Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs ou Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos

Transcrição

1 Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs ou Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos

2

3 Vias da Respiração Celular NADH Glicólise NADH 2 Ciclo de Krebs Mitocôndria Cadeia transp. elétrons Glicose Piruvato Citosol ATP GTP ATP

4 Nos animais e vegetais superiores a glicose pode ter 3 destinos principais

5 1 Glicose glicólise (10 reações sucessivas) 2 Piruvato O 2 2 Etanol + 2 CO 2 2 Lactato CO 2 fermentação alcoólica em leveduras (condições anaeróbicas) 2 Acetil CoA fermentação lática no músculo, eritrócitos, microrganismos, etc (condições anaeróbicas) O 2 Ciclo do Ácido Cítrico 4 CO H 2 O animal, plantas e muitas células microbianas (condições aeróbicas)

6 Espaço intermembrana Membrana externa Membrana interna Matriz Cristas

7 A maioria das células eucarióticas e muitas bactérias são aeróbicas oxidam os compostos orgânicos completamente até CO 2 e H 2 O. Nestas condições, o piruvato formado na glicólise é totalmente oxidado a CO 2 e H 2 O na fase aeróbica do catabolismo chamada respiração. Respiração: 3 fases

8 Produção de acetil-coa Glicólise Glicose Complexo piruvato desidrogenase E1 = Piruvato desidrogenase E2 = Desidrolipoil transacetilase E3 = Desidrolipoil desidrogenase *Mitocôndria de eucariotos e citosol de procariotos Cofatores e coenzimas Tiamina Pirofosfato (TPP) - vitamina B1 Flavina Adenina Dinucleotídeo (FAD) - vitamina B2 Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) - niacina Coenzima A (CoA) - pantotenato Lipoato (ácido lipoil)

9 NADH + H + Reações do ciclo do ácido cítrico FADH2 NADH + H + NADH + H +

10 Oxidação acetil-coa (reações do ciclo do ácido cítrico) 1. Formação do citrato 2. Formação do isocitrato via cis-aconitase

11 3. Oxidação do isocitrato a -cetoglutarato e formação de CO 2 4. Oxidação do -cetoglutarato a succinil-coa e formação de CO 2

12 5. Conversão da succinil-coa para succinato *fosforilação ao nível de substrato 6. Oxidação do succinato a fumarato Inibidor competitivo

13 7. Hidratação do fumarato a malato 8. Oxidação do malato a oxaloacetato

14 A energia de oxidação no ciclo é eficientemente conservada

15 Os componentes do ciclo do ácido cítrico são importantes intermediários biossintéticos

16 Reações anapleoróticas: Repõem intermediários do ciclo do ácido cítrico que servem como precursores biossintéticos Piruvato + HCO ATP (Fígado, rim) piruvato carboxilase oxaloacetato + ADP + Pi Fosfoenolpiruvato + CO 2 + GDP (Coração, músculo esquelético) PEP carboxiquinase oxaloacetato + GTP Fosfoenolpiruvato + HCO 3 - (Vegetais superiores, levedura, bactérias) PEP carboxilase oxaloacetato + Pi Piruvato + HCO NAD(P)H enzima málica malato + NAD(P)+ (Largamente distribuída nos eucariotos e procariotos)

17 Regulação do ciclo do ácido cítrico Pontos de regulação no ciclo do ácido cítrico: - Conversão do piruvato em acetil-coa - Entrada do acetil-coa no ciclo - Reações da isocitrato e -cetoglutarato desidrogenase no ciclo

18 Cadeia respiratória

19 Cadeia respiratória É o processo responsável pela maior parte da síntese de ATP pelos organismos aeróbicos, e é direcionada pela transferência de elétrons ao O 2. Em células procarióticas ocorre na membrana plasmática, e em eucariotos, na membrana interna das mitocôndrias.

20

21

22 Sequência dos transportadores de elétrons

23 Complexo I: NADH para Ubiquinona (complexo da NADH desidrogenase) NADH + H + + UQ NAD + UQH 2

24 Complexo II: Succcinato para Ubiquinona (Succcinato desidrogenase) Succcinato desidrogenase é única enzima ligada a membrana no ciclo do ácido cítrico. Possui FAD ligado covalentemente. Os eletrons passam do succcinato para FAD e depois para proteínas Fe-S e seguem para a Ubiquinona Complexo III: Ubiquinona para citocromo c

25 Complexo IV: redução do O2

26 Resumo do fluxo de elétrons e prótons pelos quatro complexos da cadeia respiratória

27 Gradiente de prótons fornece a energia para síntese de ATP através da ATP sintetase

28 Rendimento Energético em Aerobiose: Considerando a oxidação total do acetil-coa pelo Ciclo do ácido cítrico e cadeia respiratória: 2CO 2 3 NADH + H x 3 = 9 ATP 1 acetil-coa 1 FADH x 2 = 2 ATP 1 GTP ATP Total: 12 ATP Resumindo: 1 acetil-coa 2 CO H 2 O + 12 ATP Cada moi de acetil-coa oxidado completamente (até CO 2 e H 2 O) pelo ciclo do ácido cítrico e cadeia respiratória propicia a formação de 12 moles de ATP.

29 Cálculo do rendimento energético da combustão completa da glicose até CO 2 e H 2 O: C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O G = cal/moi ATP ADP + Pi G = cal/moi C 6 H 12 O 6 (glicose) 2 Piruvato 2 ATP ATP 2 NADH + H x 3 = 6 ATP 2 CO 2 2 NADH + 2 H x 3 = 6 ATP 2 Acetil-CoA x 12 = 24 ATP ciclo de Krebs e cadeia respiratória Total = 38 ATP

30 São produzidos, 38 moles de ATP por mol de glicose oxidada. O rendimento será: cal % 38 x cal R R = 38 x x 100 = 44,3% ,3% da energia posta em disponibilidade é utilizada para a síntese de ATP. O restante (100-44,3 = 55,7%) é dissipada na forma de calor, servindo apenas para aquecer o meio onde a reação se processa.