Aula10_degradacao_carboidratos2014_2

Prévia do material em texto

DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DE 
CARBOIDRATOS 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZONIA - UFRA 
INSTITUTO SOCIOAMBIENTAL E DE RECURSOS HIDRICOS – ISARH 
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA 
Profa. Joanne Moraes de Melo Souza 
2014 
SUMÁRIO 
INTRODUÇÃO: Destinos do piruvato e catabolismo 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
OXIDAÇÃO DO PIRUVATO 
CICLO DE KREBS 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS (C.T.E.) 
 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
RENDIMENTO 
2 
GLICÓLISE 
2 Moléculas de ATP (ΔG’ º= 2 (30,5) = +61,0 kJ/mol 
2 Moléculas de NADH (reduzido) 
2 Moléculas de Piruvato (ΔG’ º= -146kJ/mol 
ΔG’°s = -85 kJ/mol (exergônica); 
 
Glicose + 2NAD+ + 2Pi + 2ADP 2Piruvato + 2NADH+2H
+ + 2ATP + 2H2O 
 
ΔG’° = variação de energia livre padrão aparente; 
OCORRE NO CITOSOL DAS CÉLULAS; 
 REAÇÃO GLOBAL: 
RENDIMENTO: 
3 
DESTINOS DO PIRUVATO 
4 
CATABOLISMO DE BIOMOLÉCULAS 
5 
Respirar é muito mais que inspirar O2 e expirar CO2. 
A respiração celular é um processo de extração de energia 
dos compostos orgânicos (carboidratos e lipídios) 
produzindo CO2, H20 e gerando energia (ATP) para as 
células. 
6 
A respiração celular ocorre nas mitocôndrias. 
ATP 
E pode ser representada como: 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 
7 
Membrana Interna: 
•Impermeável a pequenas moléculas e íons, incluindo H+ 
•Transportadores de elétrons (Complexo I-IV - CTE) 
•ATP-sintase 
Matriz: 
•Complexo piruvato-desidrogenase 
•Enzimas do Ciclo de Krebs; 
•Enzimas β-oxidação e AA 
MITOCÔNDRIAS 
8 
Em organismos aeróbicos, glicose e outros 
açúcares, ácidos graxos e a maioria dos 
aminoácidos são no final oxidados a CO2 e 
H2O pelo ciclo de Krebs e pela cadeia 
respiratória. Porém, para entrarem no ciclo 
de Krebs, os esqueletos carbônicos dos 
açúcares e ácidos graxos são convertidos 
em acetil-CoA. 
9 
OXIDAÇÃO DO PIRUVATO 
 Matriz Mitocondrial 
 Complexo enzimático Piruvato-desidrogenase (E1+E2+E3) 
 Piruvato é convertido de forma irreversível a acetato ativado 
para entrar no ciclo de Krebs ; 
Descarboxilação 
Oxidativa 
 e desidrogenação 
10 
 Ciclo do ácido cítrico ou ciclo dos ácidos 
tricarboxílicos; 
 Matriz da mitocôndria. 
 Rota Central para recuperação de energia de 
diversos compostos orgânicos: glicose, ácidos graxos e 
aminoácidos; 
 Intermediários de várias rotas biossintéticas; 
 8 reações de oxidação do acetil produzindo CO2 e 
armazenando a energia na forma de NADH e FADH2; 
CICLO DE KREBS 
11 
 Hans Krebs bioquímico alemão 
(Hamburgo), Oxford começou a estudar o 
ciclo do ácido cítrico em 1930; 
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953 was 
divided equally between Hans Adolf Krebs "for his 
discovery of the citric acid cycle" and Fritz Albert 
Lipmann "for his discovery of co-enzyme A and its 
importance for intermediary metabolism“. 
12 
O CICLO DE 
KREBS 
13 
1. FORMAÇÃO DO CITRATO 
14 
 Condensação do acetato com oxaloacetato em citrato 
(irreversível). 
2. FORMAÇÃO DO ISOCITRATO VIA CIS-ACONITATO 
15 
 Formação reversível de citrato a isocitrato via intermediário cis-
aconitato ; 
3. OXIDAÇÃO DO ISOCITRATO 
16 
 Descarboxilação oxidativa dependente do NAD+ a α-
cetoglutarato (5C) e CO2. Irreversível. 
 
 4. OXIDAÇÃO DO α-CETOGLUTARATO 
17 
Descarboxilação do α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2 
(irreversível). 
 5. CONVERSÃO DO SUCCINIL-COA A SUCCINATO 
18 
A enzima que catalisa a reação rompe a Ligação tioéster 
e produz GTP ou ATP; 
 6. OXIDAÇÃO DO SUCCINATO (INIBIDOR MALONATO): 
19 
7. HIDRATAÇÃO DO FUMARATO A MALATO : 
20 
8. REGENERAÇÃO DO OXALOACETATO: 
21 
22 
RENDIMENTO DO CICLO DE KREBS 
 3CO2 (x2) = 6 moléculas de CO2 
 3NADH (x2) = 6 moléculas de NADH (2,5ATP) 
 1FADH2 (x2) = 2 moléculas de FADH2 (1,5 ATP) 
 1ATP ou GTP (x2) = 2 ATP ou GTP 
1 GLICOSE = 2 PIRUVATOS = 2 ACETIL 
TOTAL : 30-32 ATP (x 30,5 = 976 kJ/mol) 
34% da oxidação completa da glicose 
RENDIMENTO DA RESPIRAÇÃO CELULAR 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO: 
6 moléculas de CO2 
6 moléculas de NADH (2,5 ATP ) = 15 ATP 
2 molécula de FADH2 (1,5 ATP) = 3,0 ATP 
2 molécula de ATP ou GTP 
GLICÓLISE : 
 2 ATP 
 2 NADH (3 ou 5 ATP ) 
Oxidação do Piruvato a Acetil-CoA: 
 1CO2 
 2 NADH (2,5 ATP) = 5 ATP 
24 
RESPIRAÇÃO CELULAR X FERMENTAÇÃO 
25 
RESPIRAÇÃO CELULAR X FERMENTAÇÃO 
FERMENTAÇÃO: 
 2 ATP / glicose. 
 
 
RESPIRAÇÃO CELULAR: 
 30 ou 32 ATP /glicose. 
26 
REGULAÇÃO DA VELOCIDADE DO 
CICLO DE KREBS 
 Disponibilidade de substratos 
 Inibição pelos produtos acumulados: ATP, 
NADH e acetil-CoA 
 Inibição alostérica por retroalimentação ou 
feedback das enzimas que catalisam reações 
iniciais do ciclo; 
27 
28 
REGULAÇÃO DO CICLO DE KREBS 
29 
REGULAÇÃO DO 
CICLO DE KREBS 
30 
O CICLO DE KREBS É UMA VIA ANFIBÓLICA 
(catabolismo e anabolismo); 
OUTRAS FUNÇÕES 
DO CICLO DE 
KREBS 
31 
Estágio final da degradação oxidativa de carboidratos, 
gorduras e aminoácidos em organismos aeróbios: 
respiração celular; 
Ocorre nas cristas mitocondriais; 
Transferência de elétrons e H+ do NADH e FADH2 para o 
aceptor final o O2 (redução) produzindo H2O e ATP; 
A Cadeia respiratória ou Cadeia Transportadora de 
Elétrons ocorre junto com o processo de fosforilação 
oxidativa. 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
32 
NAD+ 
Flavoproteínas 
Ubiquinonas (coenzima Q) 
Citocromos e 
Proteínas ferro-enxofre; 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
33 
TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS, H+ (H++E-) E ÍONS HIDRETOS (:H-
) DO NADH E FADH2 PARA CARREGADORES DE ELÉTRONS DA 
CADEIA RESPIRATÓRIA OU CTE. 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
• Os elétrons e H+ são transportados pelos carregadores 
que atuam como um complexo multienzimático dentro da 
membrana interna da mitocôndria até o O2 . 
34 34 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
35 
SÍNTESE DE ATP: 
 
Para cada par de elétrons transferido para o O2: 
 quatro prótons (H+) são bombeados para fora da 
matriz mitocondrial pelo complexo I 
 quatro pelo Complexo III 
 e dois pelo Complexo IV 
 
Um total de 10H+ são bombeados para fora da matriz 
mitocondrial; 
 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
36 
 NADH fornece energia para a formação de cerca de 
2,5 moléculas de ATP e FADH2 para 1,5 ATP; 
 
 Gradiente de pH (ΔpH) ↑ acidez fora da matriz; 
 
 Gradiente de voltagem (diferença de cargas 
elétricas) ↑ positivo externamente; 
 
 Impulsiona a síntese de ATP pela ATP-sintase a 
partir de ADP+Pi. 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
37 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
38 
SÍNTESE DE ATP: Modelo quimiosmótico 
• Força próton-motriz (acumula); 
• H+ fluem de volta a matriz através de um canal 
proteico associado a ATP-sintase; 
• Impulsiona a síntese de ATP a partir de ADP+Pi 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
39 
As diversas etapas na via da redução do O2 em 
mitocôndrias têm o potencial para a produção de 
radicais livres ou espécies reativas de oxigênio 
(EROS) que podem reagir com lipídios de 
membranas, enzimas, ácidos nucleicos 
danificando-os. 
ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO 
40 
Superóxidos: O2
- 
ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO 
41 
Hidroxil: OH 
Peróxido de Hidrogênio: H2O2 
Enzimas protetoras 
ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO 
42 
PROTEÇÃO DAS CÉLULAS: 
 
 Antioxidantes: capacidade de anular a ação desses 
radicais livres. Ex.: Vitamina C, Vitamina E, Vitamina A, 
Licopeno, Betacaroteno, Isoflavonas, ômega 3, selênio,zinco etc. 
ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO 
43 
PROTEÇÃO DAS CÉLULAS: 
 Enzimas celulares: peroxidases, superóxido-
dismutase; 
CONSIDERAÇÕES FINAIS: 
DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DE CARBOIDRATOS 
GLICÓLISE 
CICLO DE KREBS 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
(ATP) 
Obrigad
a!!! 
45