Aula MV 09 - Metabolismo bioenergética 2018 1 (5)

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CENTRO UNIVERSITÁRIO CESMAC
MEDICINA VETERINÁRIA- CAMPUS II
BIOQUÍMICA
Professor: Dr. Genildo Cavalcante Ferreira Júnior
Maceio – AL
Abril 2018
Bioenergética: visão geral do 
metabolismo intermediário
METABOLISMO
Conjunto de reações químicas altamente coordenadas que ocorrem nas 
células ou no interior de organismos vivos. 
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Objetivos do metabolismo
 Obter energia química (em forma de ATP, NADH, NADPH e FADH2) por 
captação da energia solar ou degradação dos nutrientes
 Converter as moléculas dos nutrientes em moléculas com características 
próprias da célula ou prepursores
 Formar macromoléculas necessárias as funções celulares 
 Sintetizar e degradar macromoléculas 
Rotas metabólicas
Conjunto de reação que produz ou degrada um determinado produto (substrato) ou 
conjunto de produto. Ex: Glicólise
Catabólicas (degradação ou “quebra” de compostos)
Anabólicas (síntese, ou seja, formação de compostos)
As vias catabólicas são acompanhadas por liberação de energia livre, 
enquanto o anabolismo requer energia para ser realizado.
De onde tiramos nossa energia?
Dieta
ATP: “moeda” energética ATP – Trifosfato de Adenosina
Este composto armazena, em suas ligações
fosfato, parte da energia desprendida pelas
reações exotérmicas e tem a capacidade de
liberar, por hidrólise, essa energia armazenada
para promover reações endotérmicas.
NUCLEOSÍDEO
NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)
Adenosina difosfato (ADP)
Adenosina trifosfato (ATP)
Adenina
Fosfato
Ribose
Molécula de ATP
Coenzimas como transportadores de elétrons
Reações de oxidação-redução:
 Agente redutor: molécula doadora de elétrons
 Agente oxidante: molécula receptora de elétrons
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
NAD+/FAD NADH/FADH2 
Os nucleotídeos NAD+, NADP+, FMN e FAD são coenzimas
hidrossolúveis que sofrem oxidações e reduções reversíveis em muitas
das reações metabólicas de transferência de elétrons.
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NADH
Molécula encontrada nas células de todos os seres vivos, usado como 
"transportador de elétrons" nas reações metabólicas de oxi-redução, tendo um 
papel preponderante na produção de energia para a célula.
Em sua forma reduzida, NADH, faz a transferência de elétrons durante 
a fosforilação oxidativa.
FADH2
Molécula transportadora de energia metabólica, sendo utilizada como 
substrato na fosforilação oxidativa. O FADH2 é reoxidado a FAD, resultando 
subsequentemente na síntese de duas moléculas de ATP por cada FADH2.
Coenzimas como transportadores de elétrons
Ciclo de Krebs
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 O ciclo do ácido cítrico consiste numa série de reações
metabólicas que constituem a via final comum para a
oxidação de moléculas alimentares e inicia-se num
metabolito comum a todas as vias, a Acetil-CoA;
E um processo aeróbio pois o único mecanismo que,
na mitocondria, permite a regeneração de NAD+ e de
FAD, consome O2 (cadeia respiratória).
Ao contrário da glicólise, ocorre 
ao nível da matriz mitocondrial
Ao contrário da glicólise, ocorre 
ao nível da matriz mitocondrial
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Quadro Síntese das reacções 
no ciclo de krebs
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Apresentação dos oito passos do ciclo
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1º Passo -Condensação
Condensação do Oxaloacetato com Acetil CoA e formação do 
citrato pela ação da enzima SINTASE DO CITRATO
1 molécula de Acetil 
CoA (C2)
+
A molécula de acido 
dicarboxilico (C4)
Acido 
tricarboxilico (C6)
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2º Passo - Isomerização do 
citrato
Isomerizaçao do citrato a Isocitrato pela ação da 
enzima ACONITASE (isomerase)
Acido 
tricarboxilico (C6)
Citrato
Isocitrato(C6)
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3º passo – Descarboxilação 
oxidativa do isocitrato
O isocitrato é desidrogenado e descarboxilado na presença 
da isocitrato desidrogenase formando o α-cetoglutarato;
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4º passo – Descarboxilação 
oxidativa do α-cetoglutarato
α-cetoglutarato
+
NAD+ 
+
CoA
Succinil-CoA
+
NADH
+
CO2
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5º passo – Fosforilação ao nível 
do substrato
Formação de uma ligação fosfato de elevada 
energia a partir de Succinil CoA
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O GTP (trifosfato de guanosina) é utilizado na formação de um ATP
Assim, esta reação é o único exemplo no ciclo do ácido cítrico
em que há formação de um fosfato de alta energia ao “nível do
substrato”
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6º passo – Oxidação do succinato
Succinato (C4)
Fumarato 
(C4)
A desidrogenase do succinato (complexo II) esta na membrana 
interna da mitocondria
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7º passo – Hidratação do Fumarato
Fumarato 
(C4) Malato(C4)
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8º passo – Oxidação do L-Malato
Malato(C4)
Oxaloacetato (C4)
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Controle do ciclo do ácido 
cítrico
 O controle é estabelecido em 3 pontos
Ao nível da condensação, a Citrato
síntase é inibida pelo ATP.
Ao nível da descarboxilação
oxidativa do isocitrato, a Isocitrato
desidrogenase é inibida pelo ATP e
pelo NADH.
Ao nível da descarboxilação
oxidativa do α-cetoglutarato, a
α-cetoglutarato desidrogenase é
inibida pelos produtos da reacção
(Succinil CoA e NADH) e pelo
ATP.
Essencialmente, a velocidade do ciclo varia em função da concentração de ATP
e dos co-factores NAD+ e FAD. Não varia com a conc. de acetil-CoA. 34
Vitaminas do Ciclo de Krebs
A riboflavina (B2), sob a forma de flavina adenina dinucleótido
(FAD), que é um co-factor do complexo α-cetoglutarato
desidrogenase e da succinato desidrogénase;
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Vitaminas do Ciclo de Krebs
A niacina (vitamina B3), sob a forma de nicotinamida adenina
dinucleotido (NAD+), co-factor da isocitrato desidrogénase e da α-
cetoglutarato desidrogenase;
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Vitaminas do Ciclo de Krebs
O ácido pantoténico (vitamina B5), fonte de coenzima A existente,
nomeadamente, na acetil-CoA.
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Vitaminas do Ciclo de Krebs
A tiamina (vitamina B1), na forma de tiamina pirofosfato,
essencial para a descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato;
Seletividade da 
membrana interna 
da mitocôndria
Membrana externa: 
livremente permeável a 
pequenas moléculas e íons
Membrana interna: seletiva 
– impermeável a íons e 
pequenas moléculas
Matriz mitocondrial: 
contém enzimas do 
ciclo do ácido cítrico, 
proteínas da cadeia 
respiratória, enzimas 
da oxidação de ácido 
graxos e aminoácidos
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA DO ADP
Os elétrons são transportados por quatro 
complexos
• A oxidação das coenzimas reduzidas pela 
cadeia transportadora de elétrons processa-se 
na membrana interna da mitocôndria.
• Estes transportadores agrupam-se em 4 
complexos, designados complexos I, II, III, IV.
Esquema geral de “fosforilação oxidativa” pela cadeia repiratória
(Fosforilação de ADP, oxidação de NADH e FADH2 )
Complexo Massa 
(kDa)
Número de 
subunidades
Grupos 
prostéticos
I NADH desidrogenase 850 42 (14) FMN, Fe-S
II Succinato 
desidrogenase
140 5 FAD, Fe-S
III 
Ubiquinona:citocromo c 
oxidoredutase
250 11 Hemes, Fe-S
Citocromo c 13 1 Heme
IV Citocromo oxidase 160 13 (3-4) Hemes, CuA, CuB
Complexos protéicos da 
cadeia de transporte de elétrons
Genildo Jr
genildojr@yahoo.com.br