Ciclo de Krebs, cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa

Prévia do material em texto

Bioquímica 
Tammi Ráisla 
Conservação e Produção de Energia 
- Os seres vivos precisam transferir energia de 
uma molécula para outra sem perde-la como calor, 
essa molécula é o ATP – a molécula energética do 
organismo humano. 
- Nosso organismo obtém energia a partir da 
degradação de carboidratos, lipídios e proteínas. 
A energia dessas moléculas será transportada 
para intermediários metabólicos (NAD e FAD) na 
forma de elétrons, e estes serão reduzidos e 
transformados em NADH e FADH2. Estes entrarão 
na cadeia transportadora de elétrons e produzirão 
energia em ATP na fosforilação oxidativa. 
Ciclo de Krebs 
- Ocorre na matriz mitocondrial a partir do acetil-
coa advindo da oxidação de glicogênio, 
aminoácidos e ácidos graxos. 
- É uma via comum do metabolismo pois o 
metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas 
convergem para o ciclo. 
- Anfibólico: ao mesmo tempo possui reações 
anabólicas (síntese) e reações catabólicas 
(quebra). 
- Funções: produção de energia em ATP e 
biossíntese (de algumas substâncias a partir dos 
seus compostos). 
• Oxidação de combustíveis: 
✓ Glicogênio → glicose → piruvato → acetil-coa 
→ Ciclo de Krebs 
✓ Aminoácido → acetil-coa → Ciclo de Krebs 
✓ Ácidos graxos → acetil-coa → Ciclo de Krebs. 
- O ciclo inicia-se com a entrada de acetil-coa na 
via metabólica. 
1. Oxalacetato + Acetil-coa → Citrato 
2. Citrato → Isocitrato 
3. Isocitrato → α-cetoglutarato (NADH, CO2) 
4. α-cetoglutarado → Succinil-coa (NADH, CO2) 
5. Succinil-coa → Succinil (GTP = ATP) 
6. Succinil → Fumarato (FADH2) 
7. Fumarato → Malato 
8. Malato → Oxalacetato (NADH) 
- Saldo final: 3 NADH, 2 CO2, 1 FADH2 e 1 ATP. 
Obs.: Cada glicose produz 2 acetil-coa, então o 
ciclo é duplicado → 6 NADH, 4 CO2, 2 FADH2 e 2 
ATP. 
Importância do FADH2 e do NADH = transportar 
elétrons para a produção de ATP na fosforilação 
oxidativa. 
• Intermediários para biossíntese: 
- Via anfibólica: quando um produto intermediário 
do Ciclo de Krebs é usado na biossíntese de 
outras moléculas. 
 
- Reações anapleróticas: quando ocorre a 
entrada de substâncias no ciclo para repor as que 
foram utilizadas na biossíntese. 
• Controle da velocidade do fluxo de 
metabólitos no Ciclo de Krebs: 
- O controle do ciclo será de acordo com a 
disponibilidade do substrato. 
- Inibição pelos produtos acumulados: se há muito 
ATP/NADH, ocorre diminuição da velocidade do 
ciclo. 
- Inibição das enzimas que catalisam as etapas 
iniciais do ciclo. 
Produtos → ATP e NADH → Inibidores 
Substratos → NAD e ADP → Estimuladores 
• Regulação do Ciclo do Krebs: 
- Enzimas reguladoras do ciclo: citrato-sintase, 
isocitrato-desidrogenase, α-cetoglutarato 
desidrogenase. São estimuladas pelos substratos 
e inibidas pelos produtos. 
 
• Balanço energético: 
NADH → 2,5 ATP 
FADH2 → 1,5 ATP 
- Por mol de glicose → 32 ATP (aproximadamente) 
 Glicólise Ciclo Soma Cadeia 
Respiratória 
NADH 2 8 10 10 x 2,5 = 25 ATP 
FADH2 0 2 2 2 x1,5 = 3 ATP 
ATP 2 2 4 4+28 = 32 ATP 
Bioquímica 
Tammi Ráisla 
Cadeia Transportadora de Elétrons e 
Fosforilação Oxidativa 
- A energia livre da oxidação do NADH é utilizada 
via sistema de transporte de elétrons para 
bombear prótons no espaço intermembrana. A 
energia produzida quando esses prótons retornam 
para a matriz é utilizada para sintetizar ATP. 
✓ Membrana mitocondrial externa → permeável 
a substâncias pequenas. 
✓ Espaço intermembrana. 
✓ Membrana mitocondrial interna → 
impermeável mesmo a pequenas moléculas 
(íons, ATP, coenzimas, fosfato e prótons), 
sendo necessária a presença de complexos da 
cadeia respiratória. 
 
 Complexo I: transmembrana; o NADH formado 
no Ciclo de Krebs transfere o par de elétrons 
para o complexo I (NAD+ oxidado e complexo 
I reduzido). 
✓ Ubiquinona: lipofílica, consegue se 
movimentar na membrana; transporta o par de 
elétrons do complexo I para o complexo III ou 
do complexo II para o complexo III; só 
transporta por vez um par de elétrons. 
 Complexo II: não é transmembrana; recebe o 
par de elétrons do FADH2 e repassa-o para a 
ubiquinona. 
 Complexo III: transfere o par de elétrons para 
o citocromo c (faz o transporte através da 
membrana até o complexo IV) 
 Complexo IV: os elétrons vão reagir com o O2 
e formam H2O. 
- À medida que os elétrons são transportados 
pelos complexos, prótons são bombeados da 
matriz para o espaço intermembrana. Esse 
bombeamento de H+ cria uma diferença de 
potencial, que há mais carga positiva no espaço 
intermembrana do que na matriz mitocondrial; 
Obs.: Apenas os complexos I, III e IV bombeiam 
H+. 
 ATP Sintase (ou complexo V): canal por onde 
os prótons passarão, fornecendo energia em 
ATP. 
- Catálise rotatória: canal que gira e que faz com 
que o ADP reaja com o fosfato, formando ATP. 
- Hipótese Quimiostática: a força próton motriz 
provoca a catálise rotacional na ATP sintase e faz 
com que o ATP reaja com o fosfato. 
- Proteínas desacopladoras: são capazes de 
transportar íons e prótons para a matriz a partir do 
espaço intermembrana sem passar pelo complexo 
ATP sintase. Não há produção de ATP, mas de 
calor (termogênese). 
 
• Inibidores do metabolismo oxidativo: 
✓ Rotenona: inibe o complexo I; 
✓ Cianeto e CO: inibem o complexo IV; 
✓ Oligomiocina: inibe o ATP sintase.