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Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico REUNI: Ciclo de Krebs ou Ciclo do Ácido Cítrico Universidade Federal de Santa Catarina Programa de Pós-graduação em.

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

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

3 Rica em energia potencial. Oxidação completa gera energia livre padrão 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. Glicose como combustível Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

4 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. Glicose como combustível Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

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

6 Estágio 1 – Produção de Acetil-CoA: as moléculas de glicose, aminoácidos e ácidos graxos são oxidados para liberar fragmentos com 2 átomos de carbonos, acetil (Acetil-CoA). Estágio 2 – Oxidação de Acetil- CoA: 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 O2. Durante este processo uma grande quantidade de energia é liberada na forma de ATP. Respiração Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

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8 Estágio 1: Produção de Acetil- CoA 1.A produção de acetil –CoA 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

9 Os três componentes do complexo da piruvato desidrogenase: E1- Piruvato desidrogenase E2- Dihidrolipoil transacetilase E3- Dihidrolipoil desidrogenase Estágio 1: Produção de Acetil- CoA Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

10 As reações seqüenciais de desidrogenação e descarboxilação ocorrem com 3 enzimas e 5 coenzimas ou grupos prostéticos: A deficiência da tiamina (Vitamina B1) causa a doença de Beriberi caracterizada por distúrbios neurológicos, paralisia atrofia cardíaca e morte. Estágio 1: Produção de Acetil- CoA Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

11 Estágio 2: Oxidação do Acetil-CoA Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

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

13 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. Reações do Ciclo de Krebs Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

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

15 4. -cetoglutarato desidrogenase: Oxidação do α -cetoglutarato em Succinil Co-A e CO2. Descarboxilação oxidativa pela α-cetoglutarato desidrogenase liberando NADH. Esta enzima forma um complexo, onde o aceptor de elétrons é o NADH. Reações do Ciclo de Krebs Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

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

17 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. Reações do Ciclo de Krebs Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

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

19 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. Reações do Ciclo de Krebs Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

20 A conservação de energia da oxidação Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico Efficiency of Biochemical engine in Living Systems: Oxidation of one glucose yields 2840 kJ/mole energy Energy obtained by biological engine: 32ATP X 30.5 kJ/Mol = 976 kJ/mol Thus 34% efficiency is obtained if calculations are done using standard conditions.

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

22 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

23 Regulação do ciclo O fluxo de átomos de C do piruvato através do ciclo é estreitamente regulado em 2 níveis: Conversão de piruvato em acetil- coA Entrada de Acetil-CoA 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

24 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. Ciclo do glioxalato Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

25 Ciclo do Glioxalato Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

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27 NADHNAD Complexo Enzimático I Q Cit c Complexo Enzimático II Complexo Enzimático III H+ ½ O 2 H2OH2O H+ Cadeia respiratória Elétrons altamente energéticos Cadeia transportadora De elétrons O 2 + 4H + + 4e - 2H 2 O Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico

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

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30 GLICÓLISE Ác. pirúvico Acetil-CoA CADEIA RESPIRATÓRIA 2 ATP 6 ATP 6 ATP 18 ATP 4 ATP 2 ATP 2 ATP 2 NADH 6 NADH2 FADH CICLO DE KREBS MITOCÔNDRIA CITOPLASMA 38 ATP BALANÇO ENERGÉTICO Aula REUNI : Ciclo do Ácido Cítrico


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