Equipe 1

MíriaManoelBrunaScarlethSeminário de Bioquimica 1

CICLO DE KREBS

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Continuou os trabalhos Carl y Gerty Cori sobre a hidrólise do glicogênio e a conseqüente geração de ácido láctico. Usando músculo peitoral de pombo, integrou os elementos reconhecidos do processo num único esquema coerente conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs. Esta descoberta lhe rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1953.

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Ciclo de Krebs....

Corresponde a uma série de reações químicas que ocorrem na vida da célula e seu metabolismo.

Descoberto por Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981). O ciclo é executado na matriz da mitocôndria dos

eucariontes e no citoplasma dos procariontes. Trata-se de uma parte do metabolismo dos organismos aeróbicos (utilizando oxigênio da respiração celular); organismos anaeróbicos utilizam outro mecanismo, como a fermentação lática, onde o piruvato é o receptor final de elétrons na via glicolítica, gerando lactato.

O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica, ou seja, possui reações catabólicas e anabólicas , com a finalidade de oxidar a Acetil-CoA (acetil coenzima A), que se obtém da degradação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos a duas moléculas de CO2.

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Este ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetil CoA (coenzima A) por ação da enzima piruvato desidrogenase. Este composto vai reagir com o oxaloacetato que é um produto do ciclo anterior formando-se citrato. O citrato vai dar origem a um composto de cinco carbonos, o alfa-cetoglutarato com libertação de NADH2, e de CO2. O alfa-cetoglutarato vai dar origem a outros compostos de quatro carbonos com formação de GTP, FADH2 e NADH e oxaloacetato

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Características do COMPLEXO DA PIRUVATO DESIDROGENASE

Complexo multienzimático (agregado de 3 enzimas);

Localizado na mitocôndria dos eucariotos e no citossol dos procariotos;

Canalização de substratos;

Cofatores: TPP, FAD, Coenzima A, NAD+, lipoato;

Vitaminas essenciais no processo: tiamina (no TPP), riboflavina (no FAD) , niacina (no NAD+), pantotenato (na CoA);

Cinco reações consecutivas de descarboxilação e desidrogenação do piruvato até Acetil-CoA.Seminário de Bioquimica 7

2ª parte: CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO propriamente dito

Sinônimos: ciclo de Krebs, ciclo dos ácidos tricarboxílicos

Ocorre na mitocôndria dos eucariotos e no citossol dos procariotos;

Sequência cíclica de oito passos;

Em cada volta entra um grupo acetil-CoA e saem duas moléculas de CO2.

Na verdade, os carbonos que entram pelo Acetil-CoA não são os mesmos liberados na forma de gás carbônico na mesma volta. São necessárias algumas voltas adicionais para que isto ocorra.

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CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO

Não há conversão líquida de acetato a oxaloacetato.

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A energia liberada pela oxidação é conservada na forma de coenzimas reduzidas: 3NADH e 1FADH2.

Quando se tratam de processos metabólicos, interessa ao organismo um grande número de passos para que a liberação de energia se dê gradualmente.

Com a oxidação direta de toda a molécula, a energia produzida seria muito grande, causando danos à célula e/ou prejudicando o aproveitamento eficaz da energia liberada.

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FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

A fosforilação oxidativa é o processo pelo qual se forma ATP quando se transferem elétrons do NADH ou do FADH2 para o O2

(redução a H2O), por uma série de transportadores de elétrons.

NADH FADH2

NAD+ FAD

e-

O2

H20Seminário de Bioquimica 11

A energia armazenada nas ligações químicas da

glicose é liberada por meio de oxidações sucessivas.

Uma substancia oxida quando perde elétrons. Esse fenômeno ocorre, por exemplo, quando a substancia reage diretamente com o oxigênio, caso da combustão da gasolina.

Entretanto, as oxidações de glicose não ocorrem em reações diretas com o oxigênio, mas por retiradas de átomos de hidrogênio da molécula, isto é, por uma série de desidrogenaçoes.

Essas reações são catalisadas por enzimas chamadas desidrogenases, que possuem como coenzima o agrupamento nicotinamida adenina dinucleotideo (NAD). A nicotinamida ou niacina é uma vitamina do complexo B, e a adenina é um composto com nitrogênio que participa da formação de alguns nucleotídeos, as unidades de construção dos ácidos nucléicos (DNA e RNA). Algumas enzimas podem conter um composto semelhante ao NAD, a flavina adenina dinucleotideo (FAD); a flavina é uma substancia derivada da vitamina B².Seminário de Bioquimica 12

CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

Experimentos com detergentes sobre a Membrana Mitocondrial Interna (MMI) demostraram que:

os transportadores de elétrons (com exceção da ubiquinona e do citocromo c), estão organizados em 4 grandes complexos protéicos.

Complexo I - NADH-Q redutase

Complexo II – Succinato-Q redutase;

Complexo III – Citocromo redutase;

Complexo IV – Citocromo oxidase.Seminário de Bioquimica 13

O fluxo de elétrons pelos complexos I, III e IV, leva ao bombeamento de 4, 2 e 4 prótons através da membrana, respectivamente. O complexo II, ao contrário dos outros complexos, não bombeia prótons.

Forma-se então um gradiente ácido e positivo no espaço intermembranas da mitocôndria.

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Complexo 1NADH Ubiquinona;Os Prótons que acompanham os elétrons são lançadospara o espaço intermembranas.* Neuropatia óptica hereditária de Leber.

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Complexo 2participa a enzima do ciclo do ácido cítrico, produzindoFADH2;

Succinato Ubiquinona;

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Complexo 3

Ubiquinona Citocromo c;

Os Prótons que acompanham os elétrons são lançados para o espaço intermembranas.

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Complexo 4Redução do O2;

Bombeamento de prótons para o espaço intermembranas à medida que os elétrons são transferidos para o Oxigênio.Redução parcial leva a produtos perigosos.

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Cadeia Transportadora de Elétrons

H+ +

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H+ +

H+

H+Seminário de Bioquimica 20

1- A cadeia respiratória, ao transportar os elétrons, bombeia prótons da matriz para o citossol;

2- A MMI, por ser impermeável a prótons, impede o retorno destes à matriz;

3- Cria-se um gradiente duplo (de pH e eletrostático) através da MMI, que gera uma situação de alta instabilidade e, como conseqüência, uma força que atrai os prótons de volta;

4- Esta força, chamada FORÇA PRÓTON-MOTRIZ, dirige o fluxo de prótons à matriz mitocondrial através dos canais de prótons da enzima ATPase;

5- A passagem dos prótons pela ATPase determina a síntese de ATP.

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BALANÇO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR

Oxidação total de uma molécula de glicose.

Piruvato Acetil Coa Ciclo do Ácido Cítrico

2NADH 2 GTP

6 NADH

2 FADH2

GLICOSE PIRUVATO

2ATP2NADH

LANÇADEIRAS

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LANÇADEIRAS:

a) Lançadeira glicerol-fosfato

Transporta os elétrons do NADH (com a ajuda do glicerol-fosfato)

e os tranfere ao FADH dentro da mitocôndria, formando FADH2.

b) Lançadeira de malato-aspartato

Transporta os elétrons do NADH (com a ajuda do malato) e os

tranfere a outro NAD+ dentro da mitocôndria, formando NADH.Seminário de Bioquimica 23

Considerando-se NADH (2,5 ATP); FADH2 (1,5 ATP); GTP (1 ATP)

TOTAL= (8 x 2,5) + (4 x 1,5) + (2 x 1) + 2 = 30 ATPs

Piruvato Acetil Coa Ciclo do Ácido Cítrico

2NADH 2 GTP

6 NADH

2 FADH2

GLICOSE PIRUVATO

2ATP2NADH

LANÇADEIRAS

BALANÇO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR

Oxidação total de uma molécula de glicose.

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INIBIDORES DO TRANSPORTE DE ELÉTRONS

a) Inibição da transferência de elétrons:

amital, rotenona (Complexo I)

cianeto, CO, azida (Complexo IV)

b) Inibição da ATP sintase:

oligomicina.

c) Desacoplamento da fosforilação da transferência de elétrons

valinomicina, termogenina*Seminário de Bioquimica 25

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