial de transferência. * 5) Conversão do succinil-CoA em succinato Primeira e única reação que produz ATP; A hidrólise da porção CoA do Succinil-CoA libera energia que é utilizada na síntese de ATP. * Reação da succinil-CoA sintetase * 6) Oxidação do succinato a fumarato 7) Hidratação do fumarato para produzir malato Formação do 1º FADH2 * 8) Oxidação do malato a oxaloacetato Formação do 3º NADH Como o OXALOACETATO é sempre regenerado ao final de cada volta, O CICLO de KREBS pode oxidar Acetil-CoA continuamente. * As reações do Ciclo do Ácido Cítrico * Produtos de uma volta do Ciclo do Ácido Cítrico 3 NADH 1 FADH2 1 GTP * Complexo piruvato-desidrogenase: Piruvato + CoA-SH + NAD+ Acetil-CoA + NADH + CO2 Ciclo do ácido cítrico: Acetil-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi+ 2H2O 2CO2 + CoA-SH + 3NADH + FADH2 + GTP Eventual produção de ATP a partir de piruvato (via fosforilação oxidativa): 4 NADH = 10 ATP (2,5 ATP por cada NADH) 1 FADH2 = 1,5 ATP (1,5 ATP por FADH2) 1 GTP = 1 ATP TOTAL: 12,5 ATPs por piruvato ou 25 ATPs por molécula de glicose Balanço do Ciclo de Krebs * GLICOSE PIRUVATO E tem mais!!!: - 2 ATP produzidos na glicólise - 2 NADH produzidos na glicólise (= 5 ATPs) Somando a glicólise: 32 ATPs por molécula de glicose oxidada!!! Rendimento Energético da oxidação completa da glicose * Importante: Um alto valor da relação [ATP]/ [ADP] ou da relação [NADH]/ [NAD+] INIBE o ciclo de Krebs Regulação do Ciclo de Krebs Enzimas reguladoras: Citrato sintase, Isocitrato desidrogenase e o complexo alfa-cetoglutarato desidrogenase * Oxaloacetato Citrato -cetoglutarato Succinil-CoA PIRUVATO Acetil CoA Aminoácidos (aspartato) Aminoácidos (Glutamato) Porfirinas Ciclo de Krebs como via anfibólica Glicose Fumarato Tirosina Fenilalanina Isoleucina Metionina Valina Fosfoenolpiruvato Ácidos Graxos * Papel do Ciclo do Ácido Cítrico no Anabolismo Reações ANAPLERÓTICAS: Repõem os intermediários do ciclo do ácido cítrico * Ciclo do Ácido Cítrico O papel chave das vitaminas Quatro vitaminas solúveis do complexo B têm papéis precisos no funcionamento do ciclo do ácido cítrico. Riboflavina na forma flavina adenina dinucleotídeo (FAD), um cofator no complexo a-cetoglutarate desidrogenase e na sucinato desidrogenase; Niacina na forma nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD), a coenzima para três desidrogenases no ciclo, isocitrate desidrogenase, a-cetoglutarato desidrogenase e malato desidrogenase; Tiamina (vitamina B1) como tiamina pirofosfato (TPP), a enzima para a descarboxilação na reacção da piruvato desidrogenase e da α-cetoglutarate desidrogenase; Ácido pantotênico como parte da coenzima A, o cofator ligado aos resíduos do ácido carboxílico “ativo” tal como o acetyl-CoA e o succinyl-CoA. * Ciclo do Ácido Cítrico Sumário 1.- O Ciclo do Ácido Cítrico é a via final para a oxidação dos carboidratos, lipídeos e proteínas. Ele catalisa a combinação do seu Acetil-CoA metabólico comum com o oxaloacetato para formar o citrato. Por séries de desidrogenações e decarboxilações, o citrato é degradado, libertando coenzimas reduzidas e 2CO2 e regenerando o oxaloacetato. 2.- As coenzimas reduzidas são oxidadas pela cadeia respiratória com libertação de ATP. Assim, o Ciclo é o maior caminho para a geração de ATP e está localizado na matriz da mitocôndria adjacente às enzimas da cadeia respiratória e da fosforilação oxidativa. 3.- O Ciclo do Ácido Cítrico é anfibólico, uma vez que tem outras funções metabólicas além da oxidação. Ele intervém na gliconeogênese, transaminação, deaminação e síntese de ácidos graxos.
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