Aula REUNI Ciclo do cido Ctrico Universidade Federal

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Universidade Federal de Santa Catarina Programa de Pós-graduação em Bioquímica REUNI: Ciclo de Krebs ou Ciclo do Ácido Cítrico Tira-dúvidas com alunos da graduação

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Carboidratos • Mais abundante biomolécula da Terra: • Fotossíntese converte + 100 bilhões toneladas de CO 2 e H 2 O em carboidratos (celulose e outros açúcares).

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Glicose como combustível • Rica em energia potencial. • Oxidação completa gera energia livre padrão -2. 840 KJ/mol. • Seu armazenamento como polímero, a célula mantém uma osmolaridade citosólica relativamente baixa. • A glicose armazenada pode ser empregada para produzir ATP de maneira aeróbica e anaeróbica. • Glicose também pode ser utilizada como precursor biossintético de aminoácidos, nucleotídeos, coenzimas, ácidos graxos e outros.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Glicose como combustível Em plantas vasculares e animais, a glicose possui três destinos: • Armazenamento (polissacarídeo e sacarose). • Oxidação até piruvato para fornecer ATP e intermediários metabólicos. • Oxidação das pentoses pela via as pentoses fosfato produzindo ribose 5 fosfato para a síntese de ácidos nucléicos e NADPH que participará na redução química biossintética.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Origem da glicose • Organismos fotossintéticos: fazem a síntese de glicose reduzindo o CO 2 atmosférico em triose e depois em glicose. ENERGIA energia Ex. : Fotossíntese produto 6 CO 2 + 12 H 2 O + LUZ C 6 H 12 O 6 +6 O 2 + H 2 O reagentes t ENDOTÉRMICA ENERGIA • Organismos não fotossintéticos; obtém a glicose a partir da alimentação ou gliconeogênese. Ex. : Respiração celular reagente C 6 H 12 O 6 + CO 2 +6 CO 2 + 6 H 2 O + Energia energia produtos t EXOTÉRMICA

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Respiração • Estágio 1 – Produção de Acetil-Co. A: as moléculas de glicose, aminoácidos e ácidos graxos são oxidados para liberar fragmentos com 2 átomos de carbonos, acetil (Acetil-Co. A). • Estágio 2 – Oxidação de Acetil- Co. A: esses grupos acetil são introduzidos no ciclo e oxidados até CO 2. A energia é conservada nos transportadores NADH e FADH 2. • Estágio 3 – Transferência de elétrons e fosforização oxidativa: os elétrons são conduzidos na cadeia transportadora de elétrons ate O 2. Durante este processo uma grande quantidade de energia é liberada na forma de ATP.

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Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Estágio 1: Produção de Acetil- Co. A 1. A produção de acetil –Co. A é catalisada pela piruvato desidrogenase, onde o grupo carboxila é removido do piruvato na forma de CO 2 e os 2 carbonos remanescentes formam o acetil. 2. A reação completa é chamada de descarboxilação oxidativa.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Estágio 1: Produção de Acetil- Co. A Os três componentes do complexo da piruvato desidrogenase: E 1 - Piruvato desidrogenase E 2 - Dihidrolipoil transacetilase E 3 - Dihidrolipoil desidrogenase

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Estágio 1: Produção de Acetil- Co. A As reações seqüenciais de desidrogenação e descarboxilação ocorrem com 3 enzimas e 5 coenzimas ou grupos prostéticos: A deficiência da tiamina (Vitamina B 1) causa a doença de Beriberi caracterizada por distúrbios neurológicos, paralisia atrofia cardíaca e morte.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Estágio 2: Oxidação do Acetil-Co. A

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações do Ciclo de Krebs 1. Formação de citrato pela citrato sitetase. 2. O grupo acetil é transferido para o oxalacetato para formar o citrato, um composto com 4 C.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações do Ciclo de Krebs 2. Aconitase: Esta enzima catalisa a isomerização da reação removendo e adicionando água ao cis-aconitate em diferentes posições. O isocitrato é consumido rapidamente no próximo passo.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações do Ciclo de Krebs 3. Isocitrate desidrogenase: Oxidação do isocitrato em α-cetoglutarato e CO 2. É uma carboxilação oxidativa liberando o NAD ou NADPH.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações do Ciclo de Krebs 4. a-cetoglutarato desidrogenase: Oxidação do α -cetoglutarato em Succinil Co-A e CO 2. Descarboxilação oxidativa pela α-cetoglutarato desidrogenase liberando NADH. Esta enzima forma um complexo, onde o aceptor de elétrons é o NADH.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações do Ciclo de Krebs 5. Succinil-Co. A sintetase: o succinil-Co. A tem uma energia livre padrão na ligação tioéster. O rompimento desta ligação libera energia suficiente para a formação de ATP ou GTP.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações do Ciclo de Krebs 6. Succinato desidrogenase: faz a oxidação do succinato em fumarato, liberando FADH 2. Esta enzima é crítica no ciclo. O malonato é um análogo do succinato, sendo um potente inibidor competitivo da succinato desidrogenase, bloqueando o ciclo do ácido cítrico.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações do Ciclo de Krebs 7. Fumarase: faz a hidratação do fumarato em malato.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações do Ciclo de Krebs 8. L-Malato desidrogenase: faz oxidação do malato em oxalacetato. É uma enzima NAD-dependente. Esta reação é rapidamente consumida para o próximo passo na formação do citrato. Assim, as concentrações de oxalacetato é reduzido no ciclo.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico A conservação de energia da oxidação Efficiency of Biochemical engine in Living Systems: Oxidation of one glucose yields 2840 k. J/mole energy Energy obtained by biological engine: 32 ATP X 30. 5 k. J/Mol = 976 k. J/mol Thus 34% efficiency is obtained if calculations are done using standard conditions.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico O papel do ciclo do ácido cítrico no anabolismo

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Reações anapleróticas À medida que os intermediários do CAC são removidos para servirem de precursores biossintéticos, estes são repostos por reações anapleróticas.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Regulação do ciclo O fluxo de átomos de C do piruvato através do ciclo é estreitamente regulado em 2 níveis: • Conversão de piruvato em acetilco. A • Entrada de Acetil-Co. A no ciclo Com relação a velocidade, 3 fatores governam: • Disponibilidade de substrato • Inibição por acúmulo de produtos • Inibição alostérica retroativa pelas enzimas

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Ciclo do glioxalato Uma variação do ciclo de Krebs encontrado em plantas e bactérias • Ciclo do glioxalato oferece um meio para plantas e bactérias crescerem em meios contendo unicamente acetato como fonte de carbonos. • Os passos de descarboxilação são evitados e um equivalente acetato extra é utilizado • Isocitrato liase e malato sintase são as enzimas chaves do ciclo. • O ciclo do glioxalato ajuda as plantas a crescerem no escuro. • Glioxissomos se valem de três reações que ocorrem na mitocôndria: de succinato a oxaloacetato.

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Ciclo do Glioxalato

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Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Cadeia respiratória Complexo Enzimático I Elétrons altamente energéticos H+ NADH Cit c Q NAD H+ Cadeia transportadora De elétrons Complexo Enzimático III ½ O 2 + 4 H+ + 4 e- 2 H 2 O H 2 O

Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Estágio 3 - Transferência de elétrons Elétrons altamente energéticos H+ O 2 + 4 H+ + 4 e- 2 H 2 O Cadeia transportadora De elétrons

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Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico BALANÇO ENERGÉTICO CITOPLASMA GLICÓLISE Ác. pirúvico MITOCÔNDRIA Acetil-Co. A 2 NADH CICLO DE KREBS 2 ATP 6 NADH 2 FADH CADEIA RESPIRATÓRIA 2 ATP 6 ATP 18 ATP 4 ATP 38 ATP