O documento descreve as principais etapas do ciclo do citrato, também conhecido como ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico. O ciclo consiste em 8 reações que oxidam compostos de dois carbonos para liberar energia na forma de ATP, NADH e FADH2. Estas moléculas de transporte de elétrons são então usadas na fosforilação oxidativa para produzir mais ATP.

1. M tabo lismo
e
Departamento de Solos e Recursos Naturais. Centro de Ciências
Agroveterinárias Campus Lages – www.cav.udesc.br

2. O q ue é M tabo lismo
e
2
???
 Soma de todas as transformações químicas que
ocorrem em uma célula ou em um organismo vivo
 Atividade celular altamente coordenada, na qual
diversos sistemas multi enzimáticos (vias
metabólicas) atuam sinergicamente
 Transformação de um precursor em produto, através
de pequenas e específicas alterações químicas

3. Pra q ue se rve e ssa
3 jo ça ? ? ?
 Principais funções/objetivos do
metabolismo
 Converter as moléculas dos nutrientes em moléculas
características da própria célula;
 Polimerizar precursores monoméricos;
 Sintetizar e degradar as biomoléculas necessárias em
funções celulares especializadas
 Obter energia química pela degradação de nutrientes;

4. MECA I O
N SM
4
INTERMEDIÁRIOS
PRECURSOR METABOLITOS SECUNDÁRIOS
C–C–C-C C-C C-C
Transformação de
um precursor em
produto, através de C C C C
pequenas e
específicas PRODUTO
alterações químicas

5. METABOLISMO
5
Catabolismo Anabolismo
Processo de degradação de Processo de síntese de
moléculas moléculas
+ >>>>> - - >>>>> +
Pode liberar energia Consome energia

6. 6

7. Vias metabólicas
7
 Podem ser lineares, ramificadas ou mesmo
cíclicas
 Vias metabólicas alternativas
 As enzimas são altamente específicas
 Controladas
 Pela concentração substrato/enzima
 Energia da reação
 Sinalização Intra celular (alostérica)
 Sinalização Extra celular (hormônios)

8. BIOENERGÉTICA
8

9. 9
O q ue é e ne rg ia ? ? ?
 Passagem do
elétron de um
estado de maior
energia (mais
agitado e fora de
sua órbita típica)
para um estado de
menos energia

10. 10 PILHA

11. 11
Energia
Consequência de um processo de
OXIDAÇÃO – REDUÇÃO
PERDA – GANHO ELÉTRONS

12. RESPIRAÇÃO CELULAR
12
Processo de obtenção de energia pela inspira
Processo de trocas gasosas com o ambiente, degradação
Oxigênio e Libera CO2
de compostos orgânicos
VENTILAÇÃO
GLICOSE + OXIGÊNIO
=
GAS CARBÔNICO + ÁGUA + ENERGIA

13. 13
Eletronegatividade=capacidade de
atrair elétrons

14. 14

15. 15

16. Como utiliza-se essa
16
energia ??
 A energia da quebra da glicose é capturada
por moléculas específicas, a principal delas é
o ATP

17. ATP
17
 Intermediário químico
que une os processos
celulares liberadores de
energia com aqueles que
consomem energia. Na
célula, seu papel á
análogo àquele do
dinheiro na economia:
ele é “produzido/ganho”
nas reações exergônicas
e “consumido/gasto”
naquelas endergônicas.

18. Como funciona o ATP
18
 ADENINA + RIBOSE + 3 FOSFATOS
 As ligações entre os fosfatos são altamente
energéticas
 Resultado da interação entre as cargas dos
oxigênios

19.  ATP em condições celulares tem um
“Complexo Mg2+”
 Isolar parcialmente as cargas dos oxigênios

20. A hidrólise de ATP à ADP libera energia
hidrólise SIMPLES ASSIM
20

22. Transportadores de elétrons
NAD+ + H:- (íon hidreto) → NADH
NADP+ + H:- (íon hidreto) → NADPH
FAD + H (átomo de hidrogênio) → FADH + H → FMNH2
FMN + H (átomo de hidrogênio) → FMNH + H → FMNH2
22 No NADP+ este grupo OH está esterificado
com fosfato

23. Transportadores de elétrons
Forma oxidada Forma reduzida
NAD+ NADH
NADP+ NADPH
FAD FADH2
FMN FMNH2
23

24. Metabolismo de carboidratos
24

25. 25
GLICÓLISE OU VIA
GLICOLÍTICA

26. Carboidratos
26
 Fonte de energia prioritária
 Principais carboidratos: Amido e Glicogênio
 Digestão inicia na boca (amilase salivar) e no
intestino (amilase pancreática)
 Glicose “livre”
 Glicogênio ou amido

27. Importância da glicose
A glicose ocupa uma posição central no metabolismo de plantas, animais e
muitos microrganismos. As células a usam como fonte de energia e
intermediário metabólico.
PAREDE CELULAR GLICOGÊNIO, AMIDO, SACAROSE
Síntese de polissacarídeos armazenamento
estruturais
glicose
oxidação via pentoses
oxidação via glicólise
fosfato
RIBOSE 5-FOSFATO PIRUVATO
27

28. A Tal das malditas Fases Via
Glicolítica
PS: Ela acontece no citosol

29. Parte 0 – O início
Extremidade não-redutora
 Quebra do
glicogênio e do
amido pela
hexoquinase
Hexoquinase

30. Parte 1 – A captura
Informações
Enzima e co
úteis, em inglês fatores
O_O
Precurs
Produtos
or
 Inserção do fosfato para provocar uma
mudança de cargas na glicose e impedir que
ela saia do citosol

31. Parte 2 – A contorção
 Promover um rearranjo estrutural que facilite o
trabalho das próximas enzimas

32. Parte 3 – O Investimento
 Aumentar a quantidade de energia da
estrutura
 Ponto de controle

33. Parte 4 – A Clivagem
 Diminuir o tamanho da estrutura pra abrir
novas possibilidades

34. Parte 5 – Ajeitando os produtos
 Padronização dos produtos

35. Parte 6 – O Truque
 Oxidação e inserção de um Pi (fosfato inorgânico)
por um baixo preço
 Redução de NAD
 Liberar H20

36. Parte 7 – A Quitação

37. Como foi produzido o ATP da
Glicólise ?
 Fosforilação a nível do substrato: inserção do
grupo fosfato através de ação de enzimas
solúveis e com intermediários químicos
 Fosforilação Oxidativa: inserção de grupos de
fosfato através da influência de um gradiente
elétrico

38. Parte 8 – O Truque II
 Movimentação do fosfato para um local de
melhores possibilidades

39. Parte 9 – Truque III
 Saída de água e produção de uma ligação de
alta energia

40. Parte 10 – O Lucro
 Saída do segundo ATP

41. No fim da joça Glicolítica, o que
temos?
Glicose+2ATP+2NAD+4ADP+2Pi
=
2Piruvato+2ADP+2NADH+2H+4ATP+2H20

42. Glicólise
 Fase preparatória
42

43. Glicólise
 Fase de pagamento
43

44. Destinos do piruvato
Com poucas exceções, o piruvato formado na glicólise segue um dos três
possíveis destinos mostrados abaixo:
Glicólise (10 reações)
Condições Condições
hipóxicas ou hipóxicas ou
anaeróbicas anaeróbicas
Condições
aeróbicas
Fermentação a Fermentação a lactato em
etanol em leveduras contração muscular vigorosa,
eritócitos, algumas outras
células e alguns tipos de
microrganismos
Animais, plantas, e muitas células microbianas
44 em condições aeróbicas

45. Regulação
 Regulação alostérica: inibidores ou ativadores
alostéricos são substâncias que se ligam à enzima
reversivermente mudando sua forma e
consequentemente aumentando ou diminuindo a
velocidade da via (efetores positivos ou negativos).
 Regulação da glicólise
 Hexoquinase: inibição alostérica por glicose-6-fosfato
 Fosfofrutoquinase:
 inibidores alostéricos: ATP, citrato
 ativadores alostéricos: ADP, AMP, Pi, frutose-2,6-bifosfato
 Piruvato quinase: inibição alostérica por ATP e
NADH

46. Outros carboidratos na glicólise
Frutose, manose e galactose podem entrar na via glicolítica após
conversão em derivados fosforilados
46

47. Revisão Via Glicolítica

48. Revisão
 Fase 1 – A Captura
 Inserir Fosfato
 Fase 2 – A contorção
 Mudança de estrutura
 Fase 3 – Energização
 Inserir Fosfato
 Fase 4 – A Clivagem
 Formação de dois
compostos diferentes e mais
simples
 Fase 5 – Igualando os dois
compostos

49. Revisão
 Fase 6 – O Macete
 Inserir Pi a baixo custo
 Reduzir NAD
 Liberar H20
 Fase 7 –A quitação
 Liberação de ATP
 Fase 8 – O Truque
 Movimento do P
 Fase 9 – O Truque 2
 Saída de água
 Fase 10 – O lucro
 Liberação de um segundo ATP

50. CICLO DO CITRATO
CICLO DO AC.CÍTRICO
CICLO DE KREBS

51. Algumas importâncias
 Via central do metabolismo celular
 Principal meio de produção de energia
 Principal meio de quebra de lipídios,
aminoácidos e outros compostos
 Anfibólica = Catabolismo + Anabolismo

52. PREPARAÇÃO PARA O TAL DO
FAMOSO CICLO DO CITRATO
CICLO DO AC.CÍTRICO
CICLO DE KREBS

53. PREPARAÇÃO ou
Descarboxilação Oxidativa
 Ocorre em um complexo enzimático:
Complexo Piruvato Desidrogenase
 São necessários vários co-fatores
 Vitaminas essenciais:
 Tiamina (Vitamina B1)
 Riboflavina (Vitamina B2)
 Niacina (Vitamina B3)
 Pantoneato (Vitamina B5)

54. COENZIMA A

55. O TAL DO BENDITO
CICLO DO KREBS
CICLO AC.CÍTRICO
CICLO DO CITRATO

56. 1
2
3
8
7
4
6
5

57. ETAPA 1 – FUSÃO
Rá
1 (-H20 +CoA)
1
Condensaçã
o

58. 2a
Desidrataçã
Dehydration
1
2
o
2b
Hidrataçã
Hydration
o
ETAPA 2 – Contorção
-H20

59. 1
2
3
NAD+
NADH
3
Descarboxilação
Oxidative
decarboxylation
Oxidativa
ETAPA 3 –
QUEBRANDO TUDO I
(+NADh +CO2)

60. ETAPA 4 –
Quebrando tudo (-
1 CoA +CO2)
2
3
4
NAD+
NADH
4
Descarboxilação
Oxidative
Oxidativa
decarboxylation

61. ETAPA 5 – Lucro
+CoA + GTP
1
2
3
4
5
5
Fosforilação no
Substrate-level
phosphorylation
nível do substrato

62. 1
2
3
4
6
5
FAD
ETAPA 6 – Fadiando 6
(+FADH2) Dehydrogenation
Desidrogenação

63. 1
2
3
7
7
4
Hidrataçã
Hydration
6
5 o
ETAPA 7 – Truque
(-H20)

64. 1
2
8 3
7
4
NADH
6
5
NAD+
8
Desidrogenaçã
Dehydrogenation
ETAPA 8 – Todo carnaval
tem seu fim o
(+NADh)

65. A
Dois átomos de C Acetyl CoA
Entram no ciclo
4 C rons os”Oxaloacetate Citrate
ele rrega
“ca
arr são
t
ead Isocitrate
NAD+
Malate CO2
ore
liber
d
a
NAD+ CO2 das
sd
3 NADH de são
e
α-Ketoglutarate
Dua
Fumarate s mo
lécu
CO2
las
FAD NAD+
Succinate
a nível do substrato.
Succinyl CoA
CoA
GTP ADP + Pi
FADH2 (ATP) (GDP + Pi)

66. “Continha” do Ciclo de Krebs
Acetil-CoA + oxaloacetato + 3 NAD+ + GDP + Pi +FAD
=
oxaloacetato + 2 CO2 + FADH2 + 3 NADH + 3 H+ + GTP

69. RESPIRAÇÃO CELULAR
 O Processo de RESPIRAÇÃO CELULAR tem
como objetivo principal a PRODUÇÃO DE
ENERGIA
 Entretanto serve como FONTE DE
COMPOSTOS SECUNDÁRIOS utilizados em
outros pontos do metabolismo

70. GLICÓLISE
 Primeira etapa da OXIDAÇÃO DA GLICÓSE
 10 etapas

71. GLICÓLISE
 O que essa JOÇA UTILIZA e o que ela(A
JOÇA) PRODUZ ?

72. RESPIRAÇÃO CELULAR
 Acontece EM AEROBIOSE
 OXIGÊNIO tem como FUNÇÃO PRINCIPAL ser
o ULTIMO ASSIMILADOR/CAPTADOR DE
ELETRONS durante a CADEIA
TRANSPORTADORA DE ELETRONS

73. FERMENTAÇÃO
Do latin “Fermentare” que significa ferver
O estudo detalhado (ciência) da fermentação se
chama ZIMOLOGIA

74. FERMENTAÇÃO
 Para vários grupos de
bactérias/fungos/protozoários em geral: Um
meio clássico de obtenção de energia
 Visto que na atmosfera primitiva NÃO HAVIA
OXIGÊNIO SUFICIENTE para a oxidação
completa da glicóse
 Para o resto: Uma estratégia de emergência
importante para sobrevivência

75. FERMENTAÇÃO
 Qual a utilidade dessa JOÇA II
(fermentação) ???
 Basicamente, OXIDAR O NADH PARA NAD+
 NAD+: FUNDAMENTAL para a manutenção da
GLICÓLISE

76. FERMENTAÇÃO
 Alcólica
 Acética
 Láctica
 Cetonica
 Tudo depende de qual organismo esta
efetuando a fermentação

78. FERMENTAÇÃO – LÁCTICA
 Quando os tecidos ANIMAIS não são supridos
com OXIGÊNIO suficiente para a oxidação do
piruvato
 Consiste na REDUÇÃO DO PIRUVATO em
ÁCIDO LÁCTICO através da ação da
LACTATO DESIDROGENASE

79. FERMENTAÇÃO - LÁCTICA
 Não ocorre somente nos tecidos em HIPOXIA
 Principal produção nos Eritrócitos
 O lactato é reciclado no fígado e transformado
novamente glicose (Ciclo de Cori)
 Resulta na acidificação do meio
 Quanto mais íons de H+ e mais moléculas de
Ac.Láctico
 Resulta, principalmente, em uma alteração na
manutenção das taxas de Ca e Mg
 Hiperexcitação dos nervos que estimulam os

80. FERMENTAÇÃO - LÁCTICA
 - Atividade física vigorosa (câimbra pode ocorrer durante ou após o esforço
físico).
- Desidratação (importante causa em idosos e em quem usa diuréticos).
- Alterações hidreletrolíticas, principalmente depleção de cálcio e
magnésio.
- Gravidez (normalmente a câimbra é secundária a níveis baixos de
magnésio).
- Fratura óssea (como autoproteção, os músculos ao redor da lesão se
contraem involuntariamente).
- Alterações metabólicas como diabetes, hipotireoidismo, alcoolismo e
hipoglicemia.
- Doenças neurológicas com Parkinson, doenças do neurônio motor ou
doenças primárias dos músculos (miopatias).
- Insuficiência venosa e varizes nas pernas
- Longos períodos de inatividade (ficar sentado em posição inadequada,
por exemplo).
- Alterações estruturais, como pé chato e o g e nu
re c urva tum (hiperextensão do joelho).
- Hemodiálise.
- Cirrose hepática.
- Deficiência de vitamina B1, B5 e B6
- Anemia

81. FERMENTAÇÃO – LÁCTICA
 Ocorre também em microorganismos
 Fermentação do leite para produção de
derivados
 A dissociação do Ac.Láctico em Lactato e H+
abaixa o pH
 O pH baixo desnatura as proteínas do leite, que
correspondem a +-3,5% (caseína, lactoalbumina)
 A proteínas desnaturadas precipitam o/
 O produto depende do microorganismo
utilizado

82. FERMENTAÇÃO - ALCÓLICA
 Conversão do piruvato em etanol e CO2
 Primeiro passo: Descarboxilação Irreversível do
Piruvato (Requer Mg e * Tiamina Pirofosfato)
 Segundo passo: Redução do Acetoaldeído em
Etanol e Oxidação do NADH
 *Alcool Desidrogenase

83. FERMENTAÇÃO -
ALCÓOLICA
 Principal microorganismo que faz
FERMENTAÇÃO ALCÓLICA: LEVEDURAS
(Sa c c ha ro m y c e s c e re vis ia e )
 ANAERÓBICO FACULTATIVO
 Amplo uso comercial:
 Bebidas
 Padaria
 Combustível

84. FERMENTAÇÃO -
ALCÓOLICA
O processo de fermentação depende
diretamente do substrato:
a) Diretamente Fermentescíveis
Glicose: polpa de frutas, amiláceos e
celulósicos hidrolisados (1g – 0,551g)
Frutose: polpa de frutas, polímeros
•
hidrolisados de frutose
Sacarose: cana de açúcar, beterraba, colmo de
•
sorgo sacarino (1g – 0,538g)

85. FERMENTAÇÃO - ALCÓLICA
 b) Indiretamente Fermentescíveis
 Amiláceas : milho, mandioca, batata doce,
grãos de cereais, mesocarpo do babaçu,
batata inglesa, tubérculos em geral.
 Lignocelulósicas (celulose e hemicelulose):
madeira, bagaço de cana, resíduos agrícolas.
 Tratamento prévio: hidrólise química ou enzimática do
polissacarídeo, gerando açúcares menores, tais como o
monossacarídeo glicose. Este processo aumenta o custo de
produção do etanol a partir destas matérias primas

86. FERMENTAÇÃO –
ALCÓOLICA
Fases Descrição
Inicial Momento de contato da levedura com
o açúcar.
Intermediária As leveduras começam a se alimentar
do açúcar e eliminar etanol e CO2
ocasionando sua multiplicação.
Tumultuosa Em decorrência da grande quantidade
de CO2 liberado,tem-se a impressão
que a mistura está fervendo.
Final Quando a quantidade de álcool atinge
15% do volume total, a levedura morre
intoxicada com o álcool e,
consequentemente cessa a produção
de etanol.

87. FERMENTAÇÃO – OUTROS
 Clo ris tid ium a c e to buty ric um – fermenta Amido
em butanol e acetona