Proteínas - Compostos Orgânicos - Prof. Paulo Jubilut

Exercícios Fosforilação oxidativa

1. Resuma a teoria quimiosmótica. Qual a importância?

R- A teoria sugere essencialmente que a maioria da síntese de ATP na respiração celular seja proveniente do gradiente electroquímico formado entre os dois lados da membrana interna mitocondrial ao utilizar a energia do NADH e FADH2, formados no catabolismo de moléculas como a glicose.

Explanação do processo: Determinadas moléculas, tais como a glicose, são metabolizadas

de forma a produzir acetil-CoA, um intermediário energeticamente rico. A oxidação do acetil-

acoplada à redução de moléculas transportadoras como o NAD e o FAD. 2

Estas moléculas transportam elétrons para a cadeia de transporte eletrónico na membrana mitocondrial interna. A energia eletrônica é utilizada para bombear protons da matriz através da membrana mitocondrial interna, armazenando energia sob a forma de um gradiente eletroquímico transmembranar. Os protões passam então novamente para dentro da matriz através da ATP sintase. O fluxo de protões através desta enzima fornece a energia necessária para a fosforilação do ADP a ATP. Os elétrons e prótons que passam através da última bomba protônica da cadeia são adicionados ao oxigénio, formando água (na respiração aeróbia) ou outra molécula aceitadora de elétrons.

2. De que maneira os elétrons do NADH são transportados até a matriz mitocondrial?

R- As moléculas com alto potencial energético NADH e FADH2 são produzidas no ciclo dos ácidos tricarboxílicos e na glicólise. Estas moléculas transferem electrões para uma cadeia de transporte electrónico de forma a criar um gradiente de protões entre a membrana mitocondrial interna e a matriz mitocondrial; a ATP sintase usa então quimiosmose para sintetizar ATP. Este processo é denominado fosforilação oxidativa por o oxigénio ser o aceitador final de electrões na cadeia de transporte electrónico mitocondrial.

3. Como funciona o translocador de ATP-ADP?

R- A maior parte do ATP gerado na matriz mitocondrial por meio da fosforilação oxidativa é utilizado no citosol. A membrana mitocondrial interna contém um translocador de ADP-ATP (também chamado adenina-nucleotídeo-translocase) que transporta o ATP para fora da matriz em troca de ADP produzido no citosol pela hidrólise do ATP.
O translocador ADP-ATP, um dímero de subunidades idênticas de 30KD, possui um sítio de ligação pelo o qual ADP e ATP competem. Esse translocador possui duas conformações principais: uma, com o sítio de ligação ao ATP-ADP para o lado de dentro da mitocôndria, e o outro, com esse mesmo sítio, para o lado externo. O translocador deve unir-se ao ligante para alterar de uma conformação para outra, em uma taxa fisiologicamente razoável.

4. Resuma as etapas da cadeia transportadora de elétrons do NADH ao oxigênio.

R- Na reação completa catalisada pela cadeia respiratória mitocondrial, os elétrons se movem do NADH, succinato ou algum outro doador primário de elétrons através das flavoproteínas, ubiquinona, proteínas ferro-enxofre, citocromo e finalmente para o O₂.

5. Transporte de elétrons e fosforilação oxidativa são o mesmo processo? Explique.

R- A fosforilação oxidativa é o processo metabólico de síntese de ATP a partir da energia liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória. Todo o processo depende de dois fatores, a energia livre obtida do transporte de elétrons e armazenada na forma de gradiente de íons hidrogênio e uma enzima transportadora denominada ATPsintase.

Também denominada de cadeia transportadora de elétrons, realiza o transporte de átomos de hidrogênio energizados, ou seja, elétrons, a partir de substâncias aceptoras intermediárias (NAD e FAD) provenientes da glicólise e do ciclo de Krebs.

6. Indicar a localização celular da cadeia de transporte de elétrons.

R- Cadeia respiratória é a etapa da respiração celular que ocorre no interior das mitocôndrias, precisamente em sua membrana interna pregueada.

7. Esquematizar a sequência dos compostos da cadeia transportadora de elétrons, indicando os transportadores sobre de elétrons e os transportadores de elétrons e prótons.

R-O processo de transferência de elétrons que conecta essas reações parciais, ocorre através de um caminho complexo que culmina com a liberação de energia livre na forma de ATP (Adenosina Trifosfato). Os 12 pares de elétrons envolvidos na oxidação da glicose não são transferidos diretamente ao O₂. Antes, eles são transferidos para as coenzimas NAD⁺ (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo) e FAD (Flavina adenina Dinucleotídeo) para formar 10 NADH + 2 FADH₂ nas reações catalisadas pelas enzimas glicolíticas e enzimas do ciclo do ácido cítrico. Os elétrons passam, então, para uma cadeia transportadora de elétrons onde, através da reoxidação do NADH e FADH₂, participam de redução-oxidação de cerca de 10 centros redox até reduzir O₂  em H₂O. Nesse processo, prótons são liberados da mitocôndria. A energia livre estocada no gradiente de pH resultante leva à síntese de ATP a partir de ADP e P_i através da Fosforilação Oxidativa. A reoxidação de cada NADH resulta na síntese de 3 ATPs, e a reoxidação de FADH₂produz 2ATPs, resultando em um total de 38 ATPs para cada glicose completamente oxidada a CO₂ e H₂O (incluindo ATPs produzidos na glicólise e 2 ATPs produzidos no ciclo do ácido cítrico).

Os NADH e FADH₂ produzidos na oxidação da glicose e de outros substratos são 

reoxidados na mitocôndria por um processo que compreende a remoção de seus prótons e

 elétrons: os prótons são liberados no meio e os elétrons são conduzidos por uma série de 

transportadores de elétrons até o oxigênio. Recebendo elétrons, o oxigênio liga-se a prótons

 do meio formando água. Cada um dos transportadores é capaz de receber elétrons do

 transportador imediatamente anterior e transferi-los ao seguinte, constituindo assim uma

cadeia chamada cadeia transportadora de elétrons.

O doador de elétrons é, invariavelmente, uma coenzima reduzida, e o aceptor final de elétrons, o oxigênio. A maioria dos transportadores de elétrons tem natureza protéica, contendo grupos prostéticos associados à cadeia polipeptídica; a óxido-redução do composto se processa no grupo prostético.

8. Citar três inibidores da cadeia de transporte de elétrons, indicando os transportadores sobre os quais atuam.

R- A transferência pode se dar de três formas: Direta, como átomo de hidrogênio (H⁺ + 1elétron), ou como íon hidreto - H^- (H⁺ + 2 elétrons).

O NADH+ e o FADH₂ transportam os elétrons de diferentes vias até a CTE, onde os doam

 Dentro da cadeia, o fluxo se estabelece entre uma série de transportadores que incluem

: carreadores de membrana (como as quinonas), citocromos e proteínas ferro-sulfonadas.

-Ubiquinona- singularmente, sua redução pode se dar em duas etapas diferentes:

• Recebe o 1º elétron, sendo reduzida a radical semiquinona - UQH
• 2º elétron - Ubiquinol - UQH₂

Desta forma, a ubiquinona pode fazer a interação entre doadores de 2 elétrons e receptores

 de um único.

Citocromos - são proteínas contendo ferro, portanto um grupo heme, responsável pelas

 diferentes variações: citocromos a, b e c. Enquanto a e b são proteínas de membrana, o 

c está "preso" à superfície externa da membrana interna por interações eletrostáticas.

Proteína Fe-S - são boas doadoras de elétrons, e transferem apenas um.

Complexo I: NADH à Ubiquinona

Equação geral:  NADH + H⁺ + UQ         NAD⁺ + UQH₂

A entrega não é direta, passando por FMN (Flavina MonoNucleotídeo), que entrega os

 elétrons à Fe-S ao qual está associada, e só então estes são entregues à UQ.

Complexo II: Succinato à Ubiquinona

A enzima responsável pela oxidação do succinato (a succianato desidrogenase), é a única do

 Ciclo do Ácido Cítrico ligada à membrana interna da mitocôndria e é através dela que 

os elétrons são doados ao FAD, para daí serem entregues à UQ via Fe-S. Este complexo não 

é responsável pelo bombeamento de nenhum próton para o espaço intermembrana. Assim

, os elétrons que chegam à CTE via FADH₂ só serão responsáveis pelo bombeamento de

 prótons a partir do complexo III, daí a síntese de 1ATP a menos pelo FADH₂ em comparação

 ao NADH+

.

Complexo III: Ubiquinona ao Citocromo c A Ubiquinona pode movimentar-se ao longo da

 bicamada lipídica. Assim, após receber elétrons a partir de qualquer um dos complexos

 anteriores, caminha até o complexo III, responsável por recebê-los e repassá-los ao

 citocromo c. A UQH₂, entretanto, só doará um elétron por vez ao cit c, o outro será doado a

 um cit b no complexo, que o devolverá à UQ, estabelecendo um ciclo em que se repetem

 estas etapas: UQH recebe um elétron do complexo I ou II mais 1H+ da matriz. A UQH₂ assim

 formada libera 1H+ para o espaço intermembrana e um elétron para o cit b. A UQH resultante

 libera outro H+ e doa um elétron ao cit c. A UQ recebe de volta um elétron do cit b e 1H+ da

 matriz

.

Complexo IV - redução do O₂

O citocromo c é livre para movimentar-se na superfície externa da membrana, levando assim

 os elétrons recebidos do complexo III ao IV. Só o fará, entretanto, quando houver acumulado 4

 elétrons. Neste complexo, os elétrons após passarem pelos cit a e a3, serão doados a 4H+ e

 1O₂ da matriz, sintetizando assim duas moléculas de água.

9. Qual seria o estado de oxidação (oxidado/reduzido) dos componentes da cadeia de transporte de elétrons em presença de malato e de antimicina A?

R-O malato, ao entrar na mitocôndria, traz consigo uma molécula de glutamato. O glutamato e o malato são transformados por uma amino-transferase, gerando α-ceto-glutarato e aspartato. Outra amino-transferase transformará o α-ceto-glutarato e o aspartato em malato e glutamato de novo, reiniciando o ciclo da lançadeira malato-aspartato. Na presença de antimicina temos a inibição da cadeia respiratória (transporte de elétrons). Por consequência as vias de metabolismo que dependem do oxigênio estão desativadas: ciclo de Krebs e beta-oxidação ( não há reoxidação das coenzimas reduzidas), funciona apenas a glicólise anaeróbica ( glicose lactato), produzindo 2 moléculas de ATP por molécula de glicose).

10. Definir fosforilação oxidativa.

R- A fosforilação oxidativa é o processo no qual só elétrons liberados durante a oxidação de substratos são transferidos para a cadeia mitocondrial transportadora de elétrons através de coenzimas reduzidas (NADH e FADH²) para o oxigenio molecular. A energia livre promove a sintese de ATP a partir de ADP.

11. Descrever a hipótese do acoplamento quimiosmótico para a fosforilação oxidativa.

R- A hipótese amplamente aceita hoje foi descrita por Peter Mitchell, em 1961, e é chamada "Hipótese Quimiosmótica de Mitchel", segundo a qual as condições para que ocorra a fosforilação oxidativa são: um bombeamento de prótons pela cadeia respiratória, criando um fluxo da matriz para o citosol e uma membrana mitocondrial interna (MMI) impermeável a prótons e íntegra.
A partir desta situação, são previstos os seguintes eventos na MMI:
- a cadeia respiratória, ao transportar os elétrons, bombeia prótons da matriz para o citosol;
- a MMI, por ser impermeável a prótons, impede o retorno destes à matriz;
- cria-se um gradiente duplo (de pH e eletrostático) através da MMI, que gera uma situação de alta instabilidade e, por conseqüência, uma força que atrai os prótons de volta;
- essa força, chamada força próton-matriz, dirige o refluxo de prótons à matriz mitocondrial através dos canais de prótons da enzima ATPase;
- a passagem dos prótons pela ATPase determina a síntese do ATP.

Como elementos que são suporte experimento à teoria de Mitchell, temos:
- não existe nenhum intermediário rico em energia na Cadeia Respiratória
- a fosforilação oxidativa requer uma MMI intacta
- a MMI é impermeável a prótons e outros íons como Cl- OH- e K+.
- a fosforilação oxidativa pode ser inibida por agentes ionóforos (transportadores de íons) e desacopladores (transportadores de H+ através da MMI)
- o fluxo de elétrons na cadeia respiratória ejeta prótons da matriz mitocondrial para o citosol da célula.

12. Indicar o número de ATP sintetizados para cada NADH e FADH₂ oxidados.

R- Rendimento energético: Para cada molécula de NADH oxidados, a quantidade de H+ ejetados permite sintetizar 03 moles de ATP. Já para cada mol de FADH2 oxidado, a quantidade de H+ ejetados permite sintetizar 02 moles de ATP.

13. Comente sobre as mitocôndrias desacopladoras do tecido marrom.

R- A maioria do mamíferos (incluindo homens e recém-nascidos) possuem o tecido adiposo marrom no qual a oxidação dos combustíveis não funciona para a produção de ATP, mas sim de para produzir calor (manter RN’s e mamíferos hibernantes aquecidos). Este tecido é marrom porque possui uma grande quantidade de mitocôndrias e, por tanto, grande quantidade de citocromos cujos grupos hemes são fortes absorventes da luz visível. As mitocôndrias do tecido adiposo marrom oxidam combustíveis (ácidos graxos), passando os elétrons através da cadeia respiratória até o O2. Esta transferência de elétrons é acompanhada pelo bombeamento de prótons para fora da matriz. Entretanto, a mitocôndria do tecido adiposo marrom possui apenas a termogenina (também chamada de proteína desacopladora) em sua membrana interna. Esta proteína desacopladora fornece uma rota alternativa para os prótons reentrarem na matriz mitocondrial, fazendo com que a energia conservada pelo bombeamento dos prótons seja dissipada como calor

14.A membrana interna da mitocôndria é impermeável à ATP e NADH. Mostrar como:

a) o NADH produzido na via glicolítica pode ser oxidado na cadeia respiratória (lançadeiras malato e do glicerol-fosfato);

R- O NADH produzido na via glicolítica pode ser oxidado na cadeia respiratória (lançadeira malato e do glicerol-fosfato);

Sistemas circulares especiais transportam os equivalentes redutores do NAD citosólico para dentro da mitocôndria por uma rota indireta. O circuito NADH mais ativo, que funciona nas mitocôndrias do fígado, rim e coração, é o circuito malato aspartato. Os equivalentes redutores do NADH citosólico são primeiro transferidos ao oxaloacetato citosólico produzindo malato, pela ação malato desidrogenase citosólica. O malato, formado desta forma, passa através da membrana interna para a matriz utilizando o sistema de transporte malato-α-cetoglutarato. Dentro da matriz, os equivalentes redutores são passados pela ação da malato desidrogenase matricial ao NAD+ da matriz, formando NADH; este NADH pode então transferir seus elétrons diretamente à cadeia respiratória na membrana interna. Três moléculas de ATP são geradas à medida que esse par de elétrons passa ao O2. O Oxalatocetato citosólico deve ser regenerado através da reação de trasaminação e a atividade dos transportadores de membrana começa um outro circuito. No músculo esquelético e no cérebro ocorre o circuito do glicerol-3-fosfato que, diferentemente do circuito malato-aspartato, libera os equivalentes redutores do NADH no Complexo III, e não no Complexo I, o que fornece energia apenas para a síntese de duas moléculas de ATP por par de elétrons.

b)o ATP produzido na mitocôndria pode ser utilizado no citosol.

R- O gradiente eletroquímico além de favorecer a síntese de ATP, ele também auxilia no transporte de moléculas para o interior da matriz mitocondial. A molécula de ATP que é produzida dentro da matriz mitocondrial tem que ser exportada para o citosol, como as moléculas de ADP e PI devem ser importadas para o interior da matriz mitocondrial para que a síntese de ATP possa continuar. O mecanismo de transporte de ATP para fora da célula e ADP e Pi para dentro é medido por uma proteína integral chamada de “translocador de nucleotídeo de adenina”. Como o ATP possui mais carga negativa do que o ADP, a troca é impulsionada pelo gradiente eletroquímico. É necessário além de ADP para a formação de ATP a presença de Pi, o mesmo é transportado para dentro da matriz mitocondrial. Essa troca é realizada via proteínas de transporte que transportam os radicais fosfato (H2PO-4) para dentro e OH- para fora da matriz mitocondrial, tal troca é eletricamente nula já que tanto o radical fosfato e a hidroxila possuem cargas -1.

Outro exemplo desse processo é o transporte de piruvato do citosol – que é produzido na glicólise – que é mediado por um transportador que troca o piruvato por hidroxila

Resumo do Cap. 16 *Metabolismo de Lipídios* Bioquímica Básica.

Os Lipídeos da dieta.Os triagliceróis são os lipídios mais abundantes da dieta e constituem a forma de armazenamento de todo o excesso de nutrientes, quer este excesso seja ingerido sob a forma de carboidratos, proteínas ou dos próprios lipídios. Representam, portanto, a principal reserva energética do organismo, perfazendo, em média, 20% do peso corpóreo, o que equivale a uma massa 100 vezes maior do que a do glicogênio hepático. Os triagliceróis  são armazenados nas células adiposas, sob forma anidra, e podem ocupar a maior parte do volume celular. 

DEGRADAÇÃO DE TRIAGLICERÓIS E ÁCIDOS GRAXOS 

A mobilização do depósito de triagliceróis é obtida por ação de lipases, presentes nos adipócitos, que hidrolisam os triacilgliceróis a ácidos graxos e glicerol, oxidados por vias diferentes.

O glicerol não pode ser reaproveitado pelos adipócitos, que não têm glicerol quinase, sendo então liberado no sangue. No fígado, por ação da glicerol quinase, é convertido a glicerol 3-fosfato e transformado em diidroxiacetona fosfato, um intermediário da glicose ou da gliconeogênese.

O gliceros não pode ser reaproveitado pelos adipócitos, que não têm glicerol quinase, sendo então liberado no sangue. No fígado, por ação da glicerol quinase, é convertido a glicerol 3-fosfato e transformado em diidroxiacetona fosfato, um intermediário da glicólise ou da glicogênese.

Os ácidos graxos liberados pelos adipócitos são transportados pelo sangue ligados à albumina e utilizados, principalmente pelo fígado e músculos, como fonte de energia. Sua degradação, como se verá a seguir, é feita por uma via especial, que se processa no interior das mitocôndrias. 

Para sua oxidação, os ácidos graxos são ativados e transportados para a matriz mitocondrial 

Em uma etapa que precede sua oxidação, as ácidos graxos são ativados por conversão a acil-CoA, por ação de acil-CoA sintetases, presentes na membrana externa da mitocôndria.

Nesta reação, forma-se uma ligação tioéster entre o grupo carboxila do ácido graxo e o grupo SH da coenzima. A, produzindo uma acil-CoA. As acil-CoA, como a acetil-CoA, são compostos ricos em energia: a energia derivada da clivagem do ATP em adenosina monofosfato (AMP) e pirofosfato inorgânico (PPi), com a quebra de uma ligação anidrido fosfórico, é utilizada para formar a ligação tioéster. O pirofosfato é hidrolisado a 2 Pi, numa reação irreversível, o que torna o processo de ativação do ácido graxo a acil-CoA também irreversível.

A membrana interna da mitocôndria é impermeável a coenzima A e a acil-CoA. Para a introdução dos radicais acila na matriz mitocondrial, é utilizado um sistema específico de transporte na face externa da membrana interna, a carnitina-acil transferase I transfere o radical acila para a carnitina, e, na face interna, a carnitina-acil transferase II doa o grupo acila da acil-carnitina para uma coenzima. A da matriz mitocondrial, liberando a carnitina. 

A acil-CoA é oxidada a acetil-CoA, produzindo NADH e FADH2 

A acil-CoA presente na matriz mitocondrial é oxidada por uma via denominada b-oxidação no ciclo de Lynen. Esta via consta de uma série cíclica de quatro reações, ao final das quais a acil-CoA é encurtada de dois carbonos, que são liberados sob a forma de acetil-CoA. As quatro reações são:

oxidação da acil-CoA a uma enoil-CoA (acil-CoA b-instaurada) de configuração trans com formação de FADH2;

hidratação da dupla ligação, formando o isômero L da 3-hidroxiacil-CoA;

oxidação do grupo hidroxila a carbonila, com formação de b-cetoacil-CoA e NADH;

quebra da b-cetoacil-CoA por uma molécula de CoA, com formação de acetil-CoA e uma acil-CoA com dois carbonos a menos; esta acil-CoA refaz o ciclo várias vezes, até ser totalmente convertida a acetil-CoA. 

A oxidação do ácido palmítico produz 129 ATP 

A oxidação completa de um ácido graxo exige a cooperação entre o ciclo de Lynen, que converte o ácido graxo a acetil-CoA, e o ciclo de Krebs, que oxida o radical acetil a CO2.

Em cada volta do ciclo de Lynen, há produção de 1 FADH2, 1 NADH, 1 acetil-CoA e 1 acil-CoA com dois átomos de carbono a menos que o ácido graxo original.

Sempre que o número de átomos de carbono do ácido graxo for par, a última volta do ciclo de oxidação inicia-se com uma acil-CoA de quatro carbonos, a butiril-CoA, e, neste caso, são produzidas 2 acetil-CoA, além de FADH2 e NADH.

O número de voltas percorridas por um ácido graxo até sua conversão total a acetil-CoA dependerá, naturalmente, do seu número de átomos de carbono. Assim sendo, para a oxidação completa de uma molécula de ácido palmítico, que tem 16 átomos de carbono, são necessárias sete voltas no ciclo, com a produção de 8 acetil-CoA. A oxidação de cada acetil-CoA no ciclo de Krebs origina 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP. Pela fosforilação oxidativa completa do formam, respectivamente, 3 e 2 ATP. A produção de ATP formado (131) deve ser descontado o gasto inicial na reação de ativação do ácido graxo, onde há conversão de ATP e AMP + 2Pi e, portanto, consumo de duas ligações ricas em energia, o que equivaleria a um gasto de 2 ATP. O rendimento final da oxidação do ácido palmítico será, então, 129 ATP. 

A b-oxidação dos ácidos graxos com número ímpar de átomos de carbono produzPropionil-CoA, que é convertida a succinil-CoA 

Os ácidos graxos com número ímpar de átomos de carbono constituem uma pequena fração dos ácidos graxos da dieta e são também oxidados pela via da b-oxidação. Neste caso, entretanto a última volta do ciclo de Lynen inicia-se com uma acil-CoA de cinco carbonos e produz uma molécula de acetil-CoA e uma de propionil-CoA, ao invés de duas de acetil-CoA. Para sua oxidação, a propionil-CoA é convertida a succinil-CoA, análoga à carboxilação de piruvato a oxaloacetato e que também requer botina como coenzima. A conversão de D-metilmalonil-CoA a succinil-CoA é feita em duas etapas: transformação do isômero D em L e isomerização deste último composto utilizando 5+-adenosil-cobalamina, um derivado da vitamina B12, como coenzima. 

A oxidação de ácidos insaturados também requer enzimas adicionais 

Os ácidos graxos insaturados são muito comuns em tecidos animais e vegetais, e suas duplas reações apresentam quase sempre a configuração cis. Para sua oxidação, além das enzimas da oxidação, são necessárias duas enzimas adicionais: uma epimerase é uma isomerase.

Após a remoção de algumas unidades de dois carbonos (acetil-CoA) pelo ciclo de Lynen, o ácido graxo insaturado originará uma D   -enoil-CoA ou uma D  -enoil-CoA, segundo a posição original da dupla ligação no ácido graxo.

A cis-D  -enoil-CoA é substrato para a enoil-CoA hidratase, mas o produto formado é o D-3-hidroxiacil-CoA, ao invés do isômero L, formado na oxidação de ácidos graxos saturados. A etapa seguinte é catalisada pela 3-hidroxiacil-CoA, que só reconhece isômeros L. 

O fitol, componente da clorofila, é oxidado por alfa e beta-oxidação 

O fitol, um álcool com uma longa cadeia alifática, que pode ser oxidado a ácido fitânico, um componente minoritário de gorduras, leite e derivados. O ácido fitânico, por conter um radical metil no carbono b, não é reconhecido pela acil-CoA desidrogenase, que catalisa a primeira reação da b-oxidação. Esta situação é contornada pela hidroxilação do carbono a do ácido fitânico (a-oxidação), seguida por descarboxilação. O ácido pristânico produzido tem o radical metil agora no carbono a e apresenta o carbono b não-substanciado, podendo ser ativado e oxidado pelo ciclo de Lynen. Devido à presença dos radicais metil, a oxidação da pristanoil-CoA produz, alternadamente, propionil-CoA.

A deficiência hereditária de enzima que promove a a-oxidação resulta em acúmulo de ácido pristânico no sangue e nos tecidos, com lesão do sistema nervoso central (moléstia de Refsum) 

No fígado, a acetil-CoA pode ser convertida a corpos cetônicos, oxidados por tecidos extra-hepáticos 

No fígado, uma pequena quantidade de acetil-CoA é normalmente transformada em  acetoacetato b-hidroxibutirato. Estes dois metabólitos e a acetona, formada espontaneamente pela descarboxilação do acetoacetato, são chamados em conjunto de corpos cetônicos, e sua síntese, de cetogênese. Esta ocorre na matriz mitocondrial, através da condensação de três moléculas de acetil-CoA em duas etapas. Na primeira, catalisada pela tiolase, duas moléculas de acetil-CoA originam acetoacetil-CoA. Esta reação, quando transcorre no sentido oposto, constitui a última reação da última volta do ciclo de Lynen. A reação de acetoacetil-CoA com uma terceira molécula de acetil-CoA forma 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA). Sua clivagem origina acetoacetato e acetil-CoA. O acetoacetato produz b-hidroxibutirato e acetona.

Os corpos cetônicos são liberados na corrente sangüínea, e o acetoacetato e o b-hidroxibutirato são aproveitados, principalmente pelo coração e músculos, como fonte de energia. Estes órgãos são capazes de utilizar os dois compostos por possuírem uma enzima, a b-cetoacil-CoA transferase, ausente do fígado. Esta enzima catalisa a transferência de CoA de succinil-CoA para acetoacetato, formando acetoacetil-CoA é um intermediário do ciclo de Lynen e, por ação da tiolase, é cindida em duas moléculas de acetil-CoA, que podem ser oxidadas pelo ciclo de Krebs. O aproveitamento do b-hidroxibutirato é feito por sua prévia transformação em acetoacetato, através da ação da b-hidroxibutirato desidrogenase.

A produção de corpos cetônicos é, portanto, um processo que permite a transferência de carbonos oxidáveis do fígado para outros órgãos. Esta produção é anormalmente alta quando a degradação de triagliceróis aumenta muito sem ser acompanhada por degradação proporcional de carboidratos. É o que ocorre quando há redução drástica da ingestão de carboidratos (jejum ou dieta) ou distúrbio de seu metabolismo (diabetes). Quando a produção ultrapassa o aproveitamento pelos tecidos extra-hepáticos (cetose), os corpos cetônicos aparecem no plasma em concentração elevada (cetonemia), levando a uma acidose, isto é, uma diminuição do pH sangüíneo. Em casos de cetose acentuada, o cérebro pode obter parte da energia que necessita por oxidação dos corpos cetônicos. 

Ciclo de Krebs

Terminada a glicólise, temos um saldo positivo de 2 ATP, 2 Piruvatos e 2 NADH. O Piruvato formado segue um dos seus três destinos: formação do etanol ou lactato (ambas são vias anaeróbicas); ou a formação da Acetil-CoA (via aeróbica - do Ciclo de Krebs). Os organismos mais desenvolvidos como o homem, transformam o Piruvato em Acetil-CoA. As células musculares podem seguir a via do Acetil-CoA ou do Lactato, sendo que esta não há um grande saldo de ATP, por isso é uma via utilizada em situações de emergência, como exercícios físicos sem preparação.
A via aeróbica do Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico ou ainda Ciclo do Ácido Tricarboxílico- Ciclo TCA, pois algumas moléculas do ciclo possuem 3 carboxilas) é a mais complexa, onde o Piruvato é convertido, por um complexo enzimático, a Acetil-CoA, uma molécula de alta energia, com 2 carbonos. Ao final do ciclo e da Cadeia Transportadora de Elétrons, teremos um saldo positivo de 36 ATPs.
A glicólise, fase inicial da respiração celular ocorre no citoplasma das células. Agora, teremos o ciclo ocorrendo na matriz mitocondrial de todas as células do organismo.

Visão geral do CK
                                   

Piruvato à Acetil-CoA + Oxalacetato à Citrato (Ácido Cítrico) à destruição do citrato em várias reações à reações para formação do Oxalacetato à liberação de energia à elétrons soltos se ligam à molécula carregadora de elétrons,  NAD+ e FAD+, formando NADH e FADH2.


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Como o Piruvato é convertido em Acetil-CoA?


Para que o Piruvato entre na mitocôndria, ele deve se ligar ao Oxalacetato, mas para isso, ele necessariamente precisa ser convertido a Acetil-CoA, através do Complexo Piruvato Desidrogenase (PDH).
Este complexo é responsável pela conversão do Piruvato a CO2 e à porção acetil da Acetil-CoA. O Piruvato é uma molécula que contém 3 carbonos em sua estrutura, e ao entrar na mitocôndria, 1 carbono é retirado, saindo na forma de CO2. Resta o grupo acetil, que é fixada no –SH de uma substância conhecida como CoA (Coenzima A) formando a Acetil-CoA, por uma reação de oxidação:

Piruvato + CoA-SH + NAD+ à Acetil-CoA + CO2 + H+ + NADH


Nota-se que houve uma oxidação do acetil, liberando elétrons que foram utilizados para a produção do NADH.
O complexo é composto por 5 enzimas, sendo que a conversão exige 3 enzimas primárias do complexo, assim como os co-fatores TPP,FAD, NAD+ e ácido lipóico, além de que é ativado pelo ADP (adenosina difostato), logo há gasto de energia.
A conversão final será:
Piruvato, NAD+ e CoA-SH à Acetil-CoA, NADH + H+ e CO2.

ou melhor

Conversão do Piruvato a Acetil-CoA (foto adaptada)

Lembre-se que nós temos aqui 2 Piruvatos que foram produzidos na glicólise, sendo assim, esta reação ocorrerá em dobro. Nota-se ainda que até agora tivemos a liberação de um CO2 e um NADH.
Agora sim temos o Acetil-CoA, para iniciarmos o Ciclo de Krebs propriamente dito.

Ciclo de Krebs


O Ciclo de Krebs é a via metabólica central do nosso organismo, pois cada composto do ciclo está associado à uma via. Um exemplo disso é que o Acetil-CoA não é proveniente somente da glicose; pode ser produto de reações onde o composto inicial será aminoácidos ou ácidos graxos. O ciclo corresponde a uma série de reações químicas que acontece naturalmente em todas as células do organismo para a produção de energia. É um ciclo anfibólico, ou seja, atua tanto no catabolismo (decomposição oxidativa) quanto no anabolismo (síntese redutora de bioméculas).
É importantíssimo entender que a glicose que ingerimos possuía anteriormente 6 carbonos, e ela está sendo oxidada para a produção de energia. Na glicólise, a glicose foi dividida em 2 partes, ou seja, 2 piruvatos com 3 carbonos cada. Agora no Ciclo de Krebs, haverá dois momentos em que teremos a perca de mais 2 carbonos (etapa 3 e 4 – Descarboxilação oxidativa – que serão descritas abaixo), além do carbono que foi perdido na conversão do Piruvato à Acetil-CoA (mostrado anteriormente). Todos esses carbonos sairão na forma de CO2. Além dos carbonos, a glicose vai perdendo seus hidrogênios e elétrons, e portanto, dizemos que ela vai sendo oxidada gradativamente, e até o final do C.K. ela sofrerá uma oxidação completa.
Vimos até agora que o Piruvato foi oxidado a Acetil-CoA. Agora sim a molécula poderá entrar na mitocôndria.


Então vamos entender o ciclo por etapas:

Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico) - Imagem da internet.

1- Formação do Citrato – Condensação

A Acetil-CoA então se combina com o Oxalacetato, em uma reação chamada de condensação, catabolizada pela enzima citrato sintase, sem gasto de energia. O produto desta reação será o Citrato. Nota-se que nesta etapa há a hidratação para que a CoA-SH se desligue do grupo acetil, e volte a ficar disponível para uma nova conversão do Piruvato.

2- Isomerização – Desidratação e Hidratação

O Citrato é convertido a Isocitrato, pela enzima aconitase. Nota-se nesta etapa uma fase de desidratação, seguida por uma hidratação.

3- Formação do α-cetoglutarato e de CO2 – Descarboxilação oxidativa

É a primeira oxidação, onde há a descarboxilação oxidativa do Isocitrato a α-cetoglutarato e liberação de CO2, pela enzima isocitrato desidrogenase. Ocorre a redução de um NAD+ a NADH, pela perda de 2 elétrons na oxidação.

4- Formação do Succinil-CoA e de CO2 - Descarboxilação oxidativa

É a segunda oxidação, onde há a descaboxilação do α-cetoglutarato, formando o Succinil-CoA e CO2. Ocorre a liberação de elétrons, e consequente redução de mais um NAD+ a NADH. A reação é catalisada pelo complexo de cetoglutarato desidrogenase.

5- Formação do Succinato e de um GTP

A reação de conversão do Succinil-CoA a Succinato é catalisada pela enzima succini-CoA sintase. Nota-se a presença de uma molécula de GDP (difosfato de guanina), que foi fosforilada formando uma molécula de GTP (trifosfato de guanina). O GTP nada mais é que um composto de alta energia, como o ATP. Rapidamente a célula troca a guanina pela adenosina, então pode-se dizer que nesta etapa há a produção de um ATP.

6- Formação do Fumarato – Desidrogenação
O Succinato é convertido à Fumarato pela enzima succinato desidrogenase. Como há desidrogenação, nota-se a redução de uma molécula de FAD a FADH2. O FAD nada mais é que um aceptor de elétrons, assim como o NAD, que transportará os elétrons para a última parte da respiração celular.

7- Formação de L-Malato – Hidratação

A enzima fumarase catalisa a reação de conversão do Fumarato a Malato, e para isto, observa-se uma molécula de H20 presente na reação (hidratação).

8- Regeneração do Oxalacetato – Desidrogenação

O Oxalacetato que havia sido ligado à molécula de Acetil-CoA para que ela entrasse na mitocôndria, e se perdeu durante a série de reações do ciclo. Então, nesta última etapa o Oxalacetado deve ser regenerado, liberando mais um elétron, para que o ciclo continue e ele novamente possa se ligar a uma nova molécula de Acetil-CoA. A enzima presente nesta reação é a malato desidrogenase, e nota-se a redução de outra molécula de NAD+ a NADH.

Temos então o seguinte saldo:
·      3 moléculas de CO2 (uma molécula foi formada na conversão do Piruvato à Acetil-CoA, e outras duas das etapas 3 e 4, de descarboxilação oxidativa do ciclo de Krebs. Além do CO2 formado na conversão do Piruvato, para cada Acetil-CoA que entra na célula, são mais 2 CO2 formados.)
·      1 molécula de FADH2.
·      4 moléculas de NADH (três formadas no Ciclo de Krebs e uma formada a partir do complexo piruvato desidrogenase – na formação do Acetil-CoA).
·      1 molécula de ATP (na forma de GTP).

LEMBRE-SE!!! Inicialmente tínhamos 2 piruvatos, e então temos este processo acontecendo em dobro!!! Sendo assim, são 6 moléculas de CO2, 2 moléculas de FADH2, 8 moléculas de NADH e 2 moléculas de ATP.

Cadeia Transportadora de Elétrons


Para a reconstituição do Oxalacetato no Ciclo de Krebs, várias reações aconteceram quebrando ligações. Se há quebra de ligações, consequentemente há liberação de energia e vários elétrons soltos. Então, estes elétrons se ligarão às moléculas carregadoras de elétrons NAD+ e FAD, que farão este transporte na forma de NADH e FADH2, gerados na glicólise e no Ciclo de Krebs. Até aqui vocês já sabem, e está tudo ok. Sabemos também que se somarmos todos as moléculas carregadoras de elétrons (formadas na glicólise e no C.K.) temos 10 NADH e 2 FADH2.
Agora NADH e FADH2 irão transferir os elétrons para o oxigênio (O2) numa série de reações em quatro complexos de múltiplas subunidades ligados à membrana e em dois transportadores de elétrons móveis (a coenzima Q e o citocromo C). Estes complexos formam a Cadeia Transportadora de Elétrons (a Fosforilação Oxidativa), que se encontra nas cristas mitocondriais. As reações que ocorrem em três destes complexos geram energia suficiente para acionar a fosforilação de ADP a ATP. Esta energia é proveniente do bombeamento de íons H+ da matriz mitocondrial para o espaço intermembranas.
Então o que ocorre na cadeira é a oxidação do NADH e FADH2 a NAD+ e FAD. Os prótons serão liberados na matriz da mitocôndria e bombeados pelos três complexos iniciais da cadeia para fora da matriz, ficando no espaço intermembranas, como dito anteriormente. Os elétrons serão conduzidos por uma série de proteínas transportadoras até o oxigênio (O2), que é o aceptor de elétrons da cadeia. Este oxigênio presente na cadeia é o mesmo oxigênio da respiração que chega às células através da hemoglobina do sangue, por isso a nossa respiração é tão importante.
Ao receber os elétrons, o O2 se ligará a prótons (que constantemente estarão na matriz, obviamente em menor quantidade que no espaço intermembranas), formando água, que será normalmente utilizada pela célula. Este é um processo de oxi-redução e, portanto, há a liberação de mais elétrons.
Para a formação do ATP a partir da fosforilação do ADP, há a última subunidade da cadeia, a APTsintase. Esta enzima tem um canal por onde passam os prótons que flutuam no espaço intermembranas até a matriz mitocondrial. O fluxo de prótons por este canal faz com que a enzima literalmente gire, promovendo a fosforilação do ADP em ATP, ou seja, produzindo energia.

Entenda que:
O FADH2 carregam elétrons com menos intensidade de energia que o NADH. Assim, os FADH2 liberam energia para bombear apenas dois pares de H+, e os NADH três pares de H+. Sendo assim, teremos que um FADH2 “produzirá” 2 ATPs, um NADH “produzirá” 3 ATPs.

Ao final de todos os processos, nós temos o seguinte saldo:

Glicólise
2 ATP
2 NADH, que produzirão mais 4 ATPs.

Ciclo de Krebs e Cadeia Transportadora de Elétrons (ou Fosforilação Oxidativa)
2 ATP
8 NADH, que produzirão 24 ATPs.
2 FADH2, que produzirão 4 ATPs.

Total: 36 ATPs, 10 NADH e 2 FADH.

Em alguns livros, pode-se encontrar a quantidade final de 38 ATPs.


Bônus:
Regulação da velocidade do Ciclo de Krebs e do Completo Piruvato Desidrogenase (PDH)


Regulação - Imagem retirada do site Bioquímica's Home Page

Para todas as atividades nós precisamos que o C.K. esteja ativado, mas dependendo da atividade, a sua velocidade deve ser diminuída. A célula evita os chamados ciclos fúteis, que são aqueles desnecessários, pois já há uma boa quantidade de energia. O controle do C.K. é exercido em três pontos, sobre as enzimas.
Há também o controle de acesso ao ciclo pelo complexo piruvato desidrogenase. O PDH é ativado por ADP, que é abundante quando a célula precisa de energia. Em situações em que não precisamos de muita energia, pode-se inibir a enzima piruvato desidrogenase para bloquear a formação de muita Acetil-CoA proveniente do Piruvato. A inibição da piruvato desidrogenase ocorre pelo ATP e por altos níveis de Acetil-CoA. Isso porque o excesso de ATP evita que a enzima e ligue ao substrato que é o Piruvato.
Se a piruvato desidrogenase não for inibida, a Acetil-CoA entra na célula e forma o Citrato; e isto formará ainda mais energia, provocando um excesso.
Caso não haja esta regulação, e o Citrato acabe sendo formado, a célula ativará a enzima citrato liase, que quebra o Citrato em Oxalacetato e Acetil-CoA novamente. A Acetil-CoA que não é usada no C.K. é reservada dentro da célula, e formará ácidos graxos (gordura).

Exercício de Bioquímica ( Krebs ).

1. Escrever a reação de formação de acetil-CoA a partir de piruvato e indicar:

1. as 5 coenzimas necessárias; R- (TPP, FAD, CoA, NAD e lipoato).
2. as vitaminas envolvidas;R- Tiamina (B1),riboflavina (B2),ácido pantotênico (CoA) (B5),niacina (nicotinamida) (B3) e ácido lipóico
3. a localização celular; R- na mitocrôndias e no citosol

2. Descrever a regulação alostérica e por modificação covalente do complexo da piruvato desidrogenase.

R- O complexo é formado por 3 enzimas e 5 coenzimas

As enzimas do complexo têm resíduos de serina, modificáveis por fosforilação

As enzimas do complexo quando fosforiladas (por quinases) são inativas

As enzimas do complexo quando desfosforiladas (por fosfatases) são ativas

Além das 3 enzimas, o complexo tem uma quinase e uma fosfatase associadas

Os produtos da via, NADH e acetil-CoA, bem como ATP são efetores alostéricos

negativos das enzimas do complexo

NADH, Acetil-CoA e ATP ativam a quinase (e inibem o complexo)

A diminuição de NADH, Acetil-CoA e ATP ativam a fosfatase (e ativam o complexo)

A insulina ativa fosfatases no geral, tendo o mesmo efeito, bem como o Ca2+ e Mg2+

O excesso de acetil-CoA e NADH provenientes da β-oxidação durante o jejum inibem a síntese de acetil-CoA a partir de piruvato, favorecendo a gliconeogênese.

3. Na oxidação de uma molécula de acetil-CoA no ciclo de Krebs, indicar a enzima que catalisa a reação onde há produção ou consumo de:

1. CO₂
2. GTP
3. NADH
4. FADH₂
5. H₂O

4. Indicar o composto rico em energia do ciclo de Krebs e a reação que produz.

R- Adenosina triforfato(ATP); a energia armazenada nos ATPs é liberada para as funções corpóreas através da seguinte reação:

ATP -> ADP + P + Energia onde ADP é adenosina difosfato.

5. Citar os compostos que devem ser fornecidos ao ciclo de Krebs para:

1. Iniciá-lo
2. Mantê-lo em funcionamento

Resposta:

Primeira reação

Para que se inicie a primeira reação e iniciar a volta é preciso que o grupo acetila ou acetil-CoA transfira o seu grupo acetil para um composto com quatro átomos de carbono, chamado de oxaloacetato, formando assim o citrato, um composto com seis átomos de carbono.

Segunda reação

Após a formação do citrato, o mesmo é transformado em isocitrato, uma molécula com seis átomos de carbono.

Terceira reação

Entretanto, o isocitrato é desidrogenado, perdendo CO2, o que dará origem ao alfa-cetoglutarato, um composto com cinco átomos de carbono.

Quarta reação

O alfa-cetoglutarato também perde uma molécula de CO2, liberando um composto chamado de succinato, uma molécula com quatro átomos de carbono.

Quinta reação

O succinato, por ação de diversas enzimas em uma reação seguida de três passos dá inicialmente origem ao fumarato.

Sexta reação

O fumarato por ação de várias enzimas e a entrada de uma molécula de H2O dá origem ao malato.

Sétima reação

O malato, por sua vez, através da saída de uma molécula de H2 dá origem ao oxaloacetato, um composto com quatro átomos de carbono.

Oitava reação

O oxalacetato é o que dará início ao ciclo, pois é neste momento que o mesmo está pronto para reagir com uma próxima molécula de acetil-CoA, iniciando o ciclo novamente.

Entre as reações no Ciclo de Krebs há a formação de 3 moléculas de NADH que dá origem há 2,5 ATP cada uma, uma molécula de FADH2 que dá origem há 1,5 ATP e uma molécula de GTP que dá origem a um ATP.

6. Citar as vitaminas que participam do ciclo de Krebs.

R- B2, N e B1.

7. Indicar a localização celular do ciclo de Krebs.

R- Ciclo de Krebs é uma das etapas da respiração celular e ocorre na matriz da mitocôndria.

8. Na reação catalisada pela aconitase, indicar o composto predominante no equilíbrio.

R- Citrato um composto que não se acumula na mitocôndria enquanto se processa a oxidação de isocitrato.

9. Listar as funções do ciclo de Krebs.

R- A principal função do Ciclo de Krebs é oxidar os compostos e queimar as gorduras dos compostos. O Ciclo de Krebs é uma via de alta energia, pois produz três moléculas de NADH, uma de FADH2 e um composto de alta energia o GTP.

10. Analisar as reações do ciclo do Glioxilato, verificando a conversão que é por ele viabilizada.

R- Permite a síntese de glicose e a produção de intermediários do ciclo de Krebs a partir de acetil-CoA. Por isso mesmo essa via conta com a presença de enzimas do ciclo de Krebs (citrato-sintase e aconitase) além de duas enzimas ausentes nessa via (isocitrato liase e a malato sintase).

No ciclo de Krebs, o isocitrato é convertido em succinato, enquanto que no ciclo do glioxilato, o isocitrato origina o succinato e o glioxilato. O succinato regenera o oxaloacetato e o glioxilato se condensa com acetil-CoA formando o malato. Este vai passar para o citosol, onde origina oxaloacetato, que pode ser transformado em glicose pela neoglicogênese. O ciclo de glioxilato desta forma permite a conversão de acetil-CoA e, portanto, de ácidos graxos, a glicose.

11. Citar os organismos que dispõem do ciclo do Glioxilato.

R- É uma via alternativa de metabolismo de acetil-CoA, encontrada nos vegetais e em algumas bactérias.

12. Quando a glicose é metabolizada a acetil-CoA, citar o número de moléculas de ATP, NADH e CO₂ formadas.

R- O saldo energético por etapa da respiração: - Glicólise
São utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato. Portanto, o saldo energético somente da cadeia respiratória é de: 4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH

13. Que composto é oxidado no ciclo de Krebs?

R- A oxidação do acetilCoA, a duas moléculas de CO2, e conserva parte da energia livre dessa reação na forma de coenzimas reduzidas, que serão utilizadas na produção de ATP na fosforilação oxidativa, a última etapa da respiração celular.

14. Simultaneamente que tipo de composto sofre redução?

R- coenzimas reduzidas

15. Descrever a regulação do ciclo de Krebs em função das relações ATP/ADP e NAD⁺/NADH.

R- A respiração aeróbia é o processo pelo qual a célula degrada compostos orgânicos (carboidratos) para obtenção de energia metabólica armazenada na molécula de Adenosina Trifosfato - ATP, com produção de compostos inorgânicos dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). A respiração aeróbia é didaticamente subdividida em três etapas associadas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória, existindo diferenças entre os organismos procariontes e eucariontes.
Como as células procarióticas são desprovidas de mitocôndrias (organela citoplasmática), tanto a glicólise quanto o ciclo de Krebs ocorrem no hialoplasma da célula, enquanto a cadeia respiratória acontece próximo à face interna da membrana plasmática (mesossomo).
Nas células eucarióticas, a glicólise também acontece no hialoplasma, contudo por se tratar de uma célula provida de mitocôndria, as etapas referentes ao ciclo de Krebs e a cadeia respiratória ocorrem necessariamente no interior dessa organela.
Nesse mecanismo são produzidos ATD de forma direta, no entanto, são formadas moléculas (FAD e NAD) receptoras de prótons H+, sendo cada molécula de FADH2 e NADH responsáveis pela reconstituição respectiva de 2 e 3 moléculas de ATP.
O saldo energético por etapa da respiração:
- Glicólise 
São utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato. 
Portanto, o saldo energético somente da cadeia respiratória é de: 
4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH

- Ciclo de Krebs
A partir dessa etapa todo o resultado deve ser dobrado (duplicado), essa consideração é conseqüente do ciclo de Krebs envolvendo cada molécula de piruvato. 
Assim, são formadas 4 moléculas de NADH, 1 de FADH2 e 1 de ATP em cada ciclo. 
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
- Cadeia respiratória 
Etapa de conversão das moléculas de NADH e FADH2 em moléculas de ATP, quando os prótons H+ por difusão são forçados a passar pela proteína sistetase ATP (enzima transmembranar) restituindo ADP em ATP. 
2 NADH da glicólise → 6 ATP 
8 NADH do ciclo de Krebs → 24 ATP              34 ATP
2 FADH2 do ciclo de Krebs → 4 ATP
Balanço Energético da Respiração Aeróbia 
Glicólise = 2 ATP 
Ciclo de Krebs = 2ATP 
Cadeia respiratória = 34 ATP 
Total energético da respiração celular aeróbia = 38 ATP 

16. A síntese de porfirinas inicia-se com a condensação de succinil-CoA e glicina. Como pode ser mantido o nível dos compostos intermediários do ciclo de Krebs quando esta síntese ocorre?

R- O aminoácido glicina reage com o succinil-CoA (um intermediário metabólico do ciclo dos ácidos tricarboxílicos), formando o ácido α-amino-β-cetoadípico. Este é então descarboxilado a δ-aminolevulinato.

17. O Beribéri é uma moléstia ocasionada por deficiência de tiamina. Nos portadores desta moléstia,

1. Que compostos aparecem em níveis plasmáticos elevados?
2. Que metabolismo é mais afetado: o de carboidratos
3. Que tecidos seriam mais precocemente afetados?Fígado e coração, e, em menor quantidade, no cérebro e tecido muscular.

18. Na oxidação completa da glicose, indicar as reações onde há formação de CO₂.

R- Visão geral da oxidação completa de glicose, até CO2:

• Se processa no citossol e baseia-se na conversão de glicose(C6) a 2 piruvato( 2C3) por meio reações sucessivas - glicólise-, uma via metabólica importante para os seres vivos. Seus produtos são ATP, H+ + e-(recebidos por coenzimas) e piruvato;
• A posterior oxidação do piruvato( composto de três carboos) é feita no interior da mitocôndria, onde sofre uma descarboxilação, e converte-se em um composto com dois carbonos(C2), que combina-se com um composto de quatro carbonos(C4), dando um composto de seis carbonos(C6). Por meio do ciclo de Krebs, C6 perde dois carbonos sob a forma de CO2 e regenera C4;
• Na mitocôndria, o piruvato é oxidado a CO2, e ao mesmo tempo há a produção de grande quantidade de (H+ +e-), recebidos por coenzimas. Com oxidação destas coenzimas origina-se a grande produção de ATP obtida pela oxidação adicional do piruvato, totalizando aproximadamente 90% do total obtido com a oxidação completa da glicose;
• O piruvato origina acetil-CoA, por descarboxilação oxidativa. O processo é irreversível e consiste basicamente na transferência do grupo acetila, proveniente da descarboxilação do piruvato, para a coenzima A.

19. Animais de laboratório foram alimentados com dietas diferentes, cada uma contendo um dos seguintes compostos, marcado com C¹⁴. Indicar os casos em que seria possível encontrar glicose radioativa nos animais.

1. Oxaloacetato
2. Acetato
3. Palmitato
4. Piruvato
5. Etanol
6. Glicerol
7. Citrato

20. Por que plantas e bactérias são capazes de converter ácidos graxos em glicose e mamíferos não?

R- Os ácidos orgânicos simples podem ser convertidos em monosaccharides tais como a glicose e então ser usados para montar polisacáridos tais como o amido. A Glicose é feita do piruvato, lactato, glicerol, fosfato do glycerate 3 e os ácidos aminados e o processo são chamados gluconeogenesis. O Gluconeogenesis converte o piruvato a glucose-6-phosphate com uma série de intermediários, muitos de que são compartilhados com a glicólise.

Os ácidos Geralmente gordos armazenados como tecidos adiposos não podem ser convertidos à glicose com o gluconeogenesis porque estes organismos não podem converter o acetil-CoA no piruvato. Esta é a razão pela qual quando há uma inanição a longo prazo, seres humanos e outros animais precisam de produzir corpos de cetona dos ácidos gordos para substituir a glicose nos tecidos tais como o cérebro que não pode metabolizar ácidos gordos.

As Plantas e as bactérias podem converter ácidos gordos na glicose e utilizam o ciclo do glyoxylate, que contorneia a etapa do decarboxylation no ciclo de ácido cítrico e permite a transformação do acetil-CoA ao oxaloacetate. Desta glicose é formado.

Glycans e os polisacáridos são complexos de açúcares simples. Estas adições são tornadas possíveis pelo glycosyltransferase de um doador reactivo do açúcar-fosfato, tal como a glicose do diphosphate do uridine (UDP-glicose), a um grupo de hidróxilo do autómato no polisacárido crescente. Os grupos de hidróxilo no anel da carcaça podem ser autómatos e assim os polisacáridos produzidos podem ter em linha recta ou estruturas ramificadas. Estes polisacáridos assim que formado podem ser transferidos aos lipidos e às proteínas pelas enzimas chamadas oligosaccharyltransferases.