Aula 3 ciclo de krebs

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Aula 3 
Profa Susan Michelz Beitel 
Ciclo de krebs (ou Ciclo do Ácido cítrico) e 
cadeia transportadora de elétrons 
 
Respiração celular 
Respiração celular 
3 estágios principais 
 
 Segundo: os grupos acetil entram no ciclo do ácido cítrico, e são oxidados a 
CO2; a energia liberada é conservada nos transportadores de elétrons reduzidos 
NADH e FADH2. 
 
 Terceiro: NADH e FADH2 são oxidadas, doando prótons (H+) e elétrons. 
 
 Os elétrons são transferidos ao O2 por meio de uma cadeia transportadoras de 
elétrons. Grande quantidade de energia liberada é conservada na forma de ATP, 
por um processo chamado de fosforilação oxidativa. 
 Primeiro: moléculas 
combustíveis orgânicas (glicose, 
ácidos graxos e aminoácidos) são 
oxidadas para produzirem acetil-
CoA. 
 
Respiração celular 
3 estágios principais 
Ciclo de Krebs 
 Rendimento de ATP= 2 (um por Piruvato) 
 
 Oxidação de matéria orgânicas: corpos cetônicos, carboidratos, 
aminoácidos, ácidos graxos 
 
 Retira elétrons desses compostos orgânicos e passa pro NAD+ e pro 
FAD+, que se convertem em NADH e FADH2 
 
 NADH e FADH2 vão levar esses elétrons para a cadeia respiratória, com 
a energia desses elétrons serão produzidos ATPs 
 
 Levando em consideração a relação indireta do ciclo de Krebs (geração 
de NADH e FADH2) é responsável por gerar 95% da energia em uma 
célula. 
 
Ciclo de Krebs 
 De Piruvato a Acetil-CoA ainda não é ciclo de Krebs 
 
De Piruvato a Acetil-coA 
 Descarboxilação oxidativa: a saída do CO2 gera energia para a 
entrada da Coenzima. 
 Os Hs provém de compostos intermediários formados nesta 
reação (3 etapas). 
Reações do ciclo do ácido cítrico 
 A energia proveniente da saída da CoA é utilizada para unir as 
moléculas de Acetil (2C) e Oxalacetato (4C), formando o 
Citrato (6C). 
Formação do Isocitrato 
 No início, o CO2 saiu para permitir a entrada da CoA. 
 
 A saída da CoA libera energia para que o Acetil e Citrato se juntem 
formando uma molécula mais energética, com maior número de carbonos. 
 
 Citrato é convertido em Aconitato que por sua vez será convertido em 
Isocitrato. 
Formação de Isocitrato e saída de CO2 
Objetivo: 
retirar o CO2 
do Citrato 
(porque nesta 
reação é 
formado um 
NADH) 
• OH não permite que o 
CO2 saia 
 
• OH é retirado na forma de 
H2O formando Aconitato 
 
• H2O retorna em outra 
posição formando 
Isocitrato 
 
• Com a mudança de posição 
do OH, o CO2 poderá sair 
da molécula (próxima 
reação) 
 
Formação do α-cetoglutarato 
 Objetivo: saída do CO2 e produção de NADH. 
Formação do α-cetoglutarato 
 Descarboxilação: saída do CO2 
 Hidrogênios são liberados formando NADH 
 NADH futuramente irá transportar esses elétrons para 
movimentar a cadeia transportadora e elétrons geração de ATPs 
Formação de Succinil CoA 
 Saída de um CO2 e entrada de uma CoA 
Formação de Succinil CoA 
 A saída do grupo CO2 torna possível a entrada da Conzima A 
 Formação de NADH (que vai para cadeia transportadora de elétrons) 
 O H retirado do α-cetoglutarato (aasinalado em azul) é reposto pela 
CoA 
Formação do Succinato 
Formação do Succinato 
 A célula investe na inserção de uma CoA na molécula a fim 
de construir uma molécula carregada de energia. 
 Quando o CoA sai libera energia necessária para ligar um Pi 
que estava solto no meio em um GDP, transformando-o em 
GTP. 
 GTP doa um P para um ADP formando ATP. 
 
Recapitulando... 
Formação do Fumarato 
Formação do Fumarato 
 2 H do Succinato são doados para o FAD formando FADH2. 
 FADH2 também leva elétrons para a cadeia transportadora de elétrons. 
 O NADH carrega um par de elétrons mais rico em energia do que o par 
de elétrons carregado pelo FADH2. 
 Porque não é formado NADH? 
 Esta reação não gera energia suficiente para gerar NADH. 
 
 
Formação do Malato 
 As próximas duas reações vão acontecer para regenerar o 
Oxalacetato, fechando o ciclo. 
 
Formação do Malato 
 Entrada de uma molécula de água transformando o Fumarato em 
Malato. 
Restauração do Oxalacetato 
Restauração do Oxalacetato 
 Saída de dois Hs transformando o Malato em Oxalacetato 
 Formação de NADH e H+. 
Saldo do Ciclo do Ácido Cítrico 
 Do Piruvato até o fim do ciclo houve a produção de: 
 
 4 NADH, 1 FADH2 e 1 ATP. 
 
 Tudo aconteceu em dobro, pois a glicólise gerou 2 moléculas de 
Piruvato, então: 8 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP. 
 
 
Ciclo do Ácido Cítrico e Cadeia 
transportadora de elétrons 
 Função do NADH e FADH2 é levar elétrons para a cadeia respiratória. 
 A cadeia respiratória vai produzir ATP usando esses elétrons. 
Cadeia transportadora de 
elétrons 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do NADH 
 Onde isso acontece? Membrana interna da mitocôndria 
(cristas mitocondriais) 
CoQ10 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do NADH 
 NADH transfere seus elétrons para o complexo I; 
 Complexo 1 bombeia 4 H+ para dentro da mitocôndria; 
 Elétrons são atraídos pelo O2 (proveniente da respiração) passando por todos os 
complexos. 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do NADH 
 Elétrons são atraídos pelo O2 passando pelos complexos; 
 No complexo III gera energia para bombear mais 4H+; 
 No complexo IV já existe menos energia e são bombeados apenas 2H+. 
 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do NADH 
 Os elétrons finalmente encontram o O2 e formam H2O, que é utilizada pela 
célula; 
 O O2 foi o último a receber elétrons, por isso se diz que o O2 é o aceptor final 
de elétrons. 
 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do NADH 
 H+ bombeados para fora fazem com que o interior fique negativo; 
 A energia gerada por esses gradientes é suficiente para impulsionar os prótons de 
volta à matriz mitocondrial; 
 Quando um H+ passa pelo carreador fosfato um Pi passa junto 
 3 H+ passam pela ATP sintase fazendo ela girar e juntar ADP +Pi= ATP 
Membrana 
externa 
Membrana 
interna 
Mitocôndria 
Geração de energia 
Hidrelétrica água 
faz girar uma turbina e 
produz energia 
elétrica 
O movimento dos H+ 
fazem a ATP sintase girar e 
produzir energia química 
na forma de ATP 
Fosforilação oxidativa 
Entenda: 
 Quando você come seu corpo transforma os 
alimentos em NADH e FADH2 ricos em 
elétrons 
 
 Que vão para mitocôndria 
 
 Na mitocôndria esses elétrons são utilizados 
para gerar ATP 
 
 Que é a energia necessária para o 
funcionamento do organismo 
 
 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do NADH 
 Para cada NADH serão 
produzidos 2,5 ATPs 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do FADH2 
 Complexo II participa da reação 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do FADH2 
 Elétrons são atraídos pelo O2 bombeando H+ para o lado da 
membrana externa da mitocôndria 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do FADH2 
 H+ são atraídos novamente para o dentro trazendo Pi e 
girando a ATPsintase = formação de ATP 
Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia 
Respiratória - Geração de ATP a partir do FADH2
 Rendimento: 
Para cada FADH2 serão 
produzidos 1,5 ATPs 
Cadeia Respiratória 
Cadeia 
Respiratória 
Contabilizando 
 A partir de uma glicose são gerados 32 ATPs 
Custos a serem considerados 
Entrada do Pi no Ciclo do ácido cítrico 
 Na etapa de formação de ATP para que um Pi entre na mitocôndria um 
H+ é utilizado 
 Menos um H+ que poderia ser utilizado na síntese de ATP na cadeia 
respiratória (2Hs, um de cada Piruvato) 
 
 
Custos a serem considerados 
Ciclo do ácido cítrico 
 Cada NADH bombeia 10H+ = 100H+ 
 Cada FDH2 bombeia 6H+ = 12 
 -2 H+ desviados para trazer Pi no ciclo de Krebs = 110 H+ disponíveis 
para produzir ATP 
Custos a serem considerados 
Entrada de 2 NADH produzidos pela Glicólise no 
citosol 
 NADH não é capaz de entrar sozinho na mitocôndria 
Custos a serem considerados 
Entrada de 2 NADH produzidos pela Glicólise no citosol 
 Circuito Malato  Aspartato 
 NADH produzido na glicólise não é capaz de entrar na 
mitocôndria 
 Os Hs são transferidos para o Malato e ele entra na 
mitocôndria 
Custos a serem considerados 
Entrada de 2 NADH produzidos pela Glicólise no citosol 
 Malato carrega os elétrons do NADH pra dentro da mitocôndria 
 Na mitocôndria o NADH é regenerado na conversão de Malato para 
Oxalacetato 
 Para o Aspartato sair da célula é necessário a entrada de 1H+ 
 Isso acontece duas vezes porque a glicólise gera 2 NADH 
 Menos dois H+ que poderia fazer parte da síntese de ATP 
 
Saldo líquido de ATP 
 São necessários 4 H+ para gerar um ATP 
 Cadeia respiratória produzirá 27 ATPs (descontando-se os custos) 
 A partir de uma glicose, descontando-se os custos apresentados, o 
saldo liquido de ATP é de 31. 
Custo e Saldo 
Custos a serem 
considerados 
4H+ 
Questões para estudo 
 Por que as coenzimas NADH e FADH2 precisam liberar seus elétrons na 
cadeia respiratória? 
 Na respiração celular, qual a etapa onde há a maior produção de energia? 
 Em que organela ocorre a maior parte da produção de ATP na célula? 
 Quem é o aceptor final de elétrons na última etapa da respiração celular? 
 Como ocorre a síntese de ATP pela ATP sintase na etapa final da cadeia 
respiratória? 
 Descreva o que acontece com o piruvato após a glicólise até a produção de 
ATP na fosforilação oxidativa da cadeia respiratória. 
 Quantos prótons são bombeados a partir de um NADH e um FADH2?