Ciclo de krebs

Prévia do material em texto

Bioenergética: Glicólise e ciclo de 
krebs
Prof. Patrícia Silveira
O que é necessário para que um carboidrato seja metabolizado? 
Carboidratos e metabolismo
Carboidratos e metabolismo
Carboidratos e metabolismo
Carboidratos e metabolismo
Nos enterócitos a absorção 
não dependente da insulina
➢ O transportador de glicose tipo 2 (GLUT2)possui a
maior cinética entre os GLUT, esta presente nos
hepatócitos, células β pancreáticas, mucosa intestinal
e rins.
➢ A alta afinidade do transportador GLUT2 com a glicose
promove que o transporte á essas células seja
proporcional à glicemia.
➢ Este GLUT2 transportador não tem sua atividade
modulada pela insulina.
➢ Na célula intestinal a absorção e a reabsorção de
glicose no rim é via GLUT2 e via transportador SGLT1.
Como a Glicose entra nas células intestinais?
O caso dos transportadores SGLT1 e 
GLUT2
SGLT1 possui um local de ligação ao sódio, e é essa
ligação que induz uma alteração conformacional no
transportador, tornando-o acessível à glicose e
favorecendo o transporte.
Como a Glicose entra nas células?
A glicose, principal fonte de energia celular, é
transportada na maioria das células por difusão
facilitada, através de proteínas transportadoras
presentes na membrana plasmática. Está caracterizada a
existência de uma família de transportadores (GLUT1-
GLUT12), com características funcionais e distribuição
tecidual distintas.
A velocidade de transporte da glicose, bem como de alguns
outros monossacarídeos, é aumentada pela insulina
Observe o que acontece com a glicose e seus receptores na diabetes
➢ Dentre os carboidratos, a glicose ocupa posição central no metabolismo de
todos os organismos vivos. Ela é um composto rico em energia, e, portanto,
pode ser considerada um bom combustível.
➢ A completa degradação bioquímica de uma molécula de glicose (reações
bioquímicas de oxidação) resultam na produção de dióxido de carbono e água
e geram uma grande quantidade de energia livre- ATP (2.840kJ/mol).
➢ A célula estoca grandes quantidades de glicose por meio do seu
armazenamento em polímeros, como o amido (nas células vegetais) e o
glicogênio (nas células animais).
➢ Quando a demanda de energia aumenta, a glicose pode ser liberada desses
polímeros e utilizada para produzir ATP de maneira aeróbica (pelo processo
de respiração celular, utilizando O2) ou anaeróbica (pelo processo de
fermentação, sem O2).
Carboidratos e metabolismo da Glicose
Destino metabólico da glicose
Destino metabólico da glicose
Glicólise
Importância da Glicólise no metabolismo 
Glicólise
Ponto central 
1 molécula de 
glicose é 
quebrada em 2 
de piruvato
Reações de oxidação ocorrem 
qd há perda de hidrogênios e de 
elétrons
Glicólise
Glicólise
Fase preparatória 1
1- Glicose entra na célula
2- sofre uma reação de fosforilação pelo 
ATP (catalisada pela Hexoquinase) 
Após este passo da reação a glicose não consegue mais 
sair da célula (reação irreversível)
Glicólise
Fase preparatória 1
Na etapa 2, uma enzima tem que abrir o
anel catalisar a reação e fecha-lo
novamente.
A glicose começa a ser desestabilizada para 
ser quebrada. A frutose 6 fosfato é mais 
fácil de ser quebrada que a glicose.
Glicólise
Fase preparatória 2
São várias etapas (etapas: 3, 4 e 5)!
Na etapa 3, ocorre uma segunda reação
de fosforilação com gasto de ATP- em
outras palavras...mais energia está sendo
empregada para quebrar a molécula
(reação irreversível)
Glicólise
Fase preparatória 2
São várias etapas (etapas: 3, 4 e 5)!
Na etapa 4, o carboidrato de seis
carbonos é quebrado em dois fragmentos
de três carbonos.
• Uma frutose 1,6-bisfosfato é clivada em
um gliceraldeído 3-fosfato (GAP) e
Um di-hidroxiacetona fosfato (DHAP) pela
aldolase (reação reversível)
Glicólise
Fase preparatória 2
São várias etapas (etapas: 3, 4 e 5)!
Na etapa 5, somente o gliceraldeído pode
seguir no ciclo. Então, a di-hidroxiacetona
fosfato precisa ser convertida em
gliceraldeído.
Nesta fase preparatória 
teve gasto de 2 ATP!!!!
Nesta fase de pagamento 
terá produção de ATP, 
NADH e piruvato!!!!
Como foram produzidos 2 moléculas de 
gliceraldeído será tudo multiplicado por 2.
Glicólise
O piruvato é a molécula que entra na mitocôndria
Ciclo de Krebs e cadeia 
fosforilativa
Destino do Piruvato
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Função das Mitocôndrias 
➢ É o centro do metabolismo oxidativo da célula, convertendo os produtos da 
degradação de proteínas, carboidratos e gorduras em energia química estocada 
na forma de ATP.
Como ocorre a produção de energia 
na mitocôndria?
Respiração Celular
➢Composta de três Etapas:
1. Glicólise: não necessita de
oxigênio para ocorrer e é
realizada no citoplasma;
2. Ciclo de Krebs: requer a
presença de oxigênio e
ocorre na matriz da
mitocôndrias.
3. Cadeira transportadora
de elétrons: requer a
presença de oxigênio e
ocorre na crista da
mitocôndrias.
RESPIRAÇÃO CELULAR 
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Reação 1. o piruvato ao entrar na
mitocôndria perde um carbono e se liga a
enzima CoA formando o o acetil CoA.
O acetil CoA se liga a uma
molécula com quatro carbonos, o
oxaloacetato, liberando o
grupo CoA e formando uma molécula
com seis carbonos, chamada citrato.
A enzima citrato sintase catalisa a reação
Ciclo de Krebs: reação
1
Função principal do ciclo de 
Krebs:
Produzir NADH e FADH2!!!!
ADPATP
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Reação 2. o citrato é
convertido em seu isômero, o
isocitrato. Na realidade,
este é um processo com duas
etapas, que envolve
primeiramente a remoção e
em seguida a adição de uma
molécula de água, por isso o
ciclo do ácido cítrico é algumas
vezes descrito como tendo
nove etapas (em vez das oito
listadas aqui).
A enzima aconitase catalisa a reação
Ciclo de Krebs: reação
2
ADPATP
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
A enzima isocitrato desidrogenase catalisa a 
reação
Reação 3: o isocitrato é
oxidado e libera uma molécula
de dióxido de carbono,
restando uma molécula com
cinco carbonos (o
α cetoglutarato). Durante
esta etapa, o NAD+ é reduzido,
formando NADH+ H+ ,
liberando também uma
molécula de CO2
Ciclo de Krebs: reação
3
ADPATP
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
A enzima α cetoglutarato desidrogenase 
catalisa a reação
Reação 4: é semelhante à
terceira. Neste caso, o
α cetoglutarato é oxidado,
reduzindo o NAD+ é reduzido,
formando NADH+ H+ e
liberando uma molécula de
dióxido de carbono no
processo. A molécula restante,
com quatro carbonos, se liga à
Coenzima A, formando um
composto instável, a
succinil CoA.
Ciclo de Krebs: reação
4
ADPATP
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
A enzima Succinil CoA sintetase catalisa a 
reação
Reação 5: o CoA do
succinil CoA é substituído
por um grupo fosfato, que em
seguida é transferido ao ADP
para formar ATP. A molécula de
quatro carbonos formada nessa
etapa é chamada de
succinato. Em algumas
células, GDP—guanosina
difosfato—é usada no lugar
de ADP formando GTP—
guanosina trifosfato—como
produto
ADPATP
Ciclo de Krebs: reação
5
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
A enzima succinato desidrogenase catalisa a 
reação
Reação 6: o succinato é
oxidado formando outro
composto com quatro
carbonos, chamado
fumarato. Nessa reação,
dois átomos de
hidrogênios—com seus
elétrons—são transferidos
para FAD produzindo FADH2.
ADPATPCiclo de Krebs: reação
6
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Reação 7. uma molécula
de água é adicionada à
molécula de fumarato,
com quatro carbonos,
convertendo-a em outra
molécula com quatro
carbonos, o malato.
A enzima Fumarase catalisa a reação
ADPATP
Ciclo de Krebs: reação
7
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Reação 8. Na última etapa
do ciclo do ácido cítrico, o
malato é oxidado,
regenerando o
oxaloacetato—o
composto de quatro
carbonos inicial;
Outra molécula de NAD é
reduzida a NADH2 no
processo.
A enzima malato desidrogenase catalisa a 
reação
ADPATP
Ciclo de Krebs: reação
8
Cadeia transportadora de elétrons
➢Esse processo também é chamado de fosforilação
oxidativa ou de cadeia respiratória e ocorre na
membrana interna (crista) da mitocôndria.
Função:
➢ produzir ATP por meio da
passagem de elétrons de alta
energia pela cadeia
transportadora de elétrons;
➢ Regeneração do NAD e FAD:
transferência de elétrons
provenientes do NADH2 e
FADH2 até a molécula de
oxigênio.
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Cadeia Transportadora de Elétrons
➢ Formada por quatro complexos proteicos: 
✓ Complexo I:NADH Desidrogenase
✓ Complexo II: Succinato Desidrogenase
✓ Complexo III: Citocromo B redutase
✓ Complexo IV: Citocromo C oxidase
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
➢ Transportadores de elétrons:
✓ Ubiquinona
✓ Citocromo C
ATP sintase
Estrutura
Cadeia Transportadora de Elétrons
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
➢ Para cada ATP formado são necessários 4H+!
➢ Cada NADH libera 10H+; logo cada NADH produz 2,5 ATPs
➢ Cada FADH2 libera 6H+; logo cada FADH2 produz 1,5 ATPs
NADH
FADH2
Formação do ATP
Quantos ATPs por glicose são 
produzidos na respiração celular ?
• Tabela com o saldo
➢ Entre 30-32ATPs
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Lembrar que a glicose é 
processada em dois 
compostos de piruvato
Saldo geral de formação de energia:
Nelson, David L.; COX, Michael M. Princípios de bioquímica de
Lehninger. Porto Alegre: Artmed, 2011. 6. ed. Porto Alegre: Artmed,
2014.
BERG, Jeremy M.; STRYER, Lubert; TYMOCZKO, John L. Bioquímica. 7. ed.
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014.
JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 9ª ed. Rio de
Janeiro: Guanabara Koogan, 2012, 376p.
Karp, Gerald; Biologia Celular e Molecular: Conceitos e experimentos. 3ed.
São Paulo: Manole, 2015 .
Assistir aos vídeos:
https://www.youtube.com/watch?v=XI8m6o0gXDY
https://www.youtube.com/watch?v=39HTpUG1MwQ
Mitocôndria, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons
Principais Referências