26/05/2017. Destinos do Piruvato na Célula. Respiração Celular X Combustão. Respiração Celular

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Walter Madureira Schmidt
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1 Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de Lorena Departamento de Biotecnologia Destinos do Piruvato na Célula Curso Engenharia Química Disciplina Bioquimica Metabolismo de Carboidratos Ciclo do Ácido Cítrico e Fosforilação Oxidativa Prof: Tatiane da Franca Silva tatianedafranca@usp.br Respiração Celular Respiração Celular X Combustão Fase aeróbica do catabolismo Captação de O 2 e eliminação de CO 2 Glicose + O 2 CO 2 + H 2 O Combustão Completa: Combustível + O 2 CO 2 + H 2 O 1

2 Estágio 1: Produção de Acetil-coA Metabolismo Aeróbico Ocorre na mitocôndria Estágio 1: Produção de acetil-coa Estágio 3: Fosforilação Oxidativa Microscopia de varredura Saccharomyces cerevisae Microscopia eletrônica Saccharomyces cerevisae Estrutura da Mitocôndria Mitocôndria: organela celular delimitados por duas membranas Teoria do Endossimbionte Procarioto aeróbio Origem da Mitocôndria 2

3 Estágio 1: Produção de Acetil-coA Na matriz Mitocondrial Conversão do Piruvato em Acetil-CoA Liberação de CO 2 O que é o acetil-coa? Coenzima A (coa ou coash) Composto por diferentes elementos Doador de grupo Acetil (CoA ) Conenzima A Grupo Reativo β-mercapto etilamina Ácido Pantotênico Nucleotídeo - ADP Complexo da piruvato-desidrogenase Estágio 2: Reações do Ciclo do Ácido Cítrico Ciclo de Krebs Na matriz Mtocôndrial Oxidação de acetil-coa Total de 8 reações Etapa 1: Formação do Citrato- Reação de condensação. Nova ligação carbono-carbono 3

4 Produção de Ácido Citrico Aplicações na Industria Alimentícia, Farmacêutica, têxtil, etc.. Etapa 2: Isomerização do Citrato para Isocitrato Produção: ~2,1 milhões de ton. /ano! Aconitase Produção de Ácido Citrico Principais produtores na industriais: Fungos do gênero Aspergillus Etapa 3: Oxidação de Isocitrato a-cetoglutarato (Primeria descarboxilação) Atividade da Aconitase Fe+ no meio Etapa 4: Oxidação Cetoglutarate a Succinyl-CoA (Segunda descarboxilação) 4

5 Etapa 5: Conversão de Succinil-CoA a Succinato Conservação da energia da oxidação de acetil-coa Moléculas Carreadoras Ativadas FADH 2 : flavina adenine dinucleotide Etapa 6: Oxidação de Succinato a Fumarato Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NADH) Etapa 7: Formação de Malato Produtos do ciclo do Ácido Cítrico Cada volta do Ciclo: 3 NAD 1 ATP+ 1 FADH 2 + 2CO 2 Reação Geral: Piruvato + 4 NAD + + FAD + + GDP + Pi+ H CO NAD FADH ATP + 4 Etapa 8: Regeneração de Oxalacetato Cadê os ATPs?? 5

Como o ciclo do Ácido Cítrico é controlado?

Cítrico também participa do Anabolimos Intermediários

a Gliconeogênese Para onde vão os elétrons carreados?

Ácido cítrico entregam seus elétrons á Cadeia

Cadeia Transportadora de Elétrons Transporte de elétrons

Cadeia Transportadora de Elétrons: 4 Complexos (reações

6 Como o ciclo do Ácido Cítrico é controlado? Exemplo: Células musculares de Mamíferos Ciclo do Ácido Cítrico também participa do Anabolimos Intermediários podem ser drenados para outras vias Exemplo: conexão com a Gliconeogênese Para onde vão os elétrons carreados? Carreadores ativados produzidos na Glicólise e Ciclo do Ácido cítrico entregam seus elétrons á Cadeia Transportadora de Elétrons. Cadeia Transportadora de Elétrons Transporte de elétrons gera bombeamento de prótons para o espaço intermembrana. Cadeia Transportadora de Elétrons: 4 Complexos (reações de Oxirredução) NADH e FADH 2 Membrana e interna com complexos da cadeia transportadora de elétrons Mitocôndria 6

complexo II Complexo I: NADH oxidorredutase - a cada 2 elétrons bombeia 4 Complexo II: Succinato

7 Complexo I: NADH Oxidoredutase - a cada 2 elétrons bombeia 4 Complexo I: NADH oxidorredutase - a cada 2 elétrons bombeia 4 Complexo II: Succinato oxidorredutase não bombeia prótons Complexo I e II Estrutura do complexo II Complexo I: NADH oxidorredutase - a cada 2 elétrons bombeia 4 Complexo II: Succinato oxidorredutase Ubiquinona: transportador móvel (lipossolúvel) Complexo III: Citocromo redutase: a cada 2 elétrons bombeia 4 7

Ubiquinona: transportador móvel (lipossolúvel) Complexo III:

transportador móvel (hidrossolúvel) Complexo IV: Citocromo oxidase a

Oxigênio recebe 4 elétrons formando 2H 2 O Via dos elétrons no

Redução do O 2 em H 2 O na mitocôndria ~0,1% do Oxigênio pode virar

. (2) O 2 + elétron+ 2 H 2 O 2 (Peróxido de Hidrogênio) (3) H 2 O 2 +

+ elétron + H 2 O Gradiente de prótons impulsiona a síntese de ATP

8 Ubiquinona: transportador móvel (lipossolúvel) Complexo III: Citocromo redutase- a cada 2 elétrons bombeia 4 Citocromo C: transportador móvel (hidrossolúvel) Complexo IV: Citocromo oxidase a cada 2 elétrons bombeia 1H+. Oxigênio recebe 4 elétrons formando 2H 2 O Via dos elétrons no Complexo IV Paradoxo do Oxigênio Porque acumular prótons? Redução do O 2 em H 2 O na mitocôndria ~0,1% do Oxigênio pode virar espécies ativas (1) O 2 + elétron.. O 2 (Radical Ânion Superóxido).. (2) O 2 + elétron+ 2 H 2 O 2 (Peróxido de Hidrogênio) (3) H 2 O 2 + elétron + H 2 O + OH. radical hidroxila) (4) OH. + elétron + H 2 O Gradiente de prótons impulsiona a síntese de ATP Passagem de prótons de volta a Matriz através da ATP sintase Produção de energia baseado em membrana. Matriz Mitocondrial O elétrons +4 2 H 2 O Espaço Intermembrana 8

prótons promove a rotação do anel proteico

9 Gradiente de H+ 26/05/2017 Fosforilação Oxidativa : Síntese de ATP Passagem de prótons promove a rotação do anel proteico Energia mecânica é convertida em energia de ligações química. Mitocôndria Visão geral do Metabolismo Aerobico Matriz Mitocondrial ATP Espaço Intermembrana Saldo Energético Metabolismo Aeróbio 4 1 ATP 1 NADH desloca 10 H+, logo produz 2,5 ATP 1 FADH2 desloca 6 H+, logo produz 1,5 ATP Rendimento Líquido: ~32 ATP 9

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