Vias Metabólicas e Cadeia Respiratória

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Modulo 1 Gabriele Kinchin – Medicina Veterinária 
 
Vias de Oxidações 
Glicólise 
Passo inicial da oxidação da glicose 
Glicose entra na célula por um transporta-
dor específico e é oxidado até piruvato 
Oxidação completa: glicólise, conversão de 
piruvato em Acetil-CoA, ciclo de Krebs e 
cadeia respiratória 
o 10 reações - 10 enzimas 
o Glicose → 2 Piruvato 
o Ocorre no citosol 
o Fase preparatória (5) 
o Fase de pagamento (5) 2x 
 
Fase preparatória: ATP é consumido para 
converter glicose → frutose-1,6-bifosfato. 
Ligação C-3 e C-4 é clivada para gerar 
duas moléculas de ATP. Glicose é fosfori-
lada 
Fase de pagamento: cada uma das duas 
moléculas de gliceraldeído-3-fosfato deri-
vada da glicose sofre oxidação em C-1, a 
energia da reação é conservada e forma 
de 1 NADH e 2 ATPs 
o Reações irreversíveis: 1 (hexocinase), 
3 (fosfofrutocinase-1), 10 (piruvato-
cinase) 
 Reação irreversível: ponto de regu-
lação metabólica – irreversível por-
que se investiu energia (ATP), ela não 
pode ficar voltando, tem que conti-
nuar 
o Intermediários da via: ATP e NADH 
 
 
Saldo: 2 moléculas de ATP e 2 de NADH 
Ciclo do Ácido Cítrico 
Possíveis vias para o piruvato 
 
Piruvato entra na matriz mitocondrial, se 
converte em Acetil-Coa e entra no ciclo do 
ácido cítrico (gera 2 NADH) 
PDH: converte piruvato → Acetil-Coa 
o formado por várias subunidades de 3 
tipos enzimáticos diferentes 
o precisa de 5 coenzimas: 
❖ TPP (tiamina pirofosfato): Coen-
zima produzida pelo animal a par-
tir da vitamina tiamina obtida da 
alimentação. 
❖ NAD+: Coenzima produzida pelo 
animal a partir da vitamina Nia-
cina. 
❖ FAD: Coenzima produzida pelo ani-
mal a partir da vitamina Ribofla-
vina. 
❖ Coenzima A: Coenzima produzida 
pelo animal a partir da vitamina 
Ácido pantotênico. 
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❖ Lipoato (lipoil): Coenzima produ-
zida pelo animal sem depender de 
vitamina específica. 
 
 
 
A falta de ingestão da vitamina pela ali-
mentação pode prejudicar a produção das 
coenzimas, acarretando no mal funciona-
mento da PDH, podendo causar cansaço, 
sonolência... 
o 8 reações 
o Libera CO2 e NADH FADH2 GTP 
o Podem entrar como intermediários do 
ciclo, não só como Acetil-Coa 
o Via anfibólica 
Respiração celular 
Fase I: produção de Acetil-Coa 
Fase II: oxidação do Acetil-Coa 
Fase III: transferência de elétrons e fosfori-
lação oxidativa 
o Reações irreversíveis: 3 (isocitrato-de-
sidrogenase), 4 (complexo α cetogluta-
rato-desidrogenase) 
Saldo: 2 CO2, 3 NADH + 1 FADH2, 1 GTP – 
faz x2 porque o ciclo ocorre 2 vezes 
NADH: 2,5 ATP 
FADH2: 1,5 ATP 
GTP: 1 ATP 
Regulação do ciclo 
o Alvos da regulação alostérica: PDH, Ci-
trato sintase, Isocitrato desidrogenase, 
Complexo α cetoglutarato-desidroge-
nase 
Em repouso: ↑NADH ↓NAD+ ↑ATP 
Em atividade: ↓NADH ↑NAD+ ↑ATP 
Se sobra Acetil-Coa significa que as enzi-
mas do ciclo estão parando, portando a 
PDH também para (acetil inibe PDH) 
Ac. graxo de cadeia longa indicam baixa 
glicemia (quebra de gordura), portanto ini-
bem o PDH para que não seja usado mais 
glicose (piruvato) 
X: Inibe (repouso) 
Δ: Estimula (atividade) 
 
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Regulação da PDH 
o Alostérica 
Um composto produzido inibe a ação da 
enzima 
 
o Modificação covalente 
 
 
 
! Saber o que cada enzima faz e anotar no 
caderno 
Balanço energético 
 
Cadeia Respiratória 
energia da oxidação dos combustíveis serão 
usadas para a síntese de ATP 
Diferenças na concentração de prótons en-
tre os espaços da matriz e espaço inter-
membrana mitocondriais servem como re-
servatório para a energia extraída das rea-
ções biológicas oxidativas das vias 
metabólicas. Essa energia promove mudan-
ças conformacionais na ATP-sintase para 
produzir ATP 
 
 
Processos: 
1. Fluxo de elétrons por meio de uma 
cadeia de transportadores da mem-
brana mitocondrial interna; 
2. A energia livre que se torna disponí-
vel por esse fluxo de elétrons é aco-
plada ao transporte de prótons atra-
vés de uma membrana impermeável 
a prótons, conservando a energia da 
oxidação dos combustíveis na forma 
de um potencial eletroquímico 
transmembrana; 
3. Fluxo de retorno dos prótons, a favor 
de seu gradiente de concentração 
por canais proteicos específicos for-
nece a energia para a síntese de ATP, 
catalisada por um complexo proteico 
(ATP-sintase) presente na membrana 
mitocondrial interna, que acopla o 
fluxo de prótons à fosforilação do 
ADP. 
Complexos da membrana mitocondrial in-
terna 
o Complexo I (bombeia 4 H+) 
o Complexo II (não bombeia H+) 
o Complexo III (bombeia 4 H+) 
o Complexo IV (bombeia 2 H+) 
o Citocromo C e Ubiquinona (carreadores 
intermediários) 
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o ATP sintase 
 
Q: ubiquinona 
Cyt C: citocromo C 
Diferença no transporte 
Complexo I recebe elétron do NADH, Com-
plexo II recebe elétron do FADH2 (não gera 
gradiente de prótons) 
No Complexo III e IV ocorre igualmente 
para os dois 
Modelo quimiosmótico 
Processo de consumo de O2 e síntese de 
ATP estão acoplados 
Se há bombeamento de prótons há síntese 
de ATP 
Se há ruptura na membrana da mitocôn-
dria, parte do gradiente de prótons se perde 
e o processo de consumo de O2 e síntese de 
ATP desacoplam 
ATP sintase 
Subunidade a: canal de prótons 
Subunidade c: cilindro que movimenta à 
medida que o próton passa pela subunidade 
a 
O movimento da subunidade c faz movi-
mentar a haste γ 
O movimento da haste promove mudanças 
conformacionais na subunidade catalítica β 
→ catálise rotacional 
 
Sistemas de transportes mitocondriais 
A MM é muito seletiva, por isso a necessi-
dade de sistemas (o NADH não passa sozi-
nho) 
o Lançadeira malato-aspartato 
32 ATPs 
Fígado, rim e coração 
Entrega na forma de NADH (2,5 ATP) 
Entra pelo complexo I 
 
 
o Glicerol 3-fosfato 
30 ATPs 
Entrega na forma de FADH2 (1,5 ATP) 
Entra pelo complexo II 
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Gera menos ATP porque os elétrons não 
passam pelo complexo I, sendo o bombea-
mento de prótons menor 
Regulação 
Relacionado a concentração de ATP e Pi 
Consumo de ATP↑ → ADP↑ Pi↑ → ↑velocidade 
das cadeias transportadoras de elétrons e 
da fosforilação oxidativa 
Termogênese 
Proteína desacopladora (termogenina) for-
nece caminho alternativo para prótons re-
entrarem na matriz mitocondrial, portanto 
a energia conservada no bombeamento de 
prótons é dissipada na forma de calor 
*animais que hibernam e recém nascidos* 
Desacoplamento 
Compostos químicos que causam desaco-
plamento sem romper estrutura mitocon-
drial 
o 2,4-dinitrofenol (DNP) e carbonilcia-
neto-p trifluormetoxifenilidrazona 
(FCCP) 
Os fragmentos de membranas resultantes 
ainda podem catalisar a transferência de 
elétrons do succinato ou do NADH para o 
O2, mas sem síntese de ATP acoplada a res-
piração 
Inibidores respiratórios X Desacopladores 
químicos 
Em desacopladores a síntese de ATP não se-
gue proporcionalmente o consumo de O2 
Como pode ser analisado na imagem, há 
uma diferença muito importante entra os 
desacopladores e os inibidores na cadeia 
respiratória. 
 inibidor impede a transferência de elétrons 
em algum ponto da cadeia transportadora 
de elétrons, inibindo enzimas de algum 
complexo, sendo assim os elétrons não po-
dem ser transferidos para o oxigênio e a 
síntese de ATP é interrompida. portanto 
nem a cadeia transportadora de elétrons 
nem a síntese de ATP podem ser concluídas. 
Desacopladores: substâncias que fazem 
com que cadeia transportadora de elétrons 
e a fosforilação oxidativa não ocorra de 
maneira conjunta, pois esses dissipam o 
gradiente de prótons através da membrana 
interna da mitocôndria, sendo assim o O2 
ainda é consumido, mas não na mesma 
proporção que é sintetizado ATP