Metabolismo Aeróbio e Ciclo de Krebs

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Metabolismo 
 Aeróbio 
 Ocorre na mitocôndria 
 DESCARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO 
 Piruvato translocase: faz cotransporte de piruvato com íons H+ para entrar na mitocôndria 
 Ocorre na matriz mitocondrial (irreversível) → dentro da mitocôndria, o piruvato sofre Descarboxilação pelo 
complexo piruvato desidrogenase 
 
PIRUVATO → ACETATO + COENZIMA A → ACETIL CO-A 
 
 Coenzimas necessárias: 
 NAD+: niacina (vitamina B3) 
 FAD: riboflavina (vitamina B2) 
 Coenzima A: ácido pantotênico (vitamina B5) 
 Lipoato: produzido pelo próprio organismo 
 TPP: tiamina (vitamina B1) 
 A não administração de tiamina poderá impossibilitar a oxidação anaeróbia da glicose, caso o paciente 
possua carência dessa vitamina. A glicose poderá ser oxidada em anaerobiose elevando a 
concentração de lactato (acidose metabólica) 
Obs: zinco, tiamina e glicose → coadministrados a um paciente etilista com hipoglicemia 
 
 CICLO DE KREBS 
 Também chamado de ciclo do ácido cítrico 
 Ocorre na matriz mitocondrial 
 Coenzimas necessárias: 
 NAD, FAD, TPP, Lipoato e coenzima A 
 Quando a concentração de NADH > NAD+ → velocidade reduzida 
 Coenzima A possui uma cadeia grande, mas a acetil CoA tem apenas dois carbonos 
 Ciclo de Krebs: a acetil CoA será totalmente oxidada no ciclo de Krebs a CO2, produzindo coenzimas 
reduzidas (ponto de convergência do metabolismo dos ácidos graxos, aminoácidos e carboidratos) 
 Reações: 
 1- Condensação do acetil CoA e oxalacetato, formando citrato (Catalisado pela Citrato Sintase) 
 2- O citrato é isomerado em Isocitrato (Catalisado pela Aconitase) 
 3- Oxidação de Isocitrato a Alfa- Cetoglutarato, com redução de NAD+ e liberação de CO2 (catalisada 
pela Isocitrato desidrogenase) 
A carência nutricional de qualquer uma 
dessas vitaminas prejudica a ocorrência 
de metabolismo aeróbio 
 4- Alfa- Cetoglutarato é transformado em Succinil CoA (catalisado pelo complexo Alfa-Cetoglutarato 
desidrogenase) 
 5- Succinil CoA é transformado em Succinato, numa reação que forma GTP (catalisada por Succinil 
CoA Sintetase) 
 6- Succinato é oxidado a Fumarato, e o FAD é reduzido a FADH2 (catalisada pela succinato 
desidrogenase, a succinato desidrogenase é a única enzima do ciclo de Krebs que é parte integrante da 
membrana interna do mitocôndria) 
 7- O Fumarato é hidratado a Malato (catalisada pela Fumarase) 08: O malato é oxidado a oxalacetato, 
reduzindo NAD+ (catalisada pela Malato Desidrogenase) 
 
 O sentido do ciclo é determinado pela irreversibilidade das reações catalisadas pela CITRATO SINTASE e 
ALFA-CETOGLUTARATO DESIDROGENASE. 
 O ciclo de Krebs depende da Cadeia Transportadora de Elétrons para a reoxidação das enzimas e 
coenzimas. 
 Os compostos intermediários do Ciclo de Krebs podem ser precursores em outras vias metabólicas, como 
por exemplo: 
 Oxalacetato → Aspartato (Via proteica) 
 Alfa- Cetoglutarato → Glutamato 
 Succinil CoA → Grupo Heme 
Reações Anapleróticas 
 Reações de preenchimento: a eventual retirada de intermediários pode ser compensada por reações que 
permitem reestabelecer seu nível. 
 A mais importante das reações anapleróticas é a transformação de piruvato em oxalacetato, pela piruvato 
carboxilase 
Piruvato + CO2 + H2O + ATP → Oxalacetato + ADP+ Pi + 2H+ 
 
Sobre o Ciclo de Krebs: 
 Isocitrato para Alfa- Cetoglutarato: 
forma um NADH e CO2 
 Alfa Cetoglutarato para Succinil CoA: 
forma um NADH e CO2 
 Succinil CoA para succinato: forma um 
GTP 
 Succinato para Fumarato: forma um 
FADH2 
 Fumarato para malato: forma uma H2O 
 
 
Cadeia transportadora de elétrons (CTE) 
 
 O Ciclo de Krebs é o estágio final da oxidação dos átomos de carbono que constituem os carboidratos, 
proteínas e lipídios. 
 A oxidação destes compostos geralmente é acompanhada de redução de NAD+ e FAD+. 
 Na oxidação das coenzimas é feita transferência de elétrons para o oxigênio, recebendo elétrons, o oxigênio 
liga-se a prótons livres formando água, na membrana interna do mitocôndrias. 
 Os compostos selecionados para compor a CTE são organizados de acordo com seus potenciais de óxido-
redução. Assim, os elétrons partem da coenzima reduzida, com menor potencial de óxido redução, e percorre 
uma sequência de transportadores com potenciais de óxido redução crescentes, até atingirem o oxigênio, de 
maior potencial de óxido-redução. 
 A síntese de ATP é possível graças ao aproveitamento da energia potencial presente no gradiente de 
prótons. 
 A cadeia de transporte dos elétrons vai do complexo I ao complexo IV 
 A coenzima Q conecta os complexos I e II ao complexo III e o citocromo C conecta o complexo III ao IV. 
 Coenzima Q é o único composto da CTE que não é uma proteína. 
 Os elétrons presentes no NADH vão para o complexo I, é pego pela coenzima Q e levado para o complexo III, 
então o citocromo C o leva para o complexo IV, em direção ao oxigênio. Os elétrons presentes no succinato 
entram no complexo II e são levados pela coenzima Q para o complexo III, e tomam o mesmo caminho dos 
elétrons do NADH. 
COMPLEXOS 
Complexo I: também chamado de NADH-coenzima Q redutase. 
Complexo II: é a succinato-coenzima Q redutase e não atinge a parte externa da membrana, tendo apenas contato 
com a matriz mitocondrial. 
Complexo III: é também a coenzima Q-citocromo c redutase 
Complexo IV: também chamado de citocromo c oxidase. 
Obs: Coenzima Q é ponto de convergência de elétrons provenientes dos Complexos I, II, glicerol-3-fosfato e do 
acetil-CoA 
 Citocromos: proteínas transportadoras de elétrons que contém grupo HEME como o grupo prostético, 
fazem parte da membrana interna do mitocôndrias (parte externa). O íon ferro presente no grupo Heme é o 
responsável pela capacidade de transferência de elétrons dessas proteínas, o íon pode alternar entre os 
estados Fe2+ e Fe3+. 
 Conceito importante: a transferência de elétrons de um complexo para outro pela coenzima Q e pelo 
citocromo C acompanha movimento de prótons. O complexo IV é responsável pela transferência de 4 
elétrons para o oxigênio, que ligando-se a 4 prótons H+ forma 2 H2O, o complexo IV bombeia prótons da 
matriz para o espaço intermembranas. 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
 Fosforilação de ADP a ATP utilizando a energia retirada das reações de oxido-redução 
 A energia liberada pelas reações de oxido redução são convertidas em força próton-motriz. 
 O retorno dos prótons ao interior da membrana é um processo espontâneo, a favor do gradiente 
eletroquímico, que libera energia (a força próton-motriz), capaz de levar à síntese de ATP. 
 Como a membrana interna é impermeável a prótons, esses só podem voltar à matriz e desfazer o gradiente 
através de sítios específicos da membrana interna, constituídos pelo complexo sintetizador de ATP: chamado 
de ATP sintase. 
 
 
 
 
 A translocação de prótons nos espaços 
intermembranas é feita pelos complexos I, 
III e IV. Para cada NADH oxidado por 
esse sistema da CTE, há a produção de 3 
ATPs. O ATP é sintetizado quando os 
prótons voltam à matriz mitocondrial. 
Inibidores: 
 Cianeto e Azida: inibe o Complexo IV, ligando-se fracamente a forma férrica do citocromo a3 
 Monóxido de carbono: inibe o Complexo IV, liga-se à forma ferrosa. 
 Ácido sulfídrico: liga-se a ferro do Complexo IV. 
 Barbituratos (hipnóticos)/ Rotenona (inseticida):inibem o complexo I NADH- coenzima Q redutase, 
impedindo a coenzima Q e a oxidação das porções dos grupos Fe-S da NADH-redutase. 
 Carboxina: inibe o complexo II. 
 Antimicina: inibe o complexo III. 
Desacopladores: 
 DNP: impede a formação de gradiente dos prótons, e a energia que seria usada na síntese de ATP é dissipada 
como calor. 
ATP sintase 
Enzima que possui três sítios catalíticos idênticos, que 
podem apresentar, cada um, três conformações, 
dependendo da intensidade de sua ligação com o ATP: 
 Aberta (O- open) 
 Frouxa (L-loose) 
 Apertada (T- Tight). 
A primeira etapa do ciclo consiste na ligação do Pi com o 
ADP, assumindo a configuração T, o ATP é portanto 
sintetizada e o sitio com configuração O libera o ATP.