Respiração Celular: Ciclo de Krebs e Ciclo

do Glioxilato

Ciclo de Krebs e Ciclo do Glioxilato

1- Revisão e Introdução: Respiração Celular

2- Complexo piruvato-desidrogenase

3- Ciclo de Krebs

4- Ciclo do glioxilato

1. Revisão e Introdução

A Respiração celular aeróbica tem como objetivo principal produzir

energia a partir da decomposição de glicídios, gorduras e aminoácidos,

utilizando, para tal, o oxigênio.

Introdução

A fonte de energia mais utilizada é a glicose (não a mais energética), os aminoácidos e

os ácidos graxos fornecem mais energia mas são menos utilizados.

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 30 ATP

Introdução

IMPORTÂNCIA:

• fundamental para o trabalho celular (funções vitais da célula);

• manutenção da vida;

TIPOS DE RESPIRAÇÃO CELULAR:

• Anaeróbia Fermentação

• Aeróbia

Introdução

ETAPAS

GLICÓLISE (CITOSOL)

CICLO DE KREBS (MATRIZ MITOCONDRIAL)

CADEIA RESPIRATÓRIA (CRISTAS MITOCONDRIAIS)

FASES DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA

Glicólise Ciclo de Krebs

Cadeia Respiratória

• significa " quebra " da

glicose

• enzimas desidrogenase

• ocorre no hialoplasma, sem a participação do

O2

• fenômeno biológico ocorrido

na matriz mitocondrial.

• Os hidrogênios retirados da glicose e

presentes nas moléculas de FADH2 e

NADH são transportados até o oxigênio, formando

água.

• ocorre nas cristas mitocondriais

I- GLICÓLISE – Quebra da glicose

II- CICLO DE KREBS - Conjunto de reações que formam CO2 - H2O - NADH - FADH2

III- CADEIA RESPIRATÓRIA – Produção de moléculas de ATP

3 - FOSFATOS

PENTOSE

RIBOSE

BASE NITOGENADA

ADENINA

LIGAÇÕES RICAS EM ENERGIA CALORÍFICA

AA

TT

PP

RESPIRAÇÃO CELULAR: PRODUÇÃO DE ATP

ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR

CRISTAS

MATRIZ

2a. CICLO DE KREBS

3a. CADEIA

RESPIRATÓRIA

3a. CADEIA

RESPIRATÓRIA

1a. GLICÓLISE

CITOPLASMA

M I T O C Ô N D R I A S

MEMBRANA EXTERNA

MEMBRANA INTERNA

LOCAIS DA RESPIRAÇÃO CELULAR

GLICOSE AC.PIRUVICO

C 6H12O6

(2) C3H4O3

4H+

– NAD E FAD - Moléculas Carregadora de H+

- Cada molécula carrega 2 átomos de H+

ÁCIDO PIRÚVICO

- 2NAD + 2H2 = 2NADH

- FORAM PRODUZIDOS 2 AC. PIRÚVICOS

CITOPLASMA GLICÓLISE

CITOPLASMA GLICÓLISE

IMPORTANTE

- SALDO DE 2 ATP NA REAÇÃO

PRODUTOS DA GLICÓLISE

PRIMEIRA ETAPA - GLICÓLISE Quebra da molécula glicose

ÁCIDO PIRÚVICO -> ACETI-CoA ÁCIDO PIRÚVICO -> ACETI-CoA

ÁCIDO CÍTRICOÁCIDO CÍTRICO

ÁCIDO CETOGLUTÁRICOÁCIDO CETOGLUTÁRICO

ÁCIDO SUCCÍNICOÁCIDO SUCCÍNICOÁCIDO MÁLICOÁCIDO MÁLICO

ÁCIDO OXALACÉTICOÁCIDO OXALACÉTICO

NADH

FADH2

NADH

NAD

CO2

CO2CO2

CO2

1-ATP

PRODUTOS FORMADOS NO CICLO DE KREBS POR CADA

ÁCIDO PIRÚVICO

- 3 NADH

- 1 FADH2

- 1 ATP

COMO SÃO 2 MOLÉCULAS DE ÁCIDO PIRÚVICO, O

RESULTADO FINAL É:

- 6 NADH

- 2 FADH2

- 2 ATP

M

I

T

O

Ô

N

D

R

I A

L

M

A

T

R

I

Z NADH

NAD

NAD

NADH

Co - ACo - A

NAD

FAD

(2) C3H4O3

CICLO DE KREBSContinuação da quebra da molécula glicose com descarboxilações e

desidrogenações

NADH

FADH2

MEMBRANA DAS CRISTAS MITOCONDRIAIS

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE ELÉTRONS

ORIGINA 2,5ATP

ORIGINA 1,5ATP

CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS

Conversão de Piruvato a Acetil-CoA

2- Complexo da piruvato desidrogenase

•3 enzimasPiruvato desidrogenase (E1)Dihidrolipoil transacetilase (E2)Dihidrolipoil desidrogenase (E3)

•5 coenzimasCoenzima A (Co-A)NADTiamina pirofosfato(TPP) (E1)lipoato (E2)FAD (E3)

•2 Proteínas Reguladoras

O Complexo

O Complexo

Múltiplas cópias de cada enzima, com o número de cópias variando de espécie

para espécie

Localizado na Matriz Mitocondrial.

Descarboxilação oxidativa do piruvato

1- C1 liberado como CO2, e ligação do hidroxietil à TPP2- Oxidação a ác. carboxílico e redução da ligação S-S do lipoil3- transferência do acetato para CoA4- Transferência de elétrons para o FAD para regenerar S-S5- transferência de elétrons para o NAD para regenerar FAD

Reações do Complexo da Priruvato desidrogenase

Deficiência na oxidação do Piruvato

Mutações nos genes das enzimas

Deficiência na absorção de tiamia

Beriberi

Altas quantidades de álcool

Regulação do complexo da piruvato desidrogenase

1- Regulação Alostérica

Inibição: ATP, acetil-CoA, NADH, ác. graxos;

Ativação: AMP, CoA, NAD+, Ca++

2-Regulação Covalente

Proteína fosfatase desfosforila E1 e reativa o complexo

Proteína quinase fosforila E1 e inativa o Complexo

3-Ciclo de Krebs

•É uma via Cíclica (8 reações)

•Elucidada por Hans Krebs

•Também chamada de Ciclo do ácido cítrico ou ciclo

dos ácidos tricarboxílicos

•Via aeróbica e ocorre na Matriz Mitocondrial

Visão Geral

Os grupos acetil são enzimaticamente oxidados a CO2

A energia liberada pela oxidação é conservada nos transportadores de elétrons reduzidos NADH+H+ e

FADH2.

Fornece precursores para biossíntese de várias moléculas

Visão Geral

acetil-CoA oxaloacetato citrato

citrato sintase

- Reação de condensação

- enzima citrato sintase é regulada:

- inibição: NADH, succinil-CoA, citrato, ATP

- ativação: ADP

Reações do Ciclo de Krebs

1

2

citratoCis-aconitato

isocitrato

aconitase

aconitase

- Reação de desidratação e hidratação

3

isocitrato -cetoglutarato

Isocitrato desidrogena

se

- Reação de descarboxilação oxidativa

- Regulação da isocitrato desidrogenase:

- inibição: ATP

-Ativação: Ca++, ADP

4

succinil-CoA-cetoglutarato

Complexo da-cetoglutarato desidrogenase

- Reação de descarboxilação oxidativa

- Regulação da -cetoglutarato desidrogenase:

- inibição: succinil-CoA, NADH

-Ativação: Ca++

5

succinil-CoA

Succinil-CoA sintetase

succinato

-Síntese de uma molécula de GTP

6

succinato desidrogenas

esuccinato fumarato

- a enzima succinato desidrogenase está ligada à membrana interna da mitocôndria

7

fumarato L-malato

fumarase

8

L-malato oxaloacetato

malato desidrogenas

e

Balanço energético do Ciclo do Krebs

•Em uma volta completa do ciclo são formados:

-3 NADH-1 FADH-1 GTP (ATP)

Regulação do Ciclo de Krebs

Por que a oxidação do acetato é tão complicada?

O papel do Ciclo do Ácido citrico não é apenas a oxidação do acetato.

Os intermediários são retirados do Ciclo para precursores em vias

biossintéticas.

O Ciclo do Ácido Cítrico é uma via ANFIBÓLICA

-Catabolismo oxidativo de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos;- Precursores para vias biossintéticas.

Serve tanto a processos catabólicos quanto anabólicos

Reações Anapleróticas

São reações que repõem os intermediários do Ciclo de krebs.

4- Ciclo do glioxilato

Permite a Conversão de lipídios em carboidratos

Visão Geral

•Ocorre nos vegetais e em algumas bactérias;

•Localiza-se em organelas denominadas glioxissomos;

•É um via cíclica;

•Permite que o Acetil-CoA originado do catabolismo dos ácidos graxos seja convertido em glicose;

•Não ocorre nos vertebrados.

•Utiliza muitas das enzimas do Ciclo de Krebs;

Reações do Cíclo do Glioxilato

2 Acetil-CoA + NAD+ + 2H2O → Succinato + 2 CoA-SH + NADH + H+

Produção de Glicose a partir de lipídeos

Até a Próxima!!