Embed Size (px)
Citation preview
Ciclo
de Krebs
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
GlyAlaSerCys
LeuIleLysPhe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2
MAPA II
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
GlyAlaSerCys
LeuIleLysPhe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2
MAPA II
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
Esquema Geral da Esquema Geral da GlicGlicóóliselise
2 açúcares de 3 C
1 açúcar de 6 C
À partir deste ponto as reações são duplicadas
2 moléculas de Piruvato (3C)
Saldo
2 moléculas de ATP
2 moléculas de NADH
Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi →→
2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H22O O
Nota Histórica
1948-1950: L. J. Reed
et al. Descobrem o complexo de desidrogenase
do Piruvato, que oxida o Piruvato
a acetil-CoA, que
depois vai se combinar com o oxaloacetato
no ciclo do ácido cítrico
Ao Contrario da Glicólise, cujo estudo intensivo já
remonta ao final do séc. XIX, os processos relativos à
Oxidação do Piruvato
so
Começaram a ser alvo de grande volume de estudo perto de meados do séc. XX
Após 1937: continuava a ser um mistério o processo pelo qual se passava de Piruvato
e oxaloacetato
a citrato
1937: H. A. Krebs postula o ciclo do acido tricarboxílico, que consome grandes quantidades de Piruvato
e oxigénio. Krebs,
estudando este processo em músculos de pombo, conclui que este é
o maior caminho, se não o único, caminho de oxidação do
Piruvato
nos músculos
Onde Ocorre?Matriz Mitocondrial
Ciclo do ácido cítricoCiclo do ácido tricarboxílico
Ciclo de KrebsI.
O Piruvato
completamente
oxidado
para
CO2
e H2
O na
presença de O2
num processo
conhecido
como
respiração
celular.
II.
Ocorre
em
oito
etapas
dentro
da
mitocôndria.
III. Energia
é
eficientemente
conservada
durante
este
processo.
IV.
Este ciclo
serve tanto
para
processos
catabolicos
como anabolicos
sendo
essencial
ao
metabolismo.
Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi →→
2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H22O O
Glicólise
Piruvato
+ NAD+
+ CoA
Acetil-CoA
+ NADH + H+
+ CO2
Descarboxilação
oxidativa
do piruvato
(processo
aeróbico)
Ciclo
de Krebs
Acetyl-CoA
+ 3NAD+
+ FAD + GDP + pi 3NADH + FADH2 +
GTP+ COA +2 C02
Ciclo
de KrebsReações
irreversíveis:
1)
Citrato
Sintase
2)
cetoglutarato
deshidrogenase
Ciclo
de Krebs
condensação
Citratosintase
Ciclo
de Krebs
condensação
Citratosintase
Ciclo
de Krebs
condensação
Citratosintase
Ciclo
de Krebs
condensação
Citratosintase
(3C) (3C) (6C)
Condensação
Ciclo
de Krebs
Isomerização
aconitase
A Aconitase
isomeriza
o citrato
para
isocitrato
que
é
mais
facilmente
oxidado
que
o citrato.A isomerização
ocorre
pela
deshidratação
do citrato
formando
o cis-Aconitato
seguida
de umahidratação
formando
o isocitrato.
Ciclo
de Krebs
isocitratodesidrogenase
(5)
(6)
descarboxilaçãooxidação
isocitratodesidrogenase
(6)
Descarboxilação
oxidativa
descarboxilaçãooxidativa
-cetoglutaratodesidrogenase
descarboxilaçãooxidativa
-cetoglutaratodesidrogenase (5)
(4)
Ciclo
de Krebs
(5)
(4)
(5)
(4)
Descarboxilação
oxidativa
feita
por
um complexo
de enzimas
semelhantesà
ao
complexo
Piruvato
Deshidrogenase
TPPácido
lipóicoFAD
GTP
GTP
ATP
GTP e ADP diferem
nas
bases nitrogenadas
succinil
CoAsintase
Ciclo
de Krebs
Succinil
CoA
sintetase
algumas
requerem
GDP+ pi e outras
ATP + pi
Utilização
do GTP:
Fosfoenolpiruvato
carboxiquinase
na
Gliconeogênese:
oxaloacetato
GTP fosfoenolpiruvato
+ GDP +pi + C02
Nucleosídeo
difosfato
quinase
2) GTP + ADP ATP + GDP
Regeneração
do Oxaloacetato
succinato
desidrogenase
oxidação
succinato
desidrogenase
oxidação
Ciclo
de Krebs
Sucinato
deshidrogenase
é
a única
enzima
parte da
membrana
interna
da
mitocôndria
GTP
fumarase
GTP
fumarasehidratação fumarasehidratação
Ciclo
de Krebs
malatodesidrogenase
oxidação
Ciclo
de Krebs
Acetyl-CoA
+ 3NAD+
+ FAD + GDP + pi 3NADH + FADH2 +
GTP+ COA +2 C02
Forma-se apenas
1ATP ou
GTP pelo
ciclo
de Krebs, porém
as Co-enzimas
reduzidas
serão
utilizada
pela
cadeia
de transporte
de elétrons
para
a síntese
do ATP
Ciclo
de Krebs
Função
Anabólica
do Ciclo
de Krebs
Reações
anapleróticas
(reações
de preenchimento)
Reações
de síntese
de compostos
intermediáriosque
foram
retirados
pelas
reações
anabólicas.Estes compostos
devem
ser repostos
pelas
reações
anapleróticas(de preenchimento).
Piruvato
carboxilase(enzima
ativada
pelaAcetyl-CoA)
Piruvato
Oxaloacetato
EX: De uma
das regulaçãoda
velocidade
do Cilco
de Krebs(fígado
e rim)
Regulação
do Ciclo
de Krebs
O complexo
piruvato
desidrogenase
écomposto
de três
enzimas
e cinco
co-enzimas
O ciclo
de Krebs é
praticamente
um centrouniversal na
cadeia
metabólica
em
que
compostos
derivados
da
quebra
de carboidratos, lipídios
e proteínas
sãooxidados
para
formar
C02
, e a energia
da
oxidaçãoencontra-se temporariamente
na
NADH e FADH2
Conclusões
Para cada
acetyl-CoA
oxidad
pelo
ciclo
de Krebs, a energiaGanha
consiste
em
três
moléculas
de NADH, uma
de FADH2
e um ATP ou
GTP.
A velocidade
do ciclo
de Krebs é
controladopela
velocidade
da
conversão
do piruvato
a
acetyl-CoA
e pelo
fluxo
por
citrato
sintase, isocitrato
desidrogenase
e -cetoglutarato
desidrogenase.
O complexo
piruvato
desidrogenase
é
alostéricamenteinibido
por
metabólitos
que
sinalizam
que
há
energia
suficiente
(ATP, acetyl-CoA, NADH e ácidos
graxos) e estimulado
por
metabólitos
que
indicam
a redução
de
energia
(AMP, NAD+
e CoA).
Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi →→
2Piruvato + 2NADH + H + 2ATP + 2H2O 2Piruvato + 2NADH + H + 2ATP + 2H2O
Glicólise
Piruvato
+ NAD+
+ CoA
Acetil-CoA
+ NADH + H+
+ CO2
Descarboxilação
oxidativa
do piruvato
(processo
aeróbico)
Ciclo
de Krebs
Acetyl-CoA
+ 3NAD+
+ FAD + GDP + pi 3NADH + FADH2 +
GTP+ COA +2 C02
Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi →→
2Piruvato + 2NADH + 2H + 2ATP + 2H2O 2Piruvato + 2NADH + 2H + 2ATP + 2H2O
Saldo : 2NADH +2ATP
2 Gliceraldeido 3-fosfato
Glicólise
2 Piruvatos
Saldo : 2NADH
Formação
de Acetyl CoA
Ciclo
de
Krebs
6NADH2FADH22 ATP
2Acetyl CoA
Mols de NADH Mols de FADH2
2
Acetil CoA 2
6 2
10 2
ATP
2
2
Glicólise
Piruvato
Ciclo de Krebs
4
Rendimento
Coenzimas (NADH e FADH2
) devem ser re-oxidadas
1. Possibilitam a re-utilização das coenzimas.
2. A re-oxidação possibilita que a energia mantida nas coenzimas possaser utilizada para a síntese de ATP.
Respiração CelularProcesso em que as células aeróbicas produzem seu ATP pela oxidação das coenzimas pelo oxigênio. Processo efetuado pela cadeia de transporte de elétrons (cadeia respiratória).
Fosforilação oxidativa
síntese do ATP (ADP +Pi
ATP) utilizando a energiada oxidação das coenzimas.
Porque a energia é transferida pelas coenzimas
Transferência da energia das coenzimas para a formação do ATP
ATP é
a única forma de energia utilizável pelas células
Transformação da energia contida nas coenzimas reduzidas em umgradiente prótons utilizando este gradiente para a síntese de ATP
Transferência de elétrons das coenzimas para o oxigênio via váriaspassagens intermediárias pela cadeia de transporte de elétrons.
Elétrons partem da coenzima reduzida que tem um potencial de redução menorque os componentes da cadeia de transporte de elétrons percorrendo umasequência
de transportadores com potencial de redução crescente.
Até
atingirem o oxigênio com o maior potencial de redução.
A transferência de elétrons é
acompanhada por queda de energia livre.
Ao mesmo tempo há
a formação de um gradiente de prótons
estabelecendo-seuma concentração diferente de prótons de cada lado da membrana onde ocorreo transporte de elétrons.
O aproveitamento da energia potencial contida no gradiente de prótons possibilita a síntese de ATP.
Maior potencial de redução
Menor potencial de redução
Sucessivas reduções e oxidações
coenzima
Q(ubiquinona)
citocromo
C
Complexo I
Complexo II Complexo IIIComplexo IV
Cadeia
de transporte
de elétrons
A coenzima Q é
o ponto de convergência de e-
provenientes de NADH (complexo I), succinato
(complexo II), glicerol 3-fosfato e acil-CoA
GlicólisePiruvato para Acetyl-CoACiclo de Krebs
Para cada 4 prótons que entram 1 ATP é
sintetizado.Os prótons
entram
por
sítios
específicos
da
ATP sintase.
Hipótese quimiosmótica: “
A energia de transporte de e-
é utilizada para bombear prótons através da membrana interna para o exterior da mitocôndria”.
Gradiente
de H+
ATP sintase
NADH + H+ + ½
O2 + 3ADP +3Pi +3H+ NAD+ + 3ATP +4H2O
FADH2 + ½
O2 + 2ADP +2Pi +2H+ FAD+ + 2ATP +3H2O
Rendimento
da
oxidação
da
glicoseEtapas da oxidação da glicose
I. Glicose a 2 piruvatos (glicólise)
II. 2 piruvaos a 2 acetil-CoA (formação de acetil-CoA).
III. 2 acetil-CoA entram no ciclo de Krebs
IV. NADH e FADH2 passam pela cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa.
Oxidação completa de 1 mol de glicose:
I II III IV Mols de ATPformadosI+II+III
coenzimas
Fosforilação no nível dosubstrato
Total
2NADH 2NADH 6NADH2FADH2
10NADH2FADH2
30ATP4ATP
30ATP4ATP
304
2ATP 2ATP 4ATP 4
38
C6 H12 O6 +6O2 + 38ADP + 38Pi 6CO2 + 6H2 O + 38 ATP
Reação
de oxidação
da
glicose
Produção
de ATP na
oxidação
do ácido
palmítico
(16C)
-oxidação Ciclo de Krebs ATP
8 Acetil-CoA7 NADH7 FADH2
24 NADH
8 GTP8 FADH2
Soma
31 NADH15 FADH2
8 GTP
93 ATP30 ATP8 ATP
131 ATP
