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Ciclo do Ácido Cítrico
ou
Ciclo de Krebs
ou
Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos
Vias da Respiração Celular
Citosol
Glicólise
Glicose Piruvato
ATP GTP ATP
NADH
Ciclo de
Krebs
Cadeia
transp.
elétrons
Mitocôndria
NADH2
Nos animais e vegetais superiores a glicose pode ter 3 destinos principais
1 Glicose
2 Piruvato
2 Acetil CoA
4 CO2 + 4 H2O
glicólise (10 reações sucessivas)
animal, plantas e muitas células
microbianas (condições aeróbicas)
O2
O2
Ciclo do Ácido
Cítrico
CO2
2 Etanol + 2 CO2 2 Lactato
fermentação alcoólica em
leveduras (condições
anaeróbicas)
fermentação lática no músculo,
eritrócitos, microrganismos, etc
(condições anaeróbicas)
Espaço intermembrana
Membrana externa
Membrana interna
Matriz
Cristas
A maioria das células eucarióticas e muitas bactérias
são aeróbicas oxidam os compostos orgânicos
completamente até CO2 e H2O. Nestas condições, o
piruvato formado na glicólise é totalmente oxidado a CO2
e H2O na fase aeróbica do catabolismo chamada
respiração.
Respiração: 3 fases
Produção de acetil-CoA
Glicose
Glicólise
E1 = Piruvato desidrogenase
E2 = Desidrolipoil transacetilase
E3 = Desidrolipoil desidrogenase
*Mitocôndria de eucariotos e citosol de
procariotos
Complexo piruvato desidrogenase
Tiamina Pirofosfato (TPP) - vitamina B1
Flavina Adenina Dinucleotídeo (FAD) - vitamina B2
Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) - niacina
Coenzima A (CoA) - pantotenato
Lipoato (ácido lipoil)
Cofatores e coenzimas
Reações do ciclo
do ácido cítrico
NADH + H+
NADH + H+
NADH + H+
FADH2
Oxidação acetil-CoA (reações do ciclo do ácido cítrico)
1. Formação do citrato
2. Formação do isocitrato via cis-aconitase
3. Oxidação do isocitrato a -cetoglutarato e formação de CO2
4. Oxidação do -cetoglutarato a succinil-CoA e formação de CO2
5. Conversão da succinil-CoA para succinato
6. Oxidação do succinato a fumarato
≈
Inibidor competitivo
*fosforilação ao
nível de substrato
7. Hidratação do fumarato a malato
8. Oxidação do malato a oxaloacetato
A energia de oxidação no ciclo
é eficientemente conservada
Os componentes do ciclo do ácido cítrico são
importantes intermediários biossintéticos
piruvato carboxilase
Piruvato + HCO3- + ATP oxaloacetato + ADP + Pi
(Fígado, rim)
PEP carboxiquinase
Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP oxaloacetato + GTP (Coração, músculo esquelético)
PEP carboxilase
Fosfoenolpiruvato + HCO3- oxaloacetato + Pi
(Vegetais superiores, levedura, bactérias)
enzima málica
Piruvato + HCO3- + NAD(P)H malato + NAD(P)+
(Largamente distribuída nos eucariotos e procariotos)
Reações anapleoróticas:
Repõem intermediários do ciclo do ácido cítrico que servem como
precursores biossintéticos
Regulação do ciclo do ácido cítrico
Pontos de regulação no ciclo do ácido cítrico:
- Conversão do piruvato em acetil-CoA
- Entrada do acetil-CoA no ciclo
- Reações da isocitrato e -cetoglutarato
desidrogenase no ciclo
Cadeia respiratória
Cadeia respiratória
É o processo responsável pela maior parte
da síntese de ATP pelos organismos
aeróbicos, e é direcionada pela
transferência de elétrons ao O2 .
Em células procarióticas ocorre na
membrana plasmática, e em eucariotos, na
membrana interna das mitocôndrias.
Sequência dos transportadores de elétrons
Complexo I: NADH para Ubiquinona
(complexo da NADH desidrogenase)
NADH + H+ + UQ NAD + UQH2
Complexo II: Succcinato para Ubiquinona
(Succcinato desidrogenase)
Succcinato desidrogenase é única enzima ligada a membrana no ciclo do ácido
cítrico. Possui FAD ligado covalentemente. Os eletrons passam do succcinato
para FAD e depois para proteínas Fe-S e seguem para a Ubiquinona
Complexo III: Ubiquinona para citocromo c
Complexo IV: redução do O2
Resumo do fluxo de elétrons e prótons pelos quatro
complexos da cadeia respiratória
Gradiente de prótons fornece a energia para síntese de ATP
através da ATP sintetase
Rendimento Energético em Aerobiose:
Considerando a oxidação total do acetil-CoA pelo Ciclo do ácido cítrico e cadeia
respiratória:
1 acetil-CoA
2CO2
3 NADH + H+ ------------------ 3 x 3 = 9 ATP
1 FADH2 ------------------------- 1 x 2 = 2 ATP
1 GTP -------------------------------------- 1 ATP Total: 12 ATP
Resumindo:
1 acetil-CoA 2 CO2 + 4 H2O + 12 ATP
Cada moI de acetil-CoA oxidado completamente (até CO2 e H2O) pelo ciclo do
ácido cítrico e cadeia respiratória propicia a formação de 12 moles de ATP.
C6H12O6 (glicose)
2 Piruvato
2 Acetil-CoA ------------------------------ 2 x 12 = 24 ATP
ciclo de Krebs e cadeia respiratória
Total = 38 ATP
2 ATP ----------------------------- 2 ATP
2 NADH + H+ ---------- 2 x 3 = 6 ATP
2 CO2
2 NADH + 2 H+ -------- 2 x 3 = 6 ATP
Cálculo do rendimento energético da combustão completa da glicose até CO2 e
H2O:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O G = -686.000 cal/moI
ATP ADP + Pi G = -8.000 cal/moI
São produzidos, 38 moles de ATP por mol de glicose oxidada. O rendimento será:
686.000 cal ------------------- 100%
38 x 8.000 cal ----------------- R
R = 38 x 8.000 x 100 = 44,3%
686.000
44,3% da energia posta em disponibilidade é utilizada para a síntese de ATP. O
restante (100 - 44,3 = 55,7%) é dissipada na forma de calor, servindo apenas
para aquecer o meio onde a reação se processa.
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