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Metabolismo de Carboidratos.
Profa.Dra. Leticia LabriolaAbril 2012
Oxidao Completa da Glicose
C6H12O6 + 6O2 + 6CO2 + 6H2O
36-38ADP + 36-38 Pi + 36-38ATP
Via glicoltica gastou: 1 glicose, 2 ADP, 2 Pi, 2 NAD+
gerou: 2 ATP, 2 NADH, 2 Pyr
Falta: Usar Pyr Formao de AcCoA e KrebsReciclar NADH Transporte de eltronsGerar CO2 Formao de AcCoA e KrebsFormar ATPs Fosforilao oxidativa
NAD Nicotinamida Adenina Dinucleotdeo (coenzima)
NADH
FAD Flavo Adenina Dinucleotdeo (grupo prosttico)
(Vit B2)
A Respirao Celular ocorre em 3 estgios
1 nutrientes so oxidados e geram Acetil-CoA
(Gliclise, -oxidao e oxidao de aminocidos)
coenzimas so reduzidas
2 Acetil-CoA oxidado a CO2 no Ciclo de Krebs
coenzimas so reduzidas
3 Coenzimas so oxidadas, transferindo os e- para O2,formando gua e armazenando a energia envolvida naforma de ATP, na Cadeia Respiratria (Cadeia deTransporte de e- + Fosforilao Oxidativa
Acetil-CoA
aaestgio 1
produo de Acetil-CoA
AGL Glicose
estgio 2oxidao de Acetil-CoA
estgio 3transferncia de e-
e fosf. oxidativa
ciclode Krebs
piruvato
oxaloacetato citrato
gliclise
cadeia respiratria
transportadores de e-
Coenzima A (CoA)
grupo reativotiol
-mercaptoetilaminacido pantonnico
Acetil-CoA3-fosfoadenosina difosfato
ribose 3- fosfato
adenina
o grupo acetil proveniente da descarboxilao do piruvato se une CoA atravs do grupo tiol desta
O piruvato proveniente da gliclise uma das principais fontes de Acetil-CoA
Descarboxilao oxidativa
Remoo irreversvel de um CO2 do piruvato, gerando o grupo acetil que se liga coenzima A (CoA), formando Acetil-CoA
3 enzimas (PDH) 5 coenzimas
piruvato desidrogenase
Complexo Multienzimtico
piruvato desidrogenase
diidrolipoil transacetilase
diidrolipoil desidrogenase
Piruvato Acetil-CoA
Formao de Acetil-CoA
Formao de Acetil-CoA
- 5 coenzimas / grupos prostticos: tiamina pirofosfato (TPP)FADCoenzima ANADcido lipico
- 5 vitaminas: tiamina (B1)riboflavina (B2)cido pantotnico (CoA) (B5)niacina (nicotinamida) (B3)cido lipico
vitamina precurssoraPiruvato desidrogenase (E1)
tiamina pirofosfato (TPP) tiamina (B1)
Diidrolipoil transacetilase (E2)
coenzima A (CoA) cido pantotnico (B5)
Diidrolipoil desidrogenase (E3)
flavina adenina dinucleotdeo (FAD) riboflavina (B2) nicotinamida adenina dinucleotdeo niacina (B3)/nicotinamida(NAD+)
Diidrolipoil transacetilase (E2)
cido lipico
Cofatores do Complexo da Piruvato Desidrogenase
no deriva de vitaminas
Formao de Acetil-CoA
Regulao da Piruvato Desidrogenase
+AMP, NAD+
-ATP, NADH, Acetil-CoA
Regulao do Complexo Piruvato Desidrogenase(regulao alostrica e por modificao covalente)
O complexo formado por 3 enzimas e 5 coenzimas
As enzimas do complexo tm resduos de serina, modificveis por fosforilao
As enzimas do complexo quando fosforiladas (por quinases) so inativas
As enzimas do complexo quando desfosforiladas (por fosfatases) so ativas
Alm das 3 enzimas, o complexo tem uma quinase e uma fosfatase associadas
Os produtos da via, NADH e acetil-CoA, bem como ATP so efetores alostricos negativos das enzimas do complexo
NADH, Acetil-CoA e ATP ativam a quinase (e inibem o complexo)
A diminuio de NADH, Acetil-CoA e ATP ativam a fosfatase (e ativam o complexo)
A insulina ativa fosfatases no geral, tendo o mesmo efeito, bem como o Ca2+ e Mg2+
O excesso de acetil-CoA e NADH provenientes da -oxidao durante o jejum inibem a sntese de acetil-CoA a partir de piruvato, favorecendo a gliconeognese
Oxidao Completa da Glicose
C6H12O6 + 6O2 + 6CO2 + 6H2O
36-38ADP + 36-38 Pi + 36-38ATP
Via glicoltica gastou: 1 glicose, 2 ADP, 2 Pi, 2 NAD+
gerou: 2 ATP, 2 NADH, 2 Pyr
Form. de Acetil-CoA gastou: 2 NAD+, 2 Pyrgerou: 2 CO2, 2 NADH, 2 AcCoA
Acetil-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi
2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + CoA
Reao Global - Ciclo de Krebs
GTP + ADP GDP + ATPnucleosdeo difosfato quinase
Regulao do Ciclo de Krebs
Acetil-CoA + OxAc Citratocitrato sintase- NADH, ATP +ADP
Isocitrato cetoglutaratoisocitrato desidrogenase- NADH, ATP +ADP
NAD+ NADH
cetoglutarato Succinil-CoA cetoglutarato desidrogenase- NADH, ATP
NAD+ NADH CO2CoASH
CoASH
piruvato
Acetil-CoA
citrato
cis-aconitato
isocitrato
-cetoglutarato
SuccinilCoA
succinato
fumarato
malato
oxalo-acetato
ATP, Acetil-CoA, NADH-
- ATP
- ATP+ ADP, Ca2+
(piruvato desidrogenase)
(citrato sintase)
(isocitrato desidrogenase)
(-cetoglutarato desidrogenase)
ATP aumenta o KM da citrato sintase para acetil-
CoA
- Succinil-CoANADH, GTP, ATP
+ Ca2+
+ Ca2+, Mg2+
Etapas que requerem coenzimaoxidada (NAD+ ou FAD)*
*
*
*
*
*
Regulao do Ciclo de Krebs
+ADP
NADH, ATP
NADH, ATP
NADH, ATP
Regulao do Ciclo de Krebs
+ADP
ATP
Frutose 6P Frutose 2,6 PATP ADP
Fosfofrutoquinase 2
Frutose 6PFrutose 2,6 P Frutose 2,6 bisfosfatase
Pi
- citrato+ AMP
+ PEP
(+ insulina no fgado)
(+ glucagon no fgado)
Regulao Integrada
frutose 6-fosfato
frutose1,6-difosfato
ATP
ADP
Substrato do Ciclo de Krebs regulando Gliclise
(fosfofrutoquinase)
- Citrato
O excesso de citrato indicaabundncia de precursoresbiossintticos, e portanto a nonecessidade de degradao deglicose
GLICOSE
PIRUVATO
Destinos Metablicos do Citrato
citrato
Fonte de NADPH no citossol, para
biossntese redutora
(enzima mlica)
Ciclo de Krebs
Gerao de Energia
Regulador de outras etapas metablicas
(-) fosfofrutoquinase
(+) Acetil-CoA carboxilase *
Fonte de carbono para processos citosslicos
biossintticos, como cidos graxos e esterides
(fonte de acetil-CoA)
*Acetil-CoA carboxilase a enzima que catalisa a formao de malonil-CoA a partir de acetil-CoA, o primeiro passo da sntese de cidos graxos
Oxaloacetato
Acetil-CoA
Piruvato
Citrato
NAD+CoA
CO2NADH
+AMP, NAD+-ATP, NADH, Acetil-CoA
Piruvato desidrogenase
- NADH, ATP
+ADP
Citrato sintase
ATP
+ADP
NADH, ATP
NADH, ATP
NADH, ATP
Regulao do Ciclo de Krebs
+ADP
ATP
Oxaloacetato
Acetil-CoA
Piruvato
Citrato
NAD+CoA
CO2NADH
CO2
ATP
ADP + Pi
+Acetil-CoA
+AMP, NAD+-ATP, NADH, Acetil-CoA
(biotina)
Piruvato desidrogenase
Piruvato carboxilase
- NADH, ATP
+ADP
Citrato sintase
ATP
Oxaloacetato
Acetil-CoA
Piruvato
Citrato
NAD+CoA
CO2NADH
CO2
ATP
ADP + Pi
+Acetil-CoA
+AMP, NAD+-ATP, NADH, Acetil-CoA
(biotina)
Piruvato desidrogenase
Piruvato carboxilase
- NADH, ATP
+ADP
Citrato sintase
lipdeos
glucagon
mito
cnd
ria
cito
ssol
MALATO
FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO
ACETIL CoA
CITRATOOXALOACETATO
-CETOGLUTARATOSUCCINIL CoA
PORFIRINAS AMINOCIDOS
AMINOCIDOS
GLICOSE
(grupo heme)
MALATO
Inibio do Ciclo de Krebs por Falta de Oxaloacetato(jejum, fgado, gliconeognese)
-oxidaointensa
cetognese(recicla CoA)
OXALOACETATO(malato
desidrogenase citoplasmtica)
protelise
NADHNAD+
O excesso de NADH da -oxidao desloca oequilbrio em direo aomalato
Esta oxidao gera NADHcitosslico que transferido paraa matriz mitocondrial porlanadeiras especficas
gliclise
ApresentadorNotas de apresentaoA gliclise est inibida e logo no tem muito piruvato (ser que tem proveniente de protelise?). O piruvato que tiver vai virar imediatamente oxaloacetato, porque a piruvato carboxilase ativada pelo excesso de acetil-CoA. O excesso de NADH leva o oxaloacetato imediatamente para malato.Em condio de jejum, vai haver beta oxidao intensa. Isso gera muito NADH e ATP, que inibem krebs. O krebs tb inibido porque falta oxaloacetato e falta oxaloacetato justamente porque o excesso de NADH, proveniente da beta oxidao desloca o equilbrio do oxaloacetato em direo ao malato, favorecendo o acmulo deste que sai via lanadeira de malato, para virar oxaloacetato e ser substrato da gliconeognese.
Quando no h oxaloacetato disponvel no fgado (gliconeognese do jejum), o ciclo de Krebs inibido. O excesso de Acetil-CoA da b-oxidao usado na cetognese (fgado), para restituir CoA. Quando o excesso de Acetil-CoA proveniente do piruvato, e o ciclo de Krebs foi inibido por excesso de ATP, acetil-CoA usado na lipognese
Oxaloacetato
Acetil-CoA
Piruvato
Citrato
NAD+CoA
CO2NADH
CO2
ATP
ADP + Pi
+Acetil-CoA
+AMP, NAD+-ATP, NADH, Acetil-CoA
(biotina)
Piruvato desidrogenase
Piruvato carboxilase
- NADH, ATP
+ADP
Citrato sintase
ATP, Oxaloacetato
+ADP
NADH, ATP
NADH, ATP
NADH, ATP
Regulao do Ciclo de Krebs
+ADP
ATP
Inibio do Ciclo de KrebsJejum ou Atividade Fsica Prolongada (fgado)
- Consumo do oxaloacetato para produo de glicose via gliconeognese
- Acmulo de Acetil-CoA e NADH proveniente da intensa -oxidao
Abundncia de aporte energtico
- Inibio das enzimas por excesso de ATP (e falta de ADP) e excesso de coenzimas reduzidas NADH e FADH2 (falta de coenzimas oxidadas NAD+, FAD)
O fluoracetato (acetato fluorado), presente nas folhas de certas plantas venenosas na frica,Austrlia e Amrica do Sul txico porque convertido a fluoracetil-CoA e ento convertido afluorcitrato pela citrato sintase. Inibe a aconitase e o transporte de citrato atravs da membranainterna da mitocndria.
Potentssimo: LD50 = 0,2mg/Kg de peso corpreo em ratos (ingerido, inalado ou absorvido pelapele) Produo, Comercializao e uso proibidos pela OMS
Envenenamentos
O Arsnico na forma de sais de arsenito (AsO33-) ou sais orgnicos txico porque se liga covalentemente a sulfidrilas, especialmente as vicinais, como no caso das lipoamidas, presentes na piruvato desidrogenase e -cetoglutarato desidrogenase.
ApresentadorNotas de apresentaoNapoleo supe-se que morreu por intoxicao por arsnico, pois encontraram arsnico em um feixe do seu cabelo, porm no se sabe se foi intencional ou ambiental. Encontraram um sal de arsnico na tinta verde do papel de parede do seu quarto de se trocar.
Regulao do Ciclo de Krebs em outros nveis(isoformas, nvel de expresso, transporte)
H diferentes isoformas das enzimas do complexo piruvato desidrogenase
A expresso das isoformas parece ser tecido dependente e dieta dependente
Dietas ricas em lipdeos ativa algumas, enquanto outras so favorecidas por dietas ricas em carboidratos processo pouco compreendido!
Estas enzimas mitocondriais so produzidas no citossol. No s o nvel de expresso influencia o ciclo, como tambm a velocidade de transporte destas para
a mitocndria
Deficincia de Piruvato Desidrogenase
- Crianas com acidose ltica, acmulo de piruvato e alanina
- Geralmente em casamentos cossangneos
- Acometimento cerebral
- Dieta hipocalrica (predomnio de gorduras sobre carboidratos)
1. Indicar as vitaminas necessrias para a produo de acetil-CoA a partir de piruvato, e a localizao intracelular desta reao.
2. Indicar a localizao celular das enzimas do ciclo de Krebs e descrever os passos irreversveis do ciclo. Indicar as vitaminas necessrias.
3. Escrever a reao global da metabolizao da acetil-CoA pelo ciclo de Krebs.4. Descrever a regulao do ciclo de Krebs em funo das relaes de ATP/ADP e NADH/NAD+. (Recorde tambm
quais os efeitos de mudanas nos nveis de ATP/ADP e NADH/NAD+ na gliclise e neoglicognese.)5. Quais dos compostos a seguir aumentam a concentrao de oxaloacetato em uma suspenso de mitocndrias:
acetil-CoA, piruvato, glutamato, citrato, cidos graxos? Justifique, e explique porque estes compostos so gliconeognicos.
6. Descrever os mecanismos de regulao da piruvato desidrogenase e piruvato carboxilase. Como essa regulao afeta a velocidade das reaes do ciclo de Krebs? Como afeta a gliconeognese?
7. Indicar a direo preferencial da reao catalisada pela aconitase se reagentes e produtos estiverem em concentraes equivalentes. Qual o composto que se acumula quando o ciclo de Krebs inibido por altas relaes ATP/ADP e NADH/NAD+? Relacionar a atividade da via glicoltica com a atividade da isocitrato desidrogenase.
8. O beriberi, uma doena causada pela deficincia de tiamina (vitamina B1), caracterizado pelo acmulo de piruvato, especialmente aps refeies ricas em carboidratos. Explique porque ocorre este acmulo.
9. A sndrome de Wernicke-Korsakoff caracterizada por confuso mental, ataxia, oftalmoplegia e letargia, observada normalmente em alcolatras crnicos. Esta sndrome pode ser revertida completamente atravs da administrao de tiamina. Baseado nesses dados, explique a causa da doena e porque compromete principalmente as funes cerebrais.
10. A deficincia de biotina, uma doena rara, causa intolerncia a exerccio e hipoglicemia de jejum. Explique esse quadro clnico.
Nmero do slide 1Nmero do slide 2Nmero do slide 3Nmero do slide 4Nmero do slide 5Nmero do slide 6Nmero do slide 7Nmero do slide 8Nmero do slide 9Nmero do slide 10Nmero do slide 11Nmero do slide 12Nmero do slide 13Nmero do slide 14Nmero do slide 15Nmero do slide 16Nmero do slide 17Nmero do slide 18Nmero do slide 19Nmero do slide 20Nmero do slide 21Nmero do slide 22Nmero do slide 23Nmero do slide 24Nmero do slide 25Nmero do slide 26Nmero do slide 27Nmero do slide 28Nmero do slide 29Nmero do slide 30Nmero do slide 31Nmero do slide 32Nmero do slide 33Nmero do slide 34Nmero do slide 35Nmero do slide 36Nmero do slide 37Nmero do slide 38
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