RESPIRAÇÃO CELULAR

GLICÓLISE

Uma das formas de obter ATP é através da Glicólise, que é a primeira etapa da respiração celular. Na Glicólise uma molécula de glicose que possuí seis átomos de carbono é rompida e com isso, forma-se duas moléculas de piruvato, ou ácido pirúvico , com três moléculas de carbono cada. A Glicólise sofre dez reações.

1. Fosforilação da glicose: neste passo inicial, a glicose é ativada para as reações subsequentes pela sua fosforilação em C-6 para liberar a glicose-6-fosfato; o doador do fosfato é o ATP. Esta reação é irreversível sob as condições intracelulares e é catalisada pela enzima hexoquinase.

2. Isomerização da glicose: neste segundo passo, a glicose-6-fosfato sofre catalise reversível da enzima fosfoexose isomerase, transformando-se em frutose-6-fosfato.

3. Fosforilação da frutose-6-fosfato: a enzima fosfofrutoquinase-1 catalisa a transferência de um grupo fosfato do ATP para a frutose-6-fosfato para liberar a frutose-1,6-difosfato, sendo essa uma reação irreversível a nível celular.

4. Clivagem da frutose-1,6-difosfato em duas trioses: a enzima frutose-1,6-biofosfato aldolase, catalisa a condensação reversível de grupos aldol. A frutose-1,6-difosfato é quebrada para liberar duas trioses fosfato diferentes, o gliceraldeído-3-fosfato, uma aldose e a dihidroxiacetona fosfato, uma cetose.

5. Interconversão das trioses fosfato: apenas uma das trioses fosfato formada pela aldose (gliceraldeído-3-fosfato) pode ser diretamente degradada nos passos subseqüentes da glicólise. Já o produto dihidroxiacetona fosfato, é rápida e reversivelmente convertida em gliceraldeído-3-fosfato pela quinta enzima da seqüência glicolítica a triose fosfato isomerase. Esta reação encerra a fase

preparatória da glicólise. 6. Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato em

1,3-difosfoglicerato: este e o primeiro passo da fase de pagamento da glicólise, onde ocorre a conversão do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-difosfoglicerato, catalisado pelo gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. É a primeira das duas reações conservadoras de energia da glicólise e que leva à formação de ATP. O grupo aldeído do gliceraldeído-3-fosfato é desidrogenado em um anidrido de ácido carboxílico como o ácido fosfórico, o acilfosfato. O receptor do hidrogênio é a coenzima NAD+ (forma oxidada da nicotinamina adenina dinucleotídeo). A redução do NAD+ ocorre pela transferência

enzimática de um íon hidreto (H-) do grupo aldeído para liberar a coenzima reduzida NADH. Este, por sua vez, precisa ser reoxidado até NAD+, pois as células possuem um número limitado de NAD+.

7. Transferência do fosfato do 1,3-difosfoglicerato para o ADP: a enzima fosfogliceratoquinase transfere o grupo fosfato de alta energia do grupo carboxila do 1,3-biofosfoglicerato para o ADP, formando ATP e 3-fosfoglicerato. É irreversível nas condições celulares.

8. Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato: a enzima fosfoglicerato mutase catalisa a transferência reversível do grupo fosfato entre C-2 e C-3 do glicerato. O íon Mg+2 é essencial para esta reação.

9. Desidratação do 2-fosfoglicerato para fosfoenolpiruvato: a segunda reação glicolítica que gera um composto com alto potencial de transferência de grupo fosfato é catalisado pela emolase. Essa enzima promove a remoção reversível de uma molécula de água do 2-fofoglicerato para liberar fosfoenolpiruvato.

10. Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP: o último passo na glicólise é a transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, catalisada pelo piruvato quinase. Nesta reação, a fosforilação em nível do substrato, o produto piruvato aparece primeiro na sua forma enol. Entretanto, esta forma tautomeriza-se rapidamente para liberar a forma ceto do piruvato, forma que

predomina em pH 7,0. Essa reação é irreversível em condições intracelulares.

Ciclo de Krebs ou Ácido Cítrico

O ciclo de Krebs, ou ciclo do ácido cítrico, é uma seqüência circular de oito reações que ocorre na matriz mitocondrial. Nessas reações, os grupos acetil (que provêm dos dois piruvatos que, por sua vez, vieram da glicose) são degradados em duas moléculas de gás carbônico, ao mesmo tempo que quatro elétrons são transferidos para três NAD e um FAD, e uma molécula de ATP é formada por fosforilação pelo nível de substrato. Para entrar no ciclo do ácido cítrico, o piruvato deve ser, primeiramente, descarboxilado, liberando CO2 e formando NADH. A molécula de gás carbônico produzida será, tal qual outras resultantes do ciclo de Krebs, excretada no nível dos alvéolos pulmonares, no processo conhecido como respiração sistêmica. A molécula com dois carbonos (grupo acetil) combina-se com a coenzima A, formando a acetil-CoA. radicais acetil provindos de lipídios também entram no ciclo de Krebs como acetil-CoA. Alguns aminoácidos oriundos do catabolismo de proteínas podem ser convertidos em intermediários do ciclo de Krebs. Durante as reações do ciclo, são retirados hidrogênios do acetil e estes são passados para os nucleotídios NAD+ e FAD, que levam estes hidrogênios para as cristas mitocondriais, onde acontece a fosforilação oxidativa, que gera ATP.

1. Oxalacetato (4 C - 4 átomos de carbono) a Citrato (6 C): O ácido acético proveniente das vias de oxidação de glícidos, lípidos e proteínas, combinam-se com a coenzima a formando o Acetil - CoA. A entrada deste composto no ciclo

de Krebs ocorre pela combinação do ácido acético com o oxalacetato presente na matriz mitocondrial. Esta etapa resulta na formação do primeiro produto do ciclo de Krebs, o citrato. O coenzima A, sai da reação como CoASH.

2. Citrato (6 C) a Isocitrato (6 C): O citrato sofre uma desidratação originando o isocitrato. Esta etapa acontece para que a molécula de citrato seja preparada para as reações de oxidação seguintes

3. Isocitrato a αcetoglutarato (5 C): Nesta reação há participação de NAD, onde o isocitrato sofre uma descaborxilação e uma desidrogenação transformando o NAD em NADH, liberando um CO2 e originando como produto o alfa-cetoglutarato

4. αcetoglutarato a Succinato (4 C): O α-cetoglutarato sofre uma descarboxilação, liberando um CO2. Também ocorre uma desidrogenação com um NAD originando um NADH, e o produto da reação acaba sendo o Succinato

5. Succinil - CoA: O Succinil - CoA combina-se imediatamente com a coenzima A, originando um composto de potencial energético mais alto, o succinato.

6. Succinato: Nesta reação houve entrada de GDP+Pi, e liberação de CoA-SH. O succinil-CoA libera grande quantidade de energia quando perde a CoA, originando succinato. A energia liberada é aproveitada para fazer a ligação do GDP com o Pi(fosfato inorgânico), formando o GTP, como o GTP não é utilizado para realizar trabalho deve ser convertido em ATP, assim esta é a única etapa do Ck que forma ATP.

7. Succinato Fumarato: Nesta estapa entra FAD. O succinato sofre oxidaçao através de uma desidrogenação originando fumarato e FADH2. O FADH2 é formado a partir da redução do FAD.

8. Fumarato Malato: O fumarato é hidratado formando malato. (Malato Oxalacetato: Nesta etapa entra NAD. O malato sofre uma desidrogenacão originando NADH, a partir do NAD, e regenerando o oxalacetato ).

Cadeia Transportadora de Elétrons ou Fosforilação Oxidativa

Nas cristas mitocondrias da membrana interna existem milhares de complexos de cadeia transportadora de elétrons. O oxigênio entra no Complexo IV e a partir daí “puxa” os hidrogênios do NADH e FADH2 , elementos altamente eletronegativos. NADH – reduz o Complexo I que se oxida, voltando ao Ciclo de Krebs e 4 oxigênios saem da matriz para o espaço intermembrana. - esses elétrons saem do Complexo I e vai para o Complexo Ubiquinona ao mesmo tempo o Complexo II reduz a ubiquinona e se oxida. - A ubiquininona doa seus elétrons para o Complexo III e mais 4 H saem da matriz em direção ao espaço intermebrana. - o Complexo C se oxida e reduz o Complexo IV . * é no Complexo IV que o O se liga, é reduzido a H2O pelos H. Com a Passagem dos elétrons pela Cadeia Tranportadora de Elétrons ocorre a saída de H da matriz para o espaço intermembrana, é gerado uma alteração no PH e nas cargas químicas da matriz, sendo necessário a volta do H. Essa volta ocorre somente pela ATPsintase, ela é responsável pela pordução de ATP.