ESTUDO DIRIGIDO DE METABOLISMO AERÓBICO

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ESTUDO DIRIGIDO DE METABOLISMO AERÓBICO:
CICLO DE KREBS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
1. Que classe de biomoléculas pode ser utilizada para a produção de ATP em anaerobiose? E em aerobiose?
Em anaerobiose, somente os carboidratos podem ser utilizados como combustíveis para a produção de ATP, enquanto que, em aerobiose, tanto carboidratos, quanto lipídeos e proteínas podem ser oxidados para a produção de energia.
2. Quais são as vias metabólicas do metabolismo oxidativo (aeróbico)?
O metabolismo aeróbico de carboidratos inicia-se com a glicólise, e é seguido pelas vias específicas do metabolismo aeróbico, que são o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa.
3. Qual o papel da mitocôndria na célula?
A mitocôndria é a usina de força da célula! É nela que é produzido grande parte do ATP celular pelas vias do metabolismo aeróbico (ciclo de Kresbs, transporte de elétrons e fosforilação oxidadtiva).
4. Descreva a morfologia da mitocôndria:
A mitocôndria é uma organela celular de formato ovalado e apresenta duas membranas, uma externa e lisa, e uma interna e cheia de invaginações denominadas cristas mitocondriais. A membrana interna divide a mitocôndria em dois compartimentos, o espaço intermembrana e a matriz mitocondrial.
5. Uma célula que não contenha mitocôndrias apresenta metabolismo aeróbico?
Não, sem mitocôndria não há metabolismo aeróbico!
6. Cite exemplo de uma célula que não contém mitocôndria:
Os glóbulos vermelhos do sangue (hemácias) têm como função transportar oxigênio e não possuem mitocôndrias, ou seja, assim essas células não consomem o oxigênio que devem transportar. Portanto, para obter energia, as hemácias realizam o tempo todo metabolismo anaeróbico (fazem fermentação láctica o tempo todo).
7. Qual o destino do piruvato em aerobiose?
Em aerobiose, o piruvato é transportado para a mitocôndria, onde será completamente degradado. Inicialmente, o piruvato sofre uma descaboxilação, gerando acetil-CoA, o qual entra no ciclo de Krebs para a produção de energia (lembrar que os NADH e FADH gerados no ciclo de Krebs vão doar seus hidrogênios para o oxigênio e, assim, a célula produzirá ATP).
8. Onde ocorre a descarboxilação do piruvato? Que enzima catalisa essa reação?
O piruvato é descarboxilado na matriz mitocondrial em reação catalizada pela piruvato desidrogenase.
9. E quais são os produtos da descarboxilação do piruvato?
Para cada piruvato que é descarboxilado, são formados um acetil-CoA e um NADH e uma molécula de CO2 é liberada.
10. Onde ocorre o ciclo de Krebs?
O ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial.
11. Que molécula inicia o ciclo de Krebs?
A molécula chave que entra no ciclo de Krebs para ser degradada é o acetil-CoA.
12. Quais são os produtos do ciclo de Krebs?
Os produtos do ciclo de Krebs são: 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2 e 1 ATP.
13. Qual a principal função do ciclo de Krebs?
A principal função do ciclo de Krebs é remover hidrogênios e a energia associada a esses hidrogênios de vários combustíveis metabólicos.
14. O ciclo de Krebs funciona em anaerobiose? Justifique!
Não, o ciclo de Krebs não funciona em anaerobiose! Na ausência de oxigênio, não existe quem receba os hidrogênios do NADH e do FADH2 gerados no ciclo de Krebs; como o NADH e o FADH2 não têm como passar a diante seus hidrogênios eles não podem mais receber os hidrogênios das moléculas que são degradadas pelo ciclo de Krebs; assim, o ciclo de Krebs pára.
15. Onde está localizada a cadeia de transporte de elétrons?
A cadeia de transporte de elétrons se encontra na membrana mitocondrial interna.
16. Quando se fala em transporte de elétrons na cadeia respiratória, “quem” está transferindo elétrons para “quem”?
O transporte de elétrons ocorre, porque o NADH e o FADH2 transferem os seus elétrons para o oxigênio; ou seja, o NADH e o FADH2 são oxidados pelo O2, que é reduzido a H2O.
17. Quantos ATPs são produzidos para cada NADH que transfere seus hidrogênios e elétrons ao O2? E quando o FADH2 é o doador de hidrogênios e elétrons?
Para cada NADH que transfere seus hidrogênios e elétrons ao O2 são produzidos 3 ATPs, enquanto que, quando é o FADH2 o doador de hidrogênios e elétrons, são produzidos 2 ATPs.
18. O que é fosforilação oxidativa?
Fosforilação oxidativa é a síntese de ATP promovida pelo gradiente de prótons.
19. Explique as seguintes expressões: “teoria quimiosmótica” e “força próton-motriz”.
A teoria quimiosmótica diz que a energia do transporte de elétrons é conservada pelo bombeamento de H+ da matriz mitocondrial para o espaço intermembrana, criando um gradiente eletroquímico de H+ através da membrana mitocondrial interna, e que a energia desse gradiente é aproveitada para a síntese de ATP. A energia seqüestrada pelo gradiente prótons é denominada de força próton-motriz.
20. Qual o papel e a importância do oxigênio no metabolismo aeróbico?
O papel do oxigênio no metabolismo aeróbico é atuar como aceptor final de elétrons!
21. Compare o balanço energético do metabolismo anaeróbico (fermentação) com o do metabolismo aeróbico (respiração):
O metabolismo anaeróbico da glicose produz apenas 2 ATPs, enquanto que o metabolismo aeróbico da glicose produz 38 ATPs, ou seja, 19 vezes mais!
22. Quais são as vias metabólicas de produção de energia a partir da glicose em anaerobiose? E em aerobiose?
Em anaerobiose: sistema fosfagênico; glicólise seguida de fermentação láctica.
Em aerobiose: glicólise, ciclo de Krebs, transporte de elétrons e pela fosforilação oxidativa.
23. Em que situação fisiológica (em que tipo e momento do exercício) as vias anaeróbicas estão mais ativas? E as aeróbicas?
No exercício físico de explosão, ou seja, de curta duração e alta intensidade, estão mais ativas as vias anaeróbicas de produção de ATP. Já as vias aeróbicas prevalecem no exercício prolongado.