6. A Respiração Celularocorre em 3 estágios
1 –nutrientes são oxidados e geram Acetil-CoA(Glicólise, β-oxidaçãoe oxidação de aminoácidos) coenzimas são reduzidas
2 –Acetil-CoA é oxidado a CO2no Ciclo de Krebs
coenzimas são reduzidas
3–Coenzimassãooxidadas,transferindoose-paraO2, formandoáguaearmazenandoaenergiaenvolvidanaformadeATP,naCadeiaRespiratória(CadeiadeTransportedee-+FosforilaçãoOxidativa
Acetil-CoA
aa
estágio 1
produção de
Acetil-CoA
AGL
Glicose
estágio 2
oxidação de
Acetil-CoA
estágio 3
transferência de e-
e fosf. oxidativa
ciclo
de Krebs
piruvato
oxaloacetato
citrato
glicólise
cadeia respiratória
transportadores de e-
7. Coenzima A (CoA)
grupo reativotiol
β-mercaptoetilamina
ácido pantonênico
Acetil-CoA
3´-fosfoadenosina difosfato
ribose 3´-fosfato
adenina
o grupo acetilproveniente da descarboxilação do piruvatose une à CoAatravés do grupo tiol desta
8. O piruvatoproveniente da glicólise é uma das principais fontes de Acetil-CoA
Descarboxilação oxidativa
Remoção irreversível de um CO2do piruvato, gerando o grupo acetilque se liga à coenzima A (CoA), formando Acetil-CoA
3 enzimas (PDH)
5 coenzimas
piruvato desidrogenase
Complexo Multienzimático
piruvato desidrogenasediidrolipoil transacetilasediidrolipoil desidrogenase
Piruvato
Acetil-CoA
14. Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase(regulação alostérica e por modificação covalente)
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
17. Acetil-CoA + 3NAD++ FAD + GDP + Pi
2CO2+ 3NADH + FADH2+ GTP+ CoA
Reação Global -Ciclo de Krebs
GTP+ ADP GDP + ATP
nucleosídeo difosfato quinase
18.
19. Regulação do Ciclo de Krebs
Acetil-CoA + OxAcCitrato
citrato sintase
-NADH, ATP
+ADP
Isocitratoαcetoglutarato
isocitrato desidrogenase
-NADH, ATP
+ADP
NAD+
NADH
αcetoglutaratoSuccinil-CoA
αcetoglutarato desidrogenase
-NADH, ATP
NAD+
NADH
CO2
CoASH
CoASH
20. piruvato
Acetil-CoA
citrato
cis-aconitato
isocitrato
α-cetoglutarato
Succinil
CoA
succinato
fumarato
malato
oxalo-
acetato
ATP, Acetil-CoA, NADH
-
-
ATP
-
ATP
+
ADP, Ca2+
(piruvato desidrogenase)
(citrato sintase)
(isocitrato
desidrogenase)
(α-cetoglutarato
desidrogenase)
ATP aumenta o KMda citrato sintasepara acetil- CoA
-
Succinil-CoA
NADH, GTP, ATP
+
Ca2+
+
Ca2+,Mg2+
Etapas que requerem coenzima
oxidada (NAD+ ou FAD)
*
*
*
*
*
*
Regulação do Ciclo de Krebs
21. +ADP
NADH, ATP
NADH, ATP
NADH, ATP
Regulação do Ciclo de Krebs
+ADP
↓ATP
22. Frutose 6P
Frutose 2,6 P
ATP
ADP
Fosfofrutoquinase 2
Frutose 6P
Frutose 2,6 P
Frutose 2,6 bisfosfatase
Pi
-citrato
+ AMP
+ PEP
(+ insulina no fígado)
(+ glucagon no fígado)
Regulação Integrada
23. frutose 6-fosfato
frutose1,6-difosfato
ATP
ADP
Substrato do Ciclo de Krebs regulando Glicólise
(fosfofrutoquinase)
-
Citrato
Oexcessodecitratoindicaabundânciadeprecursoresbiossintéticos,eportantoanãonecessidadededegradaçãodeglicose
GLICOSE
PIRUVATO
24. Destinos Metabólicos do Citrato
citrato
Fonte de NADPH no citossol, para biossíntese redutora
(enzima málica)
Ciclo de Krebs
Geração de Energia
Regulador de outras etapas metabólicas
(-) fosfofrutoquinase
(+) Acetil-CoA carboxilase *
Fonte de carbono para processos citossólicos biossintéticos, como ácidos graxos e esteróides
(fonte de acetil-CoA)
*Acetil-CoA carboxilase é a enzima que catalisa a formação de malonil-CoA a partir de acetil-CoA, o primeiro passo da síntese de ácidos graxos
25.
26. Oxaloacetato
Acetil-CoA
Piruvato
Citrato
NAD+
CoA
CO2
NADH
+AMP, NAD+
-ATP, NADH, Acetil-CoA
Piruvato desidrogenase
-NADH, ATP
+ADP
Citrato sintase
↓ATP
27. +ADP
NADH, ATP
NADH, ATP
NADH, ATP
Regulação do Ciclo de Krebs
+ADP
↑ATP
28. Oxaloacetato
Acetil-CoA
Piruvato
Citrato
NAD+
CoA
CO2
NADH
CO2
ATP
ADP + Pi
+Acetil-CoA
+AMP, NAD+
-ATP, NADH, Acetil-CoA
(biotina)
Piruvato desidrogenase
Piruvato
carboxilase
-NADH, ATP
+ADP
Citrato sintase
↑ATP
29.
30. Oxaloacetato
Acetil-CoA
Piruvato
Citrato
NAD+
CoA
CO2
NADH
CO2
ATP
ADP + Pi
+Acetil-CoA
+AMP, NAD+
-ATP, NADH, Acetil-CoA
(biotina)
Piruvato desidrogenase
Piruvato
carboxilase
-NADH, ATP
+ADP
Citrato sintase
lipídeos
glucagon
31.
32. mitocôndria
citossol
MALATO
FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO
ACETIL CoA
CITRATO
OXALOACETATO
α-CETOGLUTARATO
SUCCINIL CoA
PORFIRINAS
AMINOÁCIDOS
AMINOÁCIDOS
GLICOSE
(grupo heme)
MALATO
Inibição do Ciclo de Krebs por Falta de Oxaloacetato
(jejum, fígado, gliconeogênese)
β-oxidaçãointensa
cetogênese
(recicla CoA)
OXALOACETATO
(malato
desidrogenase
citoplasmática)
proteólise
NADH
NAD+
OexcessodeNADHdaβ- oxidaçãodeslocaoequilíbrioemdireçãoaomalato
EstaoxidaçãogeraNADHcitossólicoqueétransferidoparaamatrizmitocondrialporlançadeirasespecíficas
glicólise
33. Oxaloacetato
Acetil-CoA
Piruvato
Citrato
NAD+
CoA
CO2
NADH
CO2
ATP
ADP + Pi
+Acetil-CoA
+AMP, NAD+
-ATP, NADH, Acetil-CoA
(biotina)
Piruvato desidrogenase
Piruvato
carboxilase
-NADH, ATP
+ADP
Citrato sintase
↓ATP, ↓Oxaloacetato
34. +ADP
NADH, ATP
NADH, ATP
NADH, ATP
Regulação do Ciclo de Krebs
+ADP
↓ATP
35. Inibição do Ciclo de Krebs
Jejum ou Atividade Física Prolongada (fígado)
-
Consumo do oxaloacetato para produção de glicose via gliconeogênese
-
Acúmulo de Acetil-CoA e NADH proveniente da intensa β-oxidação
Abundância de aporte energético
-Inibição das enzimas por excesso de ATP (e falta de ADP) e excesso de coenzimas reduzidas –NADH e FADH2(falta de coenzimas oxidadas –NAD+, FAD)
Ofluoracetato(acetatofluorado),presentenasfolhasdecertasplantasvenenosasnaÁfrica, AustráliaeAméricadoSulétóxicoporqueéconvertidoafluoracetil-CoAeentãoconvertidoafluorcitratopelacitratosintase.Inibeaaconitaseeotransportedecitratoatravésdamembranainternadamitocôndria.
Potentíssimo:LD50=0,2mg/Kgdepesocorpóreoemratos(ingerido,inaladoouabsorvidopelapele)–Produção,ComercializaçãoeusoproibidospelaOMS
Envenenamentos
O Arsênicona forma de sais de arsenito (AsO33-) ou sais orgânicos é tóxico porque se liga covalentemente a sulfidrilas, especialmente as vicinais, como no caso das lipoamidas, presentes na piruvato desidrogenasee α-cetoglutarato desidrogenase.
36. Regulação do Ciclo de Krebs em outros níveis(isoformas, nível de expressão, transporte)
Há diferentes isoformas das enzimas do complexo piruvato desidrogenase
A expressão das isoformas parece ser tecido dependente e dieta dependente
Dietas ricas em lipídeos ativa algumas, enquanto outras são favorecidas por dietas ricas em carboidratos –processo pouco compreendido!
Estas enzimas mitocondriais são produzidas no citossol. Não só o nível de expressão influencia o ciclo, como também a velocidade de transporte destas para a mitocôndria
37. Deficiência de Piruvato Desidrogenase
-Crianças com acidose lática, acúmulo de piruvato e alanina-Geralmente em casamentos cossangüíneos-Acometimento cerebral-Dieta hipocalórica (predomínio de gorduras sobre carboidratos)
38. 1. Indicar as vitaminas necessárias para a produção de acetil-CoA a partir de piruvato, e a localização intracelular desta reação.
2. Indicar a localização celular das enzimas do ciclo de Krebs e descrever os passos irreversíveis do ciclo. Indicar as vitaminas necessárias.
3. Escrever a reação global da metabolização da acetil-CoA pelo ciclo de Krebs.
4. Descrever a regulação do ciclo de Krebs em função das relações de ATP/ADP e NADH/NAD+. (Recorde também quais os efeitos de mudanças nos níveis de ATP/ADP e NADH/NAD+ na glicólise e neoglicogênese.)
5. Quais dos compostos a seguir aumentam a concentração de oxaloacetato em uma suspensão de mitocôndrias: acetil-CoA, piruvato, glutamato, citrato, ácidos graxos? Justifique, e explique porque estes compostos são gliconeogênicos.
6. Descrever os mecanismos de regulação da piruvato desidrogenase e piruvato carboxilase. Como essa regulação afeta a velocidade das reações do ciclo de Krebs? Como afeta a gliconeogênese?
7. Indicar a direção preferencial da reação catalisada pela aconitase se reagentes e produtos estiverem em concentrações equivalentes. Qual o composto que se acumula quando o ciclo de Krebs é inibido por altas relações ATP/ADP e NADH/NAD+? Relacionar a atividade da via glicolítica com a atividade da isocitrato desidrogenase.
8. O beriberi, uma doença causada pela deficiência de tiamina (vitamina B1), é caracterizado pelo acúmulo de piruvato, especialmente após refeições ricas em carboidratos. Explique porque ocorre este acúmulo.
9. A síndrome de Wernicke-Korsakoff é caracterizada por confusão mental, ataxia, oftalmoplegia e letargia, observada normalmente em alcoólatras crônicos. Esta síndrome pode ser revertida completamente através da administração de tiamina. Baseado nesses dados, explique a causa da doença e porque compromete principalmente as funções cerebrais.
10. A deficiência de biotina, uma doença rara, causa intolerância a exercício e hipoglicemia de jejum. Explique esse quadro clínico.
