Aula 3 - Respiração Celular – Parte 1 a Oxidação e o ATP

FACULDADE DE EDUCAO DE BACABALCURSO: BACHARELADO EM FARMCIADISCIPLINA: BIOQUMICA METABLICA

RESPIRAO CELULAR PARTE 1Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto

Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto

MitocndriaBolsa limitada por duas membranas semelhantes membrana plasmtica.

A interna forma uma srie de dobras ou septos, as cristas mitocondriais, entre as quais h uma soluo gelatinosa, a matriz mitocondrial.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


MitocndriaNa matriz e na membrana interna, existem vrias enzimas responsveis pelas reaes qumicas da respirao celular.

Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto*


Mitocndria*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


MitocndriaTeriam surgido de bactrias que, h cerca de 2,5 bilhes de anos, foram fagocitadas por clulas procariticas maiores e passaram a viver dentro delas. Esta a teoria endossimbitica das mitocndrias.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Aspectos gerais da respirao aerbica

aquela que ocorre com consumo de oxignio.Na combusto, as ligaes qumicas so rompidas com a reao com molculas de oxignio, sendo formados gs carbnico e gua, no final do processo.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Aspectos gerais da respirao aerbica

Na respirao, ocorre o mesmo, mas de maneira gradativa, com energia liberada em pequenas parcelas.A principal molcula utilizada pelas clulas como fonte de energia a glicose.

*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Importncia Biomdica (Oxidao)Oxidao e reduo do ponto de vista qumico;Muitas oxidaes biolgicas podem acontecer sem o oxignio (H);Os animais superiores dependem diretamente do oxignio para a produo de energia (ATP)formando tambm gua;*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Enzimas envolvidas na oxidao As enzimas que participam da oxidao (Oxidorredutases):

Oxidases;Desidrogenases;Hidroperoxidases;Oxigenases.



Oxidases As oxidases catalisam a remoo de H de um substrato utilizando o O2 como aceptor, formando H20 ou H2O2.

Citocromo-oxidase;



DesidrogenasesRealizam duas funes principais:Transferncia de hidrognio de um substrato para o outro em uma reao de oxidao e reduo acoplada (processos oxidativos na ausncia do oxignio);Transferncia de eltrons na cadeia respiratria de transporte de eltrons do substrato para o oxignio.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Desidrogenases

NAD+ (Nicotinamida adenina dinucleotdeo);NADP (Nicotinamida adenina dinucleotdeo fosfato);Citocromos (contem F/exceto citocromo-oxidase);*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


HidroperoxidasesAs hidroperoxidases protegem o organismo contra os perxidos perigosos;O acumulo de perxidos pode levar a produo de radicais livres, os quais, por sua vez, podem romper membranas e, talvez, provocar doenas, incluindo cncer e a aterosclerose. Se classificam em Peroxidases e Catalases.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


HidroperoxidasesPeroxidases: encontradas no leite e Leuccitos, essas enzimas destroem os perxidos (Glutationa peroxidase) protegendo os lipdeos da membrana e a hemoglobina;Catalases: encontrada no sangue, na medula, nas mucosas, nos rins e fgado, alem de apresentar a atividade de peroxidases elas utilizam o H2O2 como doador e aceptor de eltrons.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


OxigenasesElas catalisam a incorporao de oxignio em uma molcula de substrato em duas etapas (1) o oxignio ligado a enzima no stio ativo e (2) o oxignio ligado reduzido ou transferido para o substrato.Podem ser divididas em Dioxigenases e mono-oxigenases; *Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Oxigenases

As dioxigenases incorporam os dois tomos de oxignio em um substrato;

As mono-oxigenases incorporam apenas tomo de hidrognio molecular no substrato.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


OxigenasesOs Citocromos P450 so mono-oxigenases importantes:Lozalizam-se no R.E de fgado e intestinos e nas mitocndrias;So responsveis pela destoxificao de muitas substncias medicinais (aumentando a sua solubilidade), esto relacionados com a biossntese de hormonios a partir do colesterol e bissntese de cido biliar a partir do colesterol do fgado.



Oxidao por retirada de hidrogniosA energia armazenada nas ligaes qumicas da glicose liberada por meio de oxidaes sucessivas. Uma substncia se oxida quando perde eltrons.No caso da glicose, isso ocorre por meio de desidrogenaes catalisadas pelas enzimas desidrogenases, que possuem como coenzima o grupamento nicotinamida-adenina-nucleotdeo (NAD). Ele vem na forma oxidada: NAD+. O FAD outra substncia que tem a mesma funo.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Oxidao por retirada de hidrogniosO NAD+ capaz de se combinar com os tomos de hidrognio retirados da molcula quando ela est sendo oxidada. E um dos hidrognios fica livre, na forma inica, como prton.NAD+ + 2H NADH + H+Do NAD, os hidrognios so transportados at o oxignio absorvido do ambiente, formando gua.Alm de perder oxignio, a glicose quebrada aos poucos pela retirada de carbono, a descarboxilao, feita pelas enzimas descarboxilases.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Oxidao da glicose*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Recapitulando...Nos sistemas biolgicos assim como nos sistemas qumicos, a oxidao (perda de eltrons) sempre acompanhada por reduo de um aceptor de eltron;As oxirredutases possuem uma gama de funes no metabolismo; as oxidases e as desidrogenases desempenham papeis importantes na respirao; as hidroperoxidases protegem o organismo contra a leso pelos radicais livres; e as oxigenases medeiam hidroxilao de substancias e esterides; *Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Equao da respirao celular

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energia

Glicose + Oxignio Gs carbnico + gua + energia*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Importncia Biomdica(Funo do ATP)O modo pelo qual um animal obtm o combustvel adequado para prover energia necessria para o seu funcionamento a base da compreenso da nutrio e do metabolismo normais;A morte por inanio est associada e total exausto dessa energia que pode ser associada a determinadas formas de desnutrio;O armazenamento excessivo de energia sobressalente provoca a obesidade, condio cada vez mais comum na sociedade ocidental.



Funo do ATPOs sistemas biolgicos se adaptam s leis da Termodinmica (aula de fundamentos da Bioqumica);A primeira lei diz que a energia de um sistema permanece constante;Isso quer dizer que a energia no perdida e nem ganha durante qualquer alterao... ... Ento ela pode ser transferida ou transformada em outra forma de energia.



Funo do ATPOs processos energticos ocorrem no nosso organismo atravs do acoplamento de reaes endergnicas e exergnicas (metabolismo);Assim a energia captada e transferida de compostos orgnicos para o ATP atravs do Pi que um composto intermedirio de alta energia.



Funo do ATPPortanto o ATP desempenha um papel central na transferncia de energia livre de processo exergnicos para os processos endergnicos;A importncia do ATP (ADP, Pi) se tornou evidente com a descoberta da sua funo na gliclise;



Funo do ATPO valor da hidrlise do fosfato terminal do ATP, divide os fostatos em duas listas:Fosfatos de baixa energia;

Fosfatos de alta energia;




CompostoG0kJ/molKcal/molFosfoenolpiruvato-61,9-14,8Carbamoil fosfato-51,4-12,31,3-bifosfoglicerato (para 3-fosfoglicerato)-49,3-11,8Creatina fosfato-43,1-10,3ATP AMP PPi-32,2-7,7ATP ADP Pi-30,5-7,3Glicose-1-fosfato-20,9-5,0PPi-19,2-4,6Frutose-6-fosfato-15,9-3,8Glicose-6-fosfato-13,8-3,3Glicerol-3-fosfato-9,2-2,2


Funo do ATPPortanto o ATP pode doar fosfatos de alta energia e o ADP (com as enzimas certas) pode receber esses fosfatos para formar o ATP;Na prtica um ciclo de ATP/ADP conectam esses processos que geram energia (utilizando o P) consumindo e regenerando o ATP.Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto*


A energia obtida na respirao celular no usada de imediato. Cada parcela utilizada na sntese de adenosina-trifosfato(ATP).

O processo se d atravs da fosforilao de uma adenosina-difosfato(ADP). Funo do ATP*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


Funo do ATP

O ATP fica no citoplasma e quando a clula necessitar de energia, a ligao entre o ADP e o fosfato quebrada, liberando energia e o fosfato.



Funo do ATP O ATP permite o acoplamento de reaes termodinamicamente desfavorveis naquelas favorveis;Por exemplo a fosforilao da glicose em glicose-6-fosfato altamente endergnica e necessita do ATP;Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto*


Funo do ATP(1) Glicose + Pi Glicose-6-fosfato + H2O (G0 = +13,8 kJ/mol)Para ocorrer a reao deve ser acoplada em outra mais exergnica como a hidrlise do ATP:

(2) ATP ADP + Pi (G0 = -30,5 kJ/mol)

Quando (1) e (2) se acoplam sendo catalisada pela Hexoquinase em uma reao altamente exergnica que irreversvel sob condies fisiolgicas.



Funo do ATPA Adenilil-ciclase (Adenilato-ciclase) interconverte os adenina-nucleotdeos:ADENILIL-CICLASEATP + AMP 2 ADPPermitindo que o ADP forme o ATP, que o AMP seja recuperado em ADP e que o AMP (atuando como sinal) aumente de concentrao quando o ATP est baixo para acelerar as reaes que produzem o ATP.Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto*


Etapas da Respirao AerbicaGliclise;Ciclo do cido Ctrico;Cadeia Respiratria ou Fosforilao oxidativa.*Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto


[email protected]!Continua na prxima aula...Prof. M. Sc. Francisco Marques de Oliveira Neto*


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Aula 3 - Respiração Celular – Parte 1 a Oxidação e o ATP