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Aula 11 - Glicólise, Ciclo de Krebs e Cadeia Transp. de Elétrons (1)
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Metabolismo dos Carboidratos Glicólise – Ciclo de Krebs – Cadeia Transportadora de Elétrons Prof. Dr. Orleâncio G. R. de Azevedo, Ph.D. Histórico Em 1860, primeiros estudos com Louis Pasteur sobre a fermentação nos microrganismos. Em 1940 foi descrita com detalhes por Otto Meyerhof Luis Leloir Definição É uma sequência metabólica composta dez reações catalisadas por enzimas no citosol A glicose é oxidada produzindo 2 moléculas de piruvato 2 moléculas de ATP 2 NADH+, que serão introduzidos na cadeia respiratória ou na fermentação. A glicólise é uma das principais rotas para geração de ATP nas células e está presente em todos os tipos de tecidos Glicólise É uma via metabólica utilizada por todas as células do corpo, para extrair a energia contida na molécula da glicose, e gerar duas moléculas de lactato A glicólise se constitui na etapa inicial no processo da oxidação completa dos carboidratos Glicólise É uma rota central quase universal do catabolismo da glicose A glicólise é a única fonte de energia metabólica em alguns tecidos de mamíferos e tipos celulares (hemácias, medula renal, cérebro e esperma, por exemplo) Glicose fosfato isomerase Hexoquinase Aldolase Fosforutoquinase 1ª Reação Na primeira reação ocorre a fosforilação da glicose gerando Glicose 6 fosfato (gasto de 1 ATP) 2ª Reação Na segunda reação ocorre a isomerização da glicose 6 fosfato gerando frutose 6 fosfato 3ª Reação Na terceira reação ocorre a fosforilação da glicose 6 fosfato gerando frutose 1,6 difosfato (gasto de 1 ATP) 4ª Reação Na quarta reação ocorre a clivagem da frutose 1,6 difosfato gerando 2 molécula com 3 carbonos o gliceraldeído 3 fosfato e a diidroxicetona fosfato 5ª Reação Na quinta reação ocorre a isomerização da diidroxicetona fosfato gerando uma molécula de gliceraldeído 3 fosfato 6ª Reação Na sexta reação ocorre a oxidação e isomerização do gliceraldeído 3 fosfato gerando 1,3 difosfoglicerato 7ª Reação Na sétima reação ocorre a transferência de um grupo fosfato do 1,3 difosfoglicerato para uma molecula de ADP formando ATP e 3, fosfoglicerato 8ª Reação Na oitava reação ocorre a isomerização do 3, fosfoglicerato em 2, fosfoglicerato 9ª Reação Na nona reação ocorre a desidratação do 2, fosfoglicerato gerando o fosfoenolpiruvato e água 10ª Reação Na décima reação ocorre a transferência de um grupo fosfato para o ADP gerando piruvato e ATP Reação Global Glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 2 H2O Possíveis Sequências da Via Glicolítica Condições aeróbicas Ciclo de Krebs Condições anaeróbicas Glicólise anaeróbica A reação de quebra da glicose tem possibilidade de ser realizada de modo inverso sendo assim chamada e gliconeogênese Vídeo http://www.youtube.com/watch?v=00jbG_cfGuQ Catabolismo Anabolismo Ciclo de Krebs Ciclo de Krebs Também conhecido como ciclo do ácido tricarboxílico É uma sequencia circular é uma sequência circular de oito reações que ocorre na matriz mitocondrial Nessas reações, os grupos acetil (que provêm dos dois piruvatos da glicose) são degradados em duas moléculas de gás carbônico, ao mesmo tempo que quatro elétrons são transferidos para três NAD e um FAD, e uma molécula de ATP é formada Evento inicial para ocorrência do Ciclo de Krebs 1ª Reação Na primeira reação ocorre uma reação entre o Acetil CoA e o oxaloacetato gerando o citrato 2ª reação Na segunda reação ocorre uma reação de isomerização do citrato gerando isocitrato 3ª Reação Na terceira reação ocorre a primeira oxidação na qual ocorre a produção do alfa-cetoglutarato por ação de uma enzima desidrogenase 4ª Reação Na quarta reação ocorre a segunda oxidação na qual ocorre a produção do succinil CoA e CO2 5ª Reação Na quinta reação ocorre a hidrolise do succinil CoA catalisado pela enzima succinil CoA sintetase, gerando succinato e CoA SH e ATP 6ª Reação Na sexta reação o succinato é oxidado a fumarato sendo essa reação catalisada pela enzima succinato desidrogenase 7ª Reação Na sétima reação ocorre a formaçãco o L-malato por meio de uma reação de hidratação catalisada pela enzima fumarase 8ª Reação Na oitava reação ocorre a oxidação do L-malato com a regeneração do oxaloacetato do por meio da enzima malato desidrogenase Reações do Ciclo de Krebs Reações individuaisdo Ciclo de Krebs Enzimas participantes Acetil-CoA+oxaloacetato+ H2OCitrato+CoA-SH Citratosintetase CitratoIsocitrato Aconitase Isocitrato+ NAD+ α-cetoglutarato+ NADH + CO2 + H+ Isocitratodesidrogenase α-cetoglutarato+ NAD++CoA-SHSuccinil-CoA+ NADH + CO2 + H+ α-cetoglutaratodesidrogenase Succinil-CoA+ GDP +PiSuccinato+ GTP +CoA-SH SuccinilCoAsintetase Succinato+ FADFumarato+ FADH2 Succinatodesidrogenase Fumarato+ H2OMalato Fumarase L-Malato+ NAD+oxaloacetato+ NADH + H+ Malatodesidrogenase Via Alternativa – Via do Glioxilato Reação ocorre nos Glioxissomos em vegetais e bactérias Via Alternativa – Via do Glioxilato Síntese de ATP no Ciclo Cadeia Transportadora de Elétrons Cadeia Transportadora de Elétrons Também conhecida como cadeia respiratória é a etapa final da quebra da glicose Ocorre nas cristas mitocondriais É a etapa na qual ocorre a maior produção de ATP por meio da fosforilação oxidativa Estrutura da Mitocôndria Panorama Geral Função do 1º Complexo de Citocromo Quando o NAD+ se reduz, formando NADH, nas reações de desidrogenação, há a passagem imediata dos elétrons, que foram retirados do substrato, para o complexo protéico denominado Complexo da NADH-desidrogenase ou Complexo I, que é composto por mais de 25 flavoproteínas fixas na matriz mitocondrial que comunicam a matriz com o espaço intermembrana Função do 2º Complexo de Citocromo O complexo II ou Complexo Succinato-ubiquinona, é uma única enzima fixa na crista mitocondrial mas que não comunica a matriz com o espaço intermembrana. Esta enzima é a succinato-desidrogenase que participa da 6a reação do Ciclo de Krebs. Função do 3º Complexo de Citocromos Quando os elétrons atravessam o complexo I e são transferidos até a ubiquinona, há a um fluxo de um próton que atravessa a matriz em direção ao espaço intermembrana. Com esta passagem do próton, os elétrons são transportados para o complexo III, denominado, também de Complexo dos Citocromos bc1 ou Ubiquinona–citocromo c oxidorredutase. Função do 3º Complexo de Citocromo O complexo IV contém os citocromos a e a3 que possuem um grupamento heme (com um átomo de ferro) e estão ligados a uma proteína transmembrana que conecta a matriz com o espaço intermembrana e possui dois átomos de cobre que possibilita o transporte de elétrons para o aceptor final, o oxigênio (O2). Quando os elétrons atravessam este complexo IV, gera-se um terceiro fluxo de um próton da matriz para o espaço intermembrana, com os elétrons sendo transferidos para o oxigênio, que se reduz formando água. Panorama Geral Fluxo eletrônico Cadeia Transportadora de Elétrons Principais eventos da CTE As moléculas de NADH e de FADH2, anteriormente formadas (Glicólise e Ciclo de Krebs), transferem seus elétrons que para as proteínas chamadas de citocromos da cadeia transportadora de elétrons. Ao passar de um aceptor para o outro ocorre a liberação de energia (reação exergônica) Energia esta que vai ser utilizada na síntese de moléculas de ATP, a partir de ADP+Pi e calor Transferência de Elétrons Para cada NADH 3 ATP’s Para cada FADH2 2 ATP’s Por fim os elétrons são transferidos ao aceptor final (oxigênio) captando 2 prótons (H+) 1 NADH2 + ½ O2 + 3 ADP + 3Pi 1 H2O + 3 ATP + 1 NAD 1 FADH2 + ½ O2 + 2 ADP + 2Pi 1 H2O + 2 ATP + 1 FAD
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