1) O documento descreve o ciclo de Krebs, que converte o piruvato em acetil-CoA e gera energia na forma de NADH e FADH2 através de reações oxidativas. 2) A fosforilação oxidativa utiliza a energia destas moléculas para bombear prótons através da membrana mitocondrial e gerar ATP. 3) A oxidação total de uma molécula de glicose produz cerca de 30 moléculas de ATP.

1. CICLO DE KREBS

2. Continuou os trabalhos Carl y Gerty Cori sobre a hidrólise do glicogênio e a conseqüente geração de ácido láctico. Usando músculo peitoral de pombo, integrou os elementos reconhecidos do processo num único esquema coerente conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs. Esta descoberta lhe rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1953.

4. 1ª parte: CONVERSÃO DO PIRUVATO À ACETIL CoA (ELO DE LIGAÇÃO DA GLICÓLISE AO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO) PIRUVATO ACETIL CoA + CO 2 CoA-SH NAD + TPP, lipoato, FAD NADH E1 + E2 + E3 Coenzima A

5. Características do COMPLEXO DA PIRUVATO DESIDROGENASE Complexo multienzimático (agregado de 3 enzimas); Localizado na mitocôndria dos eucariotos e no citossol dos procariotos; Canalização de substratos; Cofatores: TPP, FAD, Coenzima A, NAD+, lipoato; Vitaminas essenciais no processo: tiamina (no TPP), riboflavina (no FAD) , niacina (no NAD+), pantotenato (na CoA); Cinco reações consecutivas de descarboxilação e desidrogenação do piruvato até Acetil-CoA.

6. COMPLEXO PIRUVATO-DESIDROGENASE

7. 2ª parte: CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO propriamente dito Sinônimos: ciclo de Krebs, ciclo dos ácidos tricarboxílicos Ocorre na mitocôndria dos eucariotos e no citossol dos procariotos; Sequência cíclica de oito passos; Em cada volta entra um grupo acetil-CoA e saem duas moléculas de CO 2. Na verdade, os carbonos que entram pelo Acetil-CoA não são os mesmos liberados na forma de gás carbônico na mesma volta. São necessárias algumas voltas adicionais para que isto ocorra.

8. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO Não há conversão líquida de acetato a oxaloacetato.

9. Acetil-CoA + Oxaloacetato Citrato Cis-aconitato aconitase Citrato sintase Isocitrato aconitase  -Cetoglutarato isocitrato desidrogenase CO 2 + Succinil-CoA complexo  -cetoglutarato desidrogenase Succinato succinil-CoA sintetase Fumarato H 2 O Malato Oxaloacetato malato desidrogenase fumarase CO 2 + 1 H 2 O CoA-SH H 2 O 3 H 2 O NAD + NADH + H + CoA-SH NAD + NADH GDP+Pi GTP CoA-SH FAD FADH 2 2 2 4 5 6 NAD + NADH

10. A energia liberada pela oxidação é conservada na forma de coenzimas reduzidas: 3 NADH e 1 FADH 2 . Quando se tratam de processos metabólicos, interessa ao organismo um grande número de passos para que a liberação de energia se dê gradualmente. Com a oxidação direta de toda a molécula, a energia produzida seria muito grande, causando danos à célula e/ou prejudicando o aproveitamento eficaz da energia liberada.

11. Deficiência genética Mutação dos genes das subunidades da piruvato desidrogenase Deficiência de tiamina (vit. B1) Tiamina pirofosfato é o grupamento prostético da piruvato desidrogenase, a ceto-glutarato desidrogenase e transcetolase . BERIBÉRI: perda parcial das funções neurais (problemas de memória, desorientação e coma), níveis  de piruvato no sangue Bebidas alcoólicas (calorias vazias), dieta pobre ou mal absorção. *arroz branco

12. ETAPAS REGULATÓRIAS piruvato desidrogenase: inibida por ATP, NADH, acetil-CoA etc. citrato sintase: inibida por ATP, NADH, citrato etc. isocitrato desidrogenase: ATP etc. α -cetoglutarato desidrogenase: NADH, succinil-CoA etc. VIA DO GLIOXALATO Vegetais, certos invertebrados, E . coli e outros; Variação do ciclo do Ácido Cítrico; Síntese líquida da glicose a partir de lipídeos (succinato entra no ciclo de novo);

13. VIA ANFIBÓLICA 4 Reações anapleróticas Os principais desvios são: -Utilização do citrato na síntese de ácidos graxos e esteróis; -Desvio do alfa-cetoglutarato para formação de aminoácidos ou bases nitrogenadas; -Utilização do succinil-coA na síntese de porfirinas; -Formação de pirimidinas a partir de oxaloacetato via aspartato e asparagina; -Neoglicogênese e síntese de aminoácidos a partir do oxaloacetato via piruvato.

14. FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA A fosforilação oxidativa é o processo pelo qual se forma ATP quando se transferem elétrons do NADH ou do FADH 2 para o O 2 (redução a H 2 O), por uma série de transportadores de elétrons . NADH FADH 2 NAD+ FAD e - O 2 H 2 0

15. Mitocôndria ( organelas de forma oval com cerca de 2 µm de comprimento e 0,5 µm de largura ). membrana externa  porina   permeabilidade; membrana interna  impermeável a quase todos os íons e moléculas polares; matriz  enzimas do ciclo do ácido cítrico, da β -oxidação e da oxidação dos aminoácidos.

16. CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS Experimentos com detergentes sobre a Membrana Mitocondrial Interna (MMI) demostraram que: os transportadores de elétrons (com exceção da ubiquinona e do citocromo c), estão organizados em 4 grandes complexos protéicos. Complexo I - NADH-Q redutase Complexo II – Succinato-Q redutase; Complexo III – Citocromo redutase; Complexo IV – Citocromo oxidase.

17. O fluxo de elétrons pelos complexos I, III e IV, leva ao bombeamento de 4, 2 e 4 prótons através da membrana, respectivamente. O complexo II, ao contrário dos outros complexos, não bombeia prótons. Forma-se então um gradiente ácido e positivo no espaço intermembranas da mitocôndria.

18. Complexo 1 NADH  Ubiquinona; Os Prótons que acompanham os elétrons são lançados para o espaço intermembranas. * Neuropatia óptica hereditária de Leber.

19. Complexo 2 participa a enzima do ciclo do ácido cítrico, produzindo FADH 2 ; Succinato  Ubiquinona;

20. Complexo 3 Ubiquinona  Citocromo c; Os Prótons que acompanham os elétrons são lançados para o espaço intermembranas.

21. Complexo 4 Redução do O 2 ; Bombeamento de prótons para o espaço intermembranas à medida que os elétrons são transferidos para o Oxigênio. Redução parcial leva a produtos perigosos.

22. Cadeia Transportadora de Elétrons H + +

23. ATP SINTASE Sinônimos: ATPase, ou F 1 F 0 ATPase Enzima de estrutura muito complexa, formada por 16 subunidades polipeptídicas distribuídas em 2 frações funcionais: F o e F 1 .

24. A fração F 1 é semelhante a uma maçaneta cujo cabo seria a fração F 0 . Está ligada à membrana mitocondrial interna, sempre voltada para o lado da matriz. Tem atividade de síntese de ATP, mas para isso precisa estar ligada à F 0 . A fração F 0 atua como canal e prótons através da MMI. O o é a letra inicial de OLIGOMICINA , um potente inibidor desta enzima.

25. Hipótese Quimiosmótica

26. H + + H + H +

27. HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA Descrita em 1961 por Peter Mitchell; Amplamente aceita. Condições para ocorrer a fosforilação: um bombeamento de prótons pela cadeia respiratória e uma MMI impermeável a prótons e íntegra.

28. 1- A cadeia respiratória, ao transportar os elétrons, bombeia prótons da matriz para o citossol ; 2- A MMI, por ser impermeável a prótons, impede o retorno destes à matriz; 3- Cria-se um gradiente duplo (de pH e eletrostático) através da MMI, que gera uma situação de alta instabilidade e, como conseqüência, uma força que atrai os prótons de volta; 4- Esta força, chamada FORÇA PRÓTON-MOTRIZ , dirige o fluxo de prótons à matriz mitocondrial através dos canais de prótons da enzima ATPase; 5- A passagem dos prótons pela ATPase determina a síntese de ATP.

29. BALANÇO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR Oxidação total de uma molécula de glicose. Piruvato Acetil Coa Ciclo do Ácido Cítrico 2NADH 2 GTP 6 NADH 2 FADH2 GLICOSE PIRUVATO 2ATP 2NADH LANÇADEIRAS

30. LANÇADEIRAS: Lançadeira glicerol-fosfato Transporta os elétrons do NADH (com a ajuda do glicerol-fosfato) e os tranfere ao FADH dentro da mitocôndria, formando FADH 2 . b) Lançadeira de malato-aspartato Transporta os elétrons do NADH (com a ajuda do malato) e os tranfere a outro NAD + dentro da mitocôndria, formando NADH.

31. Considerando-se NADH (2,5 ATP); FADH 2 (1,5 ATP); GTP (1 ATP) TOTAL= (8 x 2,5) + (4 x 1,5) + (2 x 1) + 2 = 30 ATPs BALANÇO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR Oxidação total de uma molécula de glicose. Piruvato Acetil Coa Ciclo do Ácido Cítrico 2NADH 2 GTP 6 NADH 2 FADH2 GLICOSE PIRUVATO 2ATP 2NADH LANÇADEIRAS

32. INIBIDORES DO TRANSPORTE DE ELÉTRONS Inibição da transferência de elétrons: amital, rotenona (Complexo I) cianeto, CO, azida (Complexo IV) b) Inibição da ATP sintase: oligomicina. c) Desacoplamento da fosforilação da transferência de elétrons valinomicina, termogenina *

33. TECIDO ADIPOSO MARROM (Gordura marrom) Presente no dorso do pescoço de recém-nascidos (inclusive humanos) e nos mamíferos hibernantes. A oxidação de combustíveis não funciona para produzir ATP, mas sim para gerar calor. Proteína desacopladora (termogenina) Alta [ ] mitocôndrias  alta [ ] citocromos  alta [ ] heme  marrom.