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Universidade Federal do Rio de Janeiro Ins1tuto de Química
Departamento de Bioquímica
Metabolismo Aeróbico: RESPIRAÇÃO CELULAR
• Ciclo de Krebs • Cadeia Transportadora de Elétrons (CTE) • Fosforilação oxida@va
q ATP é consumido e produzido durante todo o tempo
q Nas células musculares há concentração de ATP, mas em níveis limitados
Três mecanismos (sistemas) levam à síntese de ATP:
q Fosfocrea@na – ATP q Glicólise anaeróbica q Metabolismo aeróbico
• Membrana externa Permeável a moléculas pequenas e íons • Membrana interna Impermeável a moléculas pequenas e íons Cadeia respiratória Complexo ATP sintase Outros complexos transmembrana
• Matriz Complexo piruvato desidrogenase, enzimas do ciclo de Krebs e enzimas da via da β oxidação de ácidos graxos e oxidação de aminoácidos
MITOCÔNDRIAS
Piruvato desidrogenase q Piruvato sofre descarboxilação oxida@va para formar ace@l-‐CoA e NADH e CO2
q Piruvato desidrogenase usa diversas coenzimas q É finamente regulada (alosteria e fosforilação)
Ciclo de Krebs ou Ciclo dos ácidos tricarboxílicos (TCA)
q Piruvato (na verdade, ace0l CoA) vindo da glicólise é degradado a CO2 (duas moléculas)
q Produção de ATP (na verdade, 2 GTP – parecido com ATP)
q Produção de NADH e FADH2
Citrato sintase
2 C 4 C 6 C
Citrato: integrando vias dis1ntas
Fonte de poder redutor para síntese
Fonte para geração de energia ATP
Regulador
Fonte de carbono para síntese
Isomerização do citrato em isocitrato (6 C)
Oxidação do isocitrato (6 C) em a-‐cetoglutarato (5 C)
Oxidação do a-‐cetoglutarato (5 C) em succinil CoA (4 C) (molécula de alta energia)
Conversão do succinil CoA (4 C) em succinato ( 4C) e síntese de GTP (~ ATP)
Oxidação de succinato em fumarato; síntese de FADH2; única enzima que está na membrana da mitocôndria (Complexo II da CTE)
Hidratação de fumarato a malato
Oxidação de malato a oxaloacetato; regeneração do oxaloacetato (VIA CÍCLICA)
Regulação do Ciclo do Ácido Cítrico
Regulação na formação de Acetil-CoA
Regulação na entrada de Acetil-CoA (NADH também inibe)
Regulação no ciclo
Oxidação de aminoácidos
O Ciclo de Krebs é uma via anfibólica (serve tanto à degradação quanto à síntese de outras moléculas)
Síntese
Ciclo de Krebs par@cipa da síntese de glicose de novo (gliconeogênese)
Respiração Celular
q Coenzimas reduzidas (NADH e FADH2) transferem os elétrons para transportadores (outras moléculas) que estão na membrana interna mitocondrial. Essa energia leva a um bombeamento de prótons, gerando diferença de concentração de H+ na membrana interna da mitocôndria
q Fosforilação oxida@va: Gradiente de prótons dirige a síntese de ATP; O2 como aceptor final dos elétrons (é reduzido a H2O) – EVENTOS ACOPLADOS
Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxida0va
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
Como o ATP é sinte1zado??
Reações de oxi-‐redução ocorrem na presença de um aceptor final externo de elétrons
(oxigênio, O2)
Oxidação total do composto orgânico
CO2 e H2O
O ATP é produzido por fosforilação oxida@va → formação de um potencial eletroquímico transmembrana é a força motriz para a síntese de ATP via enzima específica (ATP sintase)
COMO O ATP É SINTETIZADO? Componentes envolvidos na síntese de ATP:
1. Cadeia transportadora de elétrons 2. Complexo ATP sintase
Cadeia transportadora de elétrons Síntese de ATP
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
• Definição Transportadores transmembrana que agem sequencialmente, sendo a maior parte deles proteínas integrais com grupos prosté@cos capazes de doar ou aceitar elétrons
• Localização → membrana interna das mitocôndrias
• Quatro complexos de proteínas presentes na membrana interna (I, II, III e IV)
• Coenzima Q (ubiquinona) coenzima lipídica (isoprenóide) e citocromo C (hidrossolúvel) – móveis na membrana
Transporte de elétrons
COMPONENTES DA CADEIA
– Flavoproteínas (FAD e FMN) – NAD (nico@namida adenina dinucleokdeo) – Ubiquinona (Coenzima Q) – Citocromos – Proteínas ferro-‐enxofre
COMPLEXOS TRANSPORTADORES SUPRAMOLECULARES
– Complexo I (NADH desidrogenase): NADH → ubiquinona – Complexo II (succinato desidrogenase): FADH2 → ubiquinona
– Complexo III (citocromo oxirredutase) : ubiquinona → citocromo C
– Complexo IV (citocromo oxidase): citocromo C → O2
* ATP sintase
Teoria Quimiosmó0ca
F0 – Canal por onde passam os prótons
F1 - Região onde ocorre a catálise
q E O NADH PRODUZIDO EM OUTROS COMPARTIMENTOS?
LANÇADEIRA MALATO-‐ASPARTATO Transfere o elétron do NADH de fora para dentro da mitocôndria
GLICEROL-‐3P DESIDROGENASE Transfere o elétron do NADH para um FADH2
Venenos inibidores da via
Venenos e desacopladores (produção de calor) TERMOGENINA NA MEDULA MARROM
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