10-Oxidacao do acido piruvico e ciclo de Krebs_Samira

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10-Oxidacao do acido piruvico e ciclo de Krebs_Samira
06/04/15
METABOLISMO
INTRODUÇÃO
METABOLISMO - conjunto de reações
químicas coordenadas que ocorrem com
propósitos determinados
METABOLISMO - é um conjunto de vias
metabólicas onde cooperam inúmeros SME
Metabolismo global envolve digestão,
absorção e metabolismo intermediário
(metabolismo celular)
FUNÇÕES DO METABOLISMO
ü  Obter energia pela degradação dos
nutrientes ricos em energia
(endógenos e exógenos)
ü  Converter nutrientes em unidades
monômeras precursoras de
macromoléculas celulares
VIAS METABÓLICAS
1- VIAS CATABÓLICAS
2- VIAS ANABÓLICAS
3- VIAS ANFIBÓLICAS
ü  Sintetizar macromoléculas e outras
substâncias necessárias às funções
especializadas das células
1-VIAS CATABÓLICAS
É a fase degradativa do metabolismo
Ø  Convergem para poucos produtos finais
Moléculas orgânicas (endógena ou exógena) são
degradadas enzimaticamente a produtos finais
mais simples (CO2, H2O e NH3)
1-VIAS CATABÓLICAS - CATABOLISMO
Ø  Produção de ATP
Ø  Ocorrem processos oxidativos
Ø  Transferência de H+ e elétrons
para o NAD+ e FAD+ produzindo
NADH e FADH2
1
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1-VIAS CATABÓLICAS - CATABOLISMO
Ø  NADH e FADH2 na CR produzem
H2O e energia (ATP)
ESTÁGIOS DO CATABOLISMO
PROTEÍNAS
AMINOÁCIDOS
POLISSACARÍDIOS
ACETIL COA
NH3
CICLO
KREBS
NADH E FADH2
Constituem as vias de biossíntese
Ø  Moléculas menores são transformadas
em macromoléculas
Monossacarídios
Polissacarídios
Aminoácidos
Proteínas
AG + glicerol
Lipídios
(BN + ribose + fosfato)n
GLICEROL +AG
MONOSSACARÍDIOS
PIRUVATO
Ø  Produção de NADPH - transportador
de energia para os processos de
biossíntese
2 - VIAS ANABÓLICAS
LIPÍDIOS
CO2
CR
H2 O
+ ATP
2 - VIAS ANABÓLICAS
Ø  Requer fornecimento de energia Gasto de ATP
Ø  Ocorrem processos redutivos NADPH é o doador de H+ e elétrons
Ø  Poucas moléculas precursoras produzem
uma variedade de macromoléculas
Ácidos Nucleicos
3 - VIAS ANFIBÓLICAS
Ø  Vias que participam do catabolismo
e do anabolismo
Ø  Utilizada para completar a degradação
Ø  Fornecer moléculas precursoras para
biossíntese de aa, AG e carboidratos
Ø  Ex: ciclo do ácido cítrico - ciclo de Krebs
REVERSIBILIDADE DAS VIAS
METABÓLICAS
ü  Vias catabólicas e anabólicas
correspondentes não são idênticas
ü  Para permitir que as duas vias
sejam reguladas de forma
independente
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VIAS CENTRAIS E SECUNDÁRIAS
DO METABOLISMO
REVERSIBILIDADE DAS VIAS
METABÓLICAS
Quanto a reversibilidade as vias
anabólicas e catabólicas podem:
Ø  Seguir rotas independentes (rotas diferentes)
Ex: degradação e biossíntese de AG e prots
Ø  Seguir passos enzimáticos comuns - devem
apresentar pelo menos um passo enzimático
diferente para permitir a regulação das vias
Ex: degradação e biossíntese da glicose
VIAS CENTRAIS E SECUNDÁRIAS
DO METABOLISMO
VIAS METABÓLICAS CENTRAIS:
Vias onde o fluxo de metabólitos é grande
Vias de degradação de COH, lip, prot e AN
Pequeno número e idênticas na maioria
dos organismos animais
DIGESTÃO DE CARBOIDRATOS
AMIDO E
GLICOGÊNIO
GLICOSE+MALTOSE +
DEXTRINA LIMITE
α amilase
salivar
VIAS METABÓLICAS SECUNDÁRIAS:
ID
G + Maltose + isomaltose +
oligossacarídios de 3 a 9 G
Vias onde o fluxo de metabólitos é pequeno
São vias bastante diversificadas
Envolvidas na biossíntese de CoE,
Hormônios,neurotransmissores e outras
α amilase
pancreática
Lactose
lactase
Galactose
ID
α 1,6 glicosidase
G + Maltose
GLICOSE
maltase
Frutose
Sacarase
Sacarose
VIAS GERAIS DO METABOLISMO DA GLICOSE
CARBOIDRATOS
EXÓGENOS
TGI
DIGESTÃO E
ABSORÇÃO
GLICOGÊNIO
GAL
MAN
8
aa
G1P
FRUTOSE
8
GLICEROL P
7
2a
R5P
HEPATÓCITOS
CITOPLASMA
9 10
2
G
1
GLICOSE
SANGUÍNEA
8
G6P
6
LIPÍDIO
ÁC.GLICURÔNICO
ÁC ASCÓRBICO
5
11
3
4
PIRUVATO
PIRUVATO
3a
3b
CK
ACETIL CoA 2CO
2
MITOCÔNDRIA
X
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS:
OXIDAÇÃO DO PIRUVATO E CICLO DE KREBS
LACTATO
NADH, FADH2
O2
ADP + Pi
3d
FO
ENERGIA
ATP
HO
3c
CR
2
3
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PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS DA GLICOSE
G
Pyr
G
Degradação total da G
CO2 + H2O (Metabolismo aeróbico)
DEGRADAÇÃO
DA GLICOSE
Glicólise ou via Glicolítica
G
Lac Fermentação anaeróbica
(Fermentação láctica)
G
R5P
Via das Pentoses
(Shunt das Pentoses)
METABOLISMO AERÓBICO DA GLICOSE
(oxidação total da glicose)
• Ocorre nas células aeróbicas (possuem a CR)
• A maioria das células animais e vegetais são
aeróbicas e promovem oxidação total da G
C6H12O6 + O2
6H2O + 6CO2
PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS DA GLICOSE
BIOSSÍNTESE
DE GLICOSE
DEGRADAÇÃO
DO GG
BIOSSÍNTESE
DO GG
Compostos
não glicídicos
Gn
Gn + G
G
Gn-1 + G
Gliconeogênese
Glicogenólise
Gn+1
Glicogênese
METABOLISMO AERÓBICO DA GLICOSE
(oxidação total da glicose)
• Ocorre em 3 etapas:
• 1-Oxidação do Pyr a acetil CoA - mitocôndria
• 2- Oxidação do acetil CoA no ciclo de Krebs
(ciclo do ácido cítrico) - mitocôndria
• 3- Oxidação dos NADH e FADH2 na CR
produzindo H2O e energia (produção de ATP)
- mitocôndria
METABOLISMO AERÓBICO DA GLICOSE
(oxidação total da glicose)
• 1-Oxidação do Pyr a acetil CoA (mitocôndria)
Pyr contendo 3C sofre descarboxilação
oxidativa transformando-se em Acetil CoA
• Reação irreversível
• Produz 2 NADH para cada acetil-CoA
• Para cada G produz 5ATP
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• 1-Oxidação do Pyr a acetil CoA (mitocôndria)
• 1-Oxidação do Pyr a acetil CoA (mitocôndria)
• A reação é catalisada pelo COMPLEXO DA
PIRUVATO DESIDROGENASE (PyrDH)
COMPLEXO DA PIRUVATO DESIDROGENASE
• O complexo é constituído de 3 enzimas e de
5 coenzimas
• Enzima E2- Diidrolipoil transacetilase - ácido
lipóico
• Enzima E1- Piruvato desidrogenase - TPP
• Enzima E3-Diidrolipoil desidrogenase - FAD+
• Outras CoE: Coenzima A (CoASH) e NAD+
• 1-Oxidação do Pyr a acetil CoA (mitocôndria)
COMPLEXO DA PIRUVATO DESIDROGENASE
• Vitaminas necessárias:
• TPP- derivado da vitamina B1
• FAD- derivado da vitamina B2
• NAD- derivado da vitamina B3
• CoASH-derivado do ácido pantotênico -Vit B5
• 1-Descarboxilação oxidativa do Pyr a
acetil CoA (mitocôndria)
O O
H3C-C-C
OH
+ HSCoA + NAD+
PIRUVATO
COMPLEXO DA PyrDH
O
H3C-C SCoA + CO2 + NADH + H+
ACETIL CoA
• 1-Descarboxilação oxidativa do Pyr a
acetil CoA (mitocôndria)
• Causa a BERIBÉRI
OH
ácido lipóico
+ H+
• Células comportam-se como anaeróbicas
Complexo da piruvato desidrogenase
PIRUVATO
(E1 + E2 + E3 )
• Falta de TPP- vitamina B1 (tiamina)
Acetil
• A partir do Pyr forma Lactato
• Diminui a produção de ATP
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BERIBÉRI
METABOLISMO AERÓBICO DA GLICOSE
(oxidação total da glicose)
• A beribéri causa:
• Fraqueza muscular
• Caimbras e paralisia
• Perda de reflexos
• Desordens neurológicas
• Distúrbios gastrointestinal
• Perda de peso
• Acidose láctica - queda do pH do sangue
• Problemas periodontais
• Ocorre em 3 etapas:
• 1-Oxidação do Pyr a acetil CoA (mitocôndria)
• 2- Oxidação do acetil CoA no ciclo de Krebs
(ciclo do ácido cítrico) - mitocôndria
• 3- Oxidação dos NADH e FADH2 na CR
produzindo H2O e energia (produção de ATP)
- mitocôndria
• 2- Oxidação do acetil CoA
Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs é uma via ANFIBÓLICA
• Via metabólica circular de 8 reações localizada
na mitocôndria
• Acetil CoA é degradado a CO2 com liberação
de H+e elétrons na forma de NADH e FADH2
• Acetil CoA(2C) se liga com o oxaloacetato
(4C) formando citrato com 6C que após 2
descarboxilações regenera o oxaloacetato
Serve tanto a processos catabólicos quanto
anabólicos:
-  Catabolismo oxidativo de carboidratos,
ácidos graxos e aminoácidos;
-  Precursores para vias biossintéticas
(Ex: oxaloacetato
aspartato)
piruvato 3C
1º. PASSO: FORMAÇÃO DO CITRATO
CO2
Acetil CoA 2C
citrato 6C
4C oxaloacetato
NADH +
isocitrato 6C
H+
oxaloacetato
citrato
sintetase
citrato
NAD+
NAD+
4C
acetil-CoA
malato
NADH + H+
CO2
α cetoglutarato 5C
NAD+
4C fumarato
NADH + H+
Succinil CoA 4C
FADH2
FAD+
CO2
succinato
4C
GDP + Pi
2º. PASSO: FORMAÇÃO DO ISOCITRATO VIA ACONITATO
CH2-COO-
H2O
CH2-COO-
HO-C-COO-
C-COO-
H-C-COOH
C-COO-
citrato
aconitase
H
aconitato
H2O
CH2-COOH-C-COO-
aconitase
HO-C-COOH
isocitrato
GTP
6
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5º. PASSO: CONVERSÃO DO SUCCINIL-CoA EM SUCCINATO
3º. PASSO: OXIDAÇÃO DO ISOCITRATO À α-CETOGLUTARATO E CO2
NAD+
NADH
Isocitrato desidrogenase
succinil-CoA sintetase
(ou succinato tioquinase)
isocitrato
α-cetoglutarato
succinil-CoA
4º. PASSO: OXIDAÇÃO DO α-CETOGLUTARATO A SUCCINIL- CoA E CO2
succinato
6º. PASSO: OXIDAÇÃO DO SUCCINATO A FUMARATO
+ H+
α-cetoglutarato
desidrogenase
succinato
desidrogenase
succinil-CoA
α-cetoglutarato
succinato
O
CH -C-S-CoA
3
=
7º. PASSO: HIDRATAÇÃO DO FUMARATO PARA PRODUZIR MALATO
acetil -CoA
H 2O
O
Fumarase
NADH + H+
2
-
fumarato
malato
8º. PASSO: OXIDAÇÃO DO MALATO A OXALOACETATO
malato
desidrogenase
H2O
CH2-COO-
H2O
C-COOH-C-COO
citrato
aconitase C-COOsintetase
H
aconitase
H
CH2-COOcitrato
aconitato
H-C-COOHO-C-COOH isocitrato
H2C
-
malato
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
CICLO DO ÁCIDO TRICARBOXILÍCO
COO-
desidrogenase
H-C
oxaloacetato
NADH
+ H+
CH2-COO-
CO2
H-C-H
H2O COOCH
isocitrato
desidrogenase
CICLO DE KREBS
fumarase
malato
succinato
desidrogenase
CH2-COO-
CH2-COO- CoA-SH
COOH-C-H
FADH2
COOsuccinato
succinil- CoA
sintetase
fumarato
malato
CH2-COO-
HO-CH
+ H+
O
CoA-SH
HO-C-COO-
O=C-COOH2C-COO- H2O
oxaloacetato
COO-
2
fumarato
GTP
C-COO-
α-cetoglutarato
Oα - cetoglutarato
desidrogenase
H-C-H
C-S-CoA
CoA-SH
CO2 NADH + H+
O
GDP
succinil
- CoA
Pi
RENDIMENTO EM ATP DO CICLO DE KREBS
OXIDAÇÃO DE 1 MOLÉCULA DE ACETIL-CoA
ISOCITRATO
α-CETOGLUTARATO
α-CETOGLUTARATO
SUCCINATO
+2.5ATP
1NADH
+2.5ATP
FUMARATO
SUCCINIL-CoA
MALATO
SUCCINIL-CoA
1NADH
SUCCINATO
OXALOACETATO
1FADH2
+1.5ATP
1GTP
+1ATP
1NADH
+2.5ATP
TOTAL
GLICOSE
+10ATP
2 ACETIL-CoA
1 molécula de G no CK produz 20 ATP
7
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RENDIMENTO EM ATP NA OXIDAÇÃO AERÓBICA DE UMA
MOLÉCULA DE GLICOSE
No de ATP, GTP ou CoE
Produzidos ou consumidos
Reação
Glicose
Glicose 6-fosfato
Frutose 6-fosfato
Frutose 1,6 difosfato
2 Gliceraldeido 3-fosfato
2 1,3 difosfoglicerato
2 Fosfoenolpiruvato
2 Piruvato
2 Malato
2 piruvato
2 α-cetoglutarato
2 α-cetoglutarato
2 Succinato
2 3-fosfoglicerato
2 acetil-CoA
2 Isocitrato
2 Succinil-CoA
2 1,3 difosfoglicerato
2 Succinil-Co
NO de moléculas
de ATP final
-1 ATP
-1
-1ATP
-1
2NADH
5
2ATP
2ATP
2
2NADH
5
2NADH
5
5
2GTP
2
2 Fumarato
2FADH2
3
2 Oxaloacetato
2NADH
TOTAL
-
GLICOSE 6-FOSFATO
GLICOSE 6- FOSFATO
α-CD
FUMARATO
PFK
+
ADP
α-CETOGLUTARATO
ID
MALATO
+ AMP e ADP
- ATP e NADH
+
ADP
ISOCITRATO
FRUTOSE 1,6-DIFOSFATO
OXALOACETATO
ACONITATO
GLICERALDEIDO
3-POSFATO
DI-HIDROXIACETONA
FOSFATO
CITRATO
CS
- CITRATO, ATP e NADH
+
1,3- DIFOSFOGLICERATO
2-FOSFOGLICERATO
FOSFOENOLPIRUVATO
CPD
-
ADP
ACETIL-CoA
3 -FOSFOGLICERATO
5
34
SUCCINIL-CoA
- SUCCINIL-CoA
SUCCINATO
NADH
FRUTOSE 6 -FOSFATO
- ATP e CITRATO
2
2NADH
2 Succinato
REGULAÇÃO DA VIA GLICOLÍTICA E CICLO DE KREBS
GLICOSE
HK
ATP, ACETIL-CoA
E AG
PK
- ATP, ACETILCoA
NADH E AG
+ AMP , NAD+ e Ca+2
PIRUVATO
MITOCÔNDRIA
PIRUVATO
+ ADP e AMP
“Embora ninguém possa voltar e começar do zero outra vez,
qualquer um pode começar agora e ter um final inédito”.
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