Ciclo de Krebs

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Metabolismo Metabolismo

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MetabolismoMetabolismo

Metabolismo – Ciclo de KrebsMetabolismo – Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs (ou dos Ácidos TriCarboxílicos (TCA) ou do

Citrato)

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.) O Ciclo de Krebs inicia-se com a Acetil-CoA. Esta é O Ciclo de Krebs inicia-se com a Acetil-CoA. Esta é

produzida por desidrogenação do piruvato proveniente produzida por desidrogenação do piruvato proveniente da glicólise. A Acetil-CoA pode tb. ser originada pela da glicólise. A Acetil-CoA pode tb. ser originada pela ββ--oxidação dos ácidos gordos ou a partir de aminoácidos e oxidação dos ácidos gordos ou a partir de aminoácidos e de corpos cetónicos.de corpos cetónicos.

É um processo aeróbico que É um processo aeróbico que ocorre nas mitocôndriasocorre nas mitocôndrias.. Não é apenas um processo energético. É uma via para a Não é apenas um processo energético. É uma via para a

interconversão de diversos metabolitos, produção de interconversão de diversos metabolitos, produção de substratos para a biossíntese de aminoácidos e de ácidos substratos para a biossíntese de aminoácidos e de ácidos gordos e para a gluconeogénese. Dada a sua dupla gordos e para a gluconeogénese. Dada a sua dupla natureza – catabólica e anabólica – diz-se que é um natureza – catabólica e anabólica – diz-se que é um processo processo AnfibólicoAnfibólico..

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.) O processo de oxidação do piruvato a Acetil-CoA nas

mitocôndrias é catalisado pelo complexo formado por um conjunto de 3 enzimas denominada piruvato-desidrogenase (também chamado piruvato-descarboxilase). Há a formação de acetil-CoA e a libertação de uma molécula de CO2 por cada piruvato oxidado.

É formado, também, um NADH na reação de desidrogenação, indo para a cadeia respiratória, uma vez que já está dentro das mitocôndrias.

O processo envolve a participação de 5 coenzimas:- Pirofosfato de tiamina, Coenzima A, ácido lipóico, NAD+ e FAD.

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.) Complexo enzimático Complexo enzimático Piruvato DesidrogenasePiruvato Desidrogenase é constituído é constituído

por 3 sub-unidades, com diferentes funções na conversão do por 3 sub-unidades, com diferentes funções na conversão do piruvato a Acetil-CoA:piruvato a Acetil-CoA:Complexo Piruvato Desidrogenase

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.) A actividade do Piruvato Desidrogenase é regulada

alostéricamente (aumento das concentrações de NADH, Acetil-CoA e ATP inibe a actividade) por modificação covalente da estrutura do complexo promovida enzimaticamente.

A inactivação do complexo ocorre quando as necessidades energéticas diminuem.

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.) O Ciclo de Krebs compreende oito passos:O Ciclo de Krebs compreende oito passos:

Condensação Condensação Acetil-CoA (2C’s)Acetil-CoA (2C’s) com o com o Oxaloacetato (4C’s)Oxaloacetato (4C’s), gerando , gerando Citrato (6C’s). Citrato (6C’s). Reacção catalisada pela Reacção catalisada pela Citrato SintaseCitrato Sintase..

Isomerização Isomerização Citrato – IsoCitratoCitrato – IsoCitrato catalizada pela catalizada pela enzima enzima aconitase. aconitase. Formação de cisFormação de cis-aconitato -aconitato (produto (produto intermédio) ligado à enzima.intermédio) ligado à enzima.

Oxidação do Oxidação do CitratoCitrato a a ββ-Cetoglutarato-Cetoglutarato catalizada catalizada pela pela Isocitrato DesidrogenaseIsocitrato Desidrogenase. NADH como . NADH como transportador de electrões e libertação de COtransportador de electrões e libertação de CO22, , proveniente do Acetil-CoA. Formação do proveniente do Acetil-CoA. Formação do intermediário intermediário Oxalo-SuccinatoOxalo-Succinato ligado à enzima. ligado à enzima.

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)

Descarboxilação oxidativa do Descarboxilação oxidativa do αα-Cetoglutarato-Cetoglutarato a a Succinil-CoASuccinil-CoA catalisada pelo complexo enzimático catalisada pelo complexo enzimático αα-Cetoglutarato desidrogenase. -Cetoglutarato desidrogenase. Utiliza o NADH como transportador de H. Há libertação de Utiliza o NADH como transportador de H. Há libertação de mais uma molécula de COmais uma molécula de CO22, último C proveniente do Acetil-, último C proveniente do Acetil-CoA. Os passos seguintes têm como objectivo regenerar o CoA. Os passos seguintes têm como objectivo regenerar o oxaloacetato para reiniciar o ciclo.oxaloacetato para reiniciar o ciclo.

Desacilação do Desacilação do Succinil-CoASuccinil-CoA a a SuccinatoSuccinato catalisada pela catalisada pela succinil-CoA sintase gerando uma molécula de GTP (guanosina trifosfato), posteriormente convertida a ATP.

Oxidação do Succinato a Fumarato catalisada pela enzima Succinato desidrogenase. FADH2 como transportador de H.

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)

Hidratação do Hidratação do fumaratofumarato a a malatomalato catalisada catalisada pela enzima pela enzima fumarase fumarase ou ou fumarato hidratasefumarato hidratase..

Desidrogenação do Desidrogenação do malatomalato com com regeneração do regeneração do oxaloacetatooxaloacetato, catalisada , catalisada pela pela malato desidrogenase. malato desidrogenase. NADH como NADH como transportador de electrões. O Ciclo de transportador de electrões. O Ciclo de Krebs não termina verdadeiramente aqui Krebs não termina verdadeiramente aqui pois há condensação com outra molécula de pois há condensação com outra molécula de Acetil-CoA.Acetil-CoA.

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.) O C.K. é um processo metabólico que se inicia com a condensação de uma O C.K. é um processo metabólico que se inicia com a condensação de uma

molécula com 2C’s (Acetil-CoA) com uma outra de 4C’s (Oxaloacetato) que molécula com 2C’s (Acetil-CoA) com uma outra de 4C’s (Oxaloacetato) que resulta numa de 6C’s (Citrato) que é “trabalhada” para a libertação, resulta numa de 6C’s (Citrato) que é “trabalhada” para a libertação, separadamente, de 2C’s na forma de COseparadamente, de 2C’s na forma de CO2, 2, regenerando o oxaloacetato para o regenerando o oxaloacetato para o reinício do ciclo.reinício do ciclo.

A sequência continua para mais 1 ciclo, correspondente à degradação total de A sequência continua para mais 1 ciclo, correspondente à degradação total de uma molécula de glucose uma molécula de glucose

(1 glucose (6C’s) = 2 piruvato (3 C’s) (1 glucose (6C’s) = 2 piruvato (3 C’s) 2 Ac-CoA). 2 Ac-CoA). Os carbonos da Acetil-CoA incorporados na molécula de citrato só são de Os carbonos da Acetil-CoA incorporados na molécula de citrato só são de

facto libertados na 2ª volta do ciclo de Krebs sob a forma de COfacto libertados na 2ª volta do ciclo de Krebs sob a forma de CO22. Isto não . Isto não diminui o facto de estes carbonos terem realmente origem na molécula de Ac-diminui o facto de estes carbonos terem realmente origem na molécula de Ac-CoA.CoA.

São produzidos 3NADH, 1FADHSão produzidos 3NADH, 1FADH22 e 1ATP (moléculas energéticas) em cada e 1ATP (moléculas energéticas) em cada volta do ciclo.volta do ciclo.

O C.K. converte uma grande quantidade de Acetil-CoA com o consumo O C.K. converte uma grande quantidade de Acetil-CoA com o consumo mínimo de oxaloacetato. Este último é apenas um substrato temporário dado mínimo de oxaloacetato. Este último é apenas um substrato temporário dado ser regenerado no final de cada ciclo.ser regenerado no final de cada ciclo.

1NADH = 3 ATP; 1FADH1NADH = 3 ATP; 1FADH22 = 1 ATP (por oxidação) = 1 ATP (por oxidação)

Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Metabolismo – Ciclo de Krebs (cont.)Regulação do Ciclo de Krebs

Este valor baixa para 36 ATP’s devido ao consumo energético necessário ao transporte do NADH que se forma na glicólise do citoplasma para a mitocôndria, de forma a ficar disponível para os processos de transferência de electrões da cadeia respiratória.

Metabolismo – Cadeia respiratóriaMetabolismo – Cadeia respiratóriaO papel da Cadeia Respiratória, processo que ocorre na mitocôndria, é a conversão da energia fornecida pelos alimentos em ATP por meio de uma sequência de reacções de oxidação-redução (transferência de electrões).

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)A mitocôndria, onde ocorre o Ciclo de Krebs e a Cadeia Respiratória (inclui Fosforilação oxidativa com transferência de electrões) é constituída por uma membrana externa, mais simples, e uma membrana interna de maior complexidade. O espaço entre a membrana interna e a membrana externamembrana externa é o espaço intermembranar. A cadeia respiratória está associada a processos de transferência entre estas membranas com produção de energia sob a forma de ATP.

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

As células dos mamíferos podem conter entre 800 a As células dos mamíferos podem conter entre 800 a 2500 mitocôndrias.2500 mitocôndrias.

A membrana interna contém inúmeras dobras, o que A membrana interna contém inúmeras dobras, o que lhe confere uma grande superfície ocupando um lhe confere uma grande superfície ocupando um pequeno volume. As dobras são conhecidas como pequeno volume. As dobras são conhecidas como cristaecristae ((cristascristas) e delimitam a ) e delimitam a matriz mitocondrialmatriz mitocondrial onde se onde se encontram as enzimas envolvidas no ciclo de Krebs e encontram as enzimas envolvidas no ciclo de Krebs e de outros processos oxidativos (com excepção da de outros processos oxidativos (com excepção da succinato desidrogenasesuccinato desidrogenase que se localiza na própria que se localiza na própria membrana interna).membrana interna).

Os eritrócitos, células cuja única função é o transporte Os eritrócitos, células cuja única função é o transporte de Ode O22 não possuem mitocôndrias (obtêm energia não possuem mitocôndrias (obtêm energia apenas por processos de fermentação láctica).apenas por processos de fermentação láctica).

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.) As coenzimas NADH e FADHAs coenzimas NADH e FADH22 têm uma forte têm uma forte

tendência para sofrer oxidação, ou seja, para fornecer tendência para sofrer oxidação, ou seja, para fornecer electrões a outras espécies. A energia libertada neste electrões a outras espécies. A energia libertada neste processo é empregue na fosforilação do ADP com processo é empregue na fosforilação do ADP com produção de ATP.produção de ATP.

O O potencial de redução padrãopotencial de redução padrão ( (ε) permite avaliar a ) permite avaliar a tendência das espécies químicas para serem oxidadas ou tendência das espécies químicas para serem oxidadas ou reduzidas e, assim, prever em que sentido um reduzidas e, assim, prever em que sentido um determinado processo irá evoluir em determinadas determinado processo irá evoluir em determinadas circunstâncias.circunstâncias.

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

O potencial de redução padrão está relacionado com a O potencial de redução padrão está relacionado com a energia livre padrão:energia livre padrão:

n – nº de electrões envolvidos na troca;n – nº de electrões envolvidos na troca;

F – F – Constante de Faraday (96,485 J/V.mol);Constante de Faraday (96,485 J/V.mol);

ΔεΔ’ – Diferença entre os potenciais de redução da ’ – Diferença entre os potenciais de redução da espécie dadora e da espécies receptora.espécie dadora e da espécies receptora.

Em sistemas biológicos a oxidação é frequentemente Em sistemas biológicos a oxidação é frequentemente sinónimo de desidrogenação.sinónimo de desidrogenação.

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O potencial de redução O potencial de redução padrão é definido sempre em padrão é definido sempre em relação a um sistema de relação a um sistema de referência. Este sistema de referência. Este sistema de referência é o par redox Hreferência é o par redox H++//HH22, cujo , cujo εεº º é, por convenção, é, por convenção, 0 Volts (V).0 Volts (V).

Em termos práticos, Em termos práticos, quanto quanto mais positivo o valor de mais positivo o valor de ΔεΔε ºº’, maior a tendência ’, maior a tendência para o processo ocorrer e, para o processo ocorrer e, consequentemente, mais consequentemente, mais negativo o valor de negativo o valor de ΔΔGº’Gº’..

A comparação dos valores de A comparação dos valores de ε permite prever qual o permite prever qual o processo de redução e qual o processo de redução e qual o processo de oxidação.processo de oxidação.

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

Potenciais de redução Potenciais de redução padrão de algumas semi-padrão de algumas semi-reacções que ocorrem reacções que ocorrem em sistemas biológicos:em sistemas biológicos:

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A energia metabólica retirada dos alimentos é A energia metabólica retirada dos alimentos é canalizada para a redução de coenzimas canalizada para a redução de coenzimas (NADH) e flavoproteínas (FADH(NADH) e flavoproteínas (FADH22).).

Na cadeia respiratória estas espécies são Na cadeia respiratória estas espécies são novamente oxidadas e a energia libertada novamente oxidadas e a energia libertada utilizada na síntese de ATP.utilizada na síntese de ATP.

Os electrões libertados pelo NADH e FADHOs electrões libertados pelo NADH e FADH22 são transferidos para moléculas de Osão transferidos para moléculas de O22 que é o que é o receptor final de electrões da cadeia.receptor final de electrões da cadeia.

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.) A reoxidação do NADH envolve as semi-reacções:A reoxidação do NADH envolve as semi-reacções:

ΔΔGº = -219kJ/molGº = -219kJ/mol

? – Qual é a espécie que se reduz e qual é a que ? – Qual é a espécie que se reduz e qual é a que se oxida ......se oxida ......

Embora os electrões se movam de um menor potencial Embora os electrões se movam de um menor potencial de redução para um maior potencial de redução, este de redução para um maior potencial de redução, este não é um processo linear – formação de complexos não é um processo linear – formação de complexos intermédios de transporte de electrões.intermédios de transporte de electrões.

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A cadeia de transporte de electrões (c.t.e.) envolve várias A cadeia de transporte de electrões (c.t.e.) envolve várias espécies moleculares como intermediários do processo:espécies moleculares como intermediários do processo:- - FlavoproteínasFlavoproteínas com FMN ou FAD como grupos com FMN ou FAD como grupos prostéticos. Transferência de 1 ou 2 eprostéticos. Transferência de 1 ou 2 e--s;s;- - Coenzima QCoenzima Q (CoQ) ou (CoQ) ou UbiquinonaUbiquinona (UQ). Transferência (UQ). Transferência de 1 ou 2 ede 1 ou 2 e--s;s;- - CitocromosCitocromos (proteínas com o grupo prostético (proteínas com o grupo prostético hemeheme) ) envolvidos no transporte ou transferência de 1 eenvolvidos no transporte ou transferência de 1 e--. Neste . Neste processo o Fe é oxidado e reduzido Feprocesso o Fe é oxidado e reduzido Fe2+2+/Fe/Fe3+3+. Inclui os . Inclui os citocromos citocromos a, a3, b, c a, a3, b, c e e c1;c1;- Diversas - Diversas proteínas Fe-Sproteínas Fe-S que participam na transferência que participam na transferência de um electrão entre os estados Fede um electrão entre os estados Fe2+2+/Fe/Fe3+3+;;- - Proteínas associadas ao cobreProteínas associadas ao cobre, envolvidas na , envolvidas na transferência de um etransferência de um e-- entre os estados Cu entre os estados Cu++/Cu/Cu2+2+..

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

A transferência de eA transferência de e--s dá-se entre vários s dá-se entre vários complexos enzimáticos (I, II, III, IV e V):complexos enzimáticos (I, II, III, IV e V):

(Fase P)

(Fase N)

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

O NADH transfere 2 electrões para o O NADH transfere 2 electrões para o Complexo proteico IComplexo proteico I ou ou complexo da complexo da NADH desidrogenaseNADH desidrogenase, composto por mais , composto por mais de 25 flavoproteínas fixas na matriz de 25 flavoproteínas fixas na matriz mitocondrial e que estabelecem a ponte com o mitocondrial e que estabelecem a ponte com o espaço intermembrana. O receptor final dos espaço intermembrana. O receptor final dos electrões neste complexo é a electrões neste complexo é a UbiquinonaUbiquinona que que se reduz a se reduz a UbiquinolUbiquinol..

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

O O Complexo IIComplexo II ou ou Complexo succinato-Complexo succinato-ubiquinonaubiquinona é uma única enzima fixa na crista é uma única enzima fixa na crista mitocondrial não fazendo a comunicação entre mitocondrial não fazendo a comunicação entre a matriz e o espaço intermembranas a matriz e o espaço intermembranas relativamente ao fluxo de protões Hrelativamente ao fluxo de protões H++. Esta . Esta enzima é a enzima é a succinato desidrogenasesuccinato desidrogenase. Participa . Participa na 6ª reacção do Ciclo de Krebs e é formada por na 6ª reacção do Ciclo de Krebs e é formada por um FADum FAD++ ligado a centros de Fe-S. Transfere os ligado a centros de Fe-S. Transfere os electrões provenientes do FADHelectrões provenientes do FADH22 (proveniente (proveniente do C. de Krebs) para o Complexo III.do C. de Krebs) para o Complexo III.

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A transferência dos eA transferência dos e--s do complexo I para a s do complexo I para a ubiquinona promove o fluxo de protões para o ubiquinona promove o fluxo de protões para o espaço intermembranar. Isto leva à deslocação da espaço intermembranar. Isto leva à deslocação da ubiquinona (transportador móvel) do complexo I ubiquinona (transportador móvel) do complexo I para o para o Complexo IIIComplexo III, tb. denominado , tb. denominado Complexo dos Citocromos bc1 ou Ubiquinona–citocromo c oxidorredutase. Este complexo contém os citocromos b562, b566, c1 e c, ligados a uma proteína ferro-enxofre e cerca de outras seis proteínas. Todo este complexo III está fixo na crista mitocondrial e é transmembranar, conectando a matriz e o espaço intermembrana (com exceção do citocromo c – receptor final de e-s deste complexo - que se liga apenas ao espaço intermembrana).

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

O O Complexo IVComplexo IV (ou (ou Citocromo Oxidase) Citocromo Oxidase) recebe os erecebe os e--s s provenientes do complexo III. Esta transferência gera o fluxo provenientes do complexo III. Esta transferência gera o fluxo de um Hde um H++ (o 2º) da matriz para o espaço intermembranas. (o 2º) da matriz para o espaço intermembranas. O citocromo c, que transporta os electrões do complexo III para o complexo IV, é um transportador móvel. O complexo IV contém os citocromos a e a3 que possuem um grupo heme (com um átomo de ferro), estando ligados a uma proteína que conecta a matriz com o espaço intermembranar. Esta proteína possui dois átomos de cobre que possibilitam o transporte de electrões para o receptor final, o oxigénio (O2) que se reduz com formação de água.

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

O fluxo de protões gerado pela passagem dos electrões pelos complexos I, III e IV (conhecidos, por isso, como bomba de H+), fornece energia suficiente para a síntese de três ATP’s, o que corresponde a uma relação de uma molécula de ATP por cada protão bombeado ou 3 moléculas de ATP por cada par de electrões que passe pelos três complexos.

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

Em estudos experimentais observou-se que há uma proporção de 3 moles de ATP formadas por cada mol de NADH oxidado (e, consequentemente, por mol de O2 reduzido em H2O). Da mesma forma, 2 moles de ATP são formadas por cada mol de FADH2 oxidado.

A Teoria Quimiosmótica que justifica esta proporção, postulada por Peter Mitchell, na década de 60 admite que os protões bombeados para o espaço intermembranar, durante o fluxo de electrões na cadeia respiratória, criam um gradiente de baixo pH (devido à alta concentração de H+) e carga eléctrica positiva no espaço entre as membranas. Essas diferenças de gradientes accionam uma outra bomba de prótons, agora no sentido do espaço intermembrana para a matriz mitocondrial, favorecida por complexo enzimático (complexo V) que corresponde à enzima ATP sintase. Nesta passagem há a libertação de calor suficiente para a união do Pi com o ADP para formar o ATP.

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

A Teoria Quimiosmótica de Mitchell:

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.) Existem diversos agentes químicos Existem diversos agentes químicos inibidores inibidores

do processo de fosforilação oxidativado processo de fosforilação oxidativa. A . A inibição dos complexos I, II e III leva ao inibição dos complexos I, II e III leva ao bloqueio do transporte de electrões.bloqueio do transporte de electrões.

Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)Metabolismo – Cadeia respiratória (cont.)

Locais de acção de diversos inibidores da cadeia de elctrões/fosforilação oxidativa.

Metabolismo – Transporte de ATPMetabolismo – Transporte de ATP

O ATP produzido nas mitocôndrias durante a O ATP produzido nas mitocôndrias durante a respiração tem que sair para o citosol de forma a respiração tem que sair para o citosol de forma a fornecer a energia necessária ao funcionamento da fornecer a energia necessária ao funcionamento da célula; o ADP tem que ser introduzido na mitocôndria célula; o ADP tem que ser introduzido na mitocôndria para reprocessamento.para reprocessamento.

Este duplo movimento é mediado pelo complexo Este duplo movimento é mediado pelo complexo enzimático enzimático ATP-ADP TranslocaseATP-ADP Translocase presente na presente na membrana mitocondrial.membrana mitocondrial.

Por cada ATP transportado para o exterior há um ADP Por cada ATP transportado para o exterior há um ADP mobilizado para a matriz da mitocôndria.mobilizado para a matriz da mitocôndria.

Metabolismo – Transporte de ATP (cont.)Metabolismo – Transporte de ATP (cont.)

A diferença de potencial entre a mitocôndria e o A diferença de potencial entre a mitocôndria e o citosol favorece o processo.citosol favorece o processo.

Metabolismo – Transporte de ATP (cont.)Metabolismo – Transporte de ATP (cont.)

Apesar de favorecido pela diferença de potencial Apesar de favorecido pela diferença de potencial entre a matriz mitocondrial e o citosol, há um entre a matriz mitocondrial e o citosol, há um consumo de energia para que o processo ocorra.consumo de energia para que o processo ocorra.

Cerca de ¼ da energia produzida na cadeia Cerca de ¼ da energia produzida na cadeia respiratória é consumida no transporte de ATP-respiratória é consumida no transporte de ATP-ADP sob a forma de energia electroquímica.ADP sob a forma de energia electroquímica.

Metabolismo – Transporte de ATP (cont.)Metabolismo – Transporte de ATP (cont.)

Esquema do Funcionamento do complexo ATP-ADP translocase

Metabolismo – Transporte de metabolitosMetabolismo – Transporte de metabolitos

A maior parte do NADH é produzido no interior da mitocôndria A maior parte do NADH é produzido no interior da mitocôndria com vista à sua oxidação a NADcom vista à sua oxidação a NAD++ na matriz mitocondrial na matriz mitocondrial (processo activado pelo complexo I). A membrana da (processo activado pelo complexo I). A membrana da mitocôndria é impermeável a este metabolito.mitocôndria é impermeável a este metabolito.

Há NADH produzido durante a glicólise que deve ser Há NADH produzido durante a glicólise que deve ser regenerado a NADregenerado a NAD++ para que este processo não fique bloqueado para que este processo não fique bloqueado devido à escassez da forma oxidada.devido à escassez da forma oxidada.

Essa regeneração NADHEssa regeneração NADHNADNAD++ é efectuada na mitocôndria. é efectuada na mitocôndria. O transporte do NADH para a matriz, dada a impermeabilidade O transporte do NADH para a matriz, dada a impermeabilidade da sua membrana a este composto, é efectuada por da sua membrana a este composto, é efectuada por transportadores denominados transportadores denominados shuttlesshuttles. Estes funcionam como . Estes funcionam como cápsulas de transporte de electrões, contornando a resistência cápsulas de transporte de electrões, contornando a resistência oferecida pela membrana mitocondrial à passagem do NADH.oferecida pela membrana mitocondrial à passagem do NADH.

Metabolismo – Transporte de metabolitos (cont.)Metabolismo – Transporte de metabolitos (cont.)

ShuttleShuttle do glicerol-3P do glicerol-3PDuas enzimas glicerofosfato desidrogenase, uma no Duas enzimas glicerofosfato desidrogenase, uma no citoplsma e outra na face externa da membrana citoplsma e outra na face externa da membrana mitocondrial interior, trabalham conjuntamente para mitocondrial interior, trabalham conjuntamente para efectuar o transporte de electrões. O NADH transfere efectuar o transporte de electrões. O NADH transfere os seus electrões para o os seus electrões para o dihidroxiacetona fosfatodihidroxiacetona fosfato, , reduzindo-o a reduzindo-o a glicerol-3-fosfato. Este é reoxidado na mitocôndria, passando os seus e-s para o FAD+ (passa a FADH2) entrando assim na cadeia respiratória. É um processo irreversível com consumo de energia mas essencial para a célula (regeneração do NAD+ para a glicólise). Este processo funciona mesmo quando a concentração de NADH no citosol é menor que na matriz da mitocôndria.

Metabolismo – Transporte de metabolitos (cont.)Metabolismo – Transporte de metabolitos (cont.)

Shuttle do glicerol-3-fosfato

Metabolismo – Transporte de metabolitos (cont.)Metabolismo – Transporte de metabolitos (cont.)

ShuttleShuttle do malato-aspartato do malato-aspartatoO oxaloacetato é reduzido a malato, no citosol, recebendo O oxaloacetato é reduzido a malato, no citosol, recebendo os eos e--s do NADH (passa a NADs do NADH (passa a NAD++). O malato é transportado ). O malato é transportado através da membrana interna da mitocôndria onde é através da membrana interna da mitocôndria onde é reoxidado por acção da malato-desidrogenase, convertendo reoxidado por acção da malato-desidrogenase, convertendo o NADo NAD++ mitocondrial a NADH que rapidamente entra na mitocondrial a NADH que rapidamente entra na cadeia de transporte de electrões. O oxaloacetato produzido cadeia de transporte de electrões. O oxaloacetato produzido é convertido em aspartato para que possa atravessar a é convertido em aspartato para que possa atravessar a membrana em direcção ao citosol, onde é de novo membrana em direcção ao citosol, onde é de novo convertido em oxaloacetato. É um processo convertido em oxaloacetato. É um processo reversívelreversível que que apenas ocorre se o quociente [NADH]/[NADapenas ocorre se o quociente [NADH]/[NAD++] for maior ] for maior no citosol que na matriz. Como é aí produzido NADH o no citosol que na matriz. Como é aí produzido NADH o processo não envolve o consumo de energia (é motivado processo não envolve o consumo de energia (é motivado pelo gradiente de concentrações [NADH]/[NADpelo gradiente de concentrações [NADH]/[NAD++] entre o ] entre o citosol e a matriz).citosol e a matriz).

Metabolismo – Transporte de metabolitos (cont.)Metabolismo – Transporte de metabolitos (cont.)

Shuttle do malato-aspartato

Outras vias metabólicasOutras vias metabólicas

O metabolismo não consiste numa série de O metabolismo não consiste numa série de processos a operar independentemente. Pelo processos a operar independentemente. Pelo contrário, diversas vias metabólicas ocorrem contrário, diversas vias metabólicas ocorrem simultaneamente, sendo interdependentes, isto é, simultaneamente, sendo interdependentes, isto é, produzem substratos que serão utilizados produzem substratos que serão utilizados noutros processos e processam metabolitos noutros processos e processam metabolitos provenientes de outras vias.provenientes de outras vias.

O seu funcionamento simultâneo e integrado O seu funcionamento simultâneo e integrado produz, por si só, um efeito de regulação mútua.produz, por si só, um efeito de regulação mútua.

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.)

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.)

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.) Os aminoácidos (obtidos por síntese e ingestão) Os aminoácidos (obtidos por síntese e ingestão)

são fundamentais nos processos biológicos, são fundamentais nos processos biológicos, tanto na constituição de proteínas como na tanto na constituição de proteínas como na participação em processos bioquímicos diversos participação em processos bioquímicos diversos (enzimas).(enzimas).

Ciclo do azoto, elemento fundamental na constituição das proteínas.

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.)

Processos metabólicos que ocorrem ao nível hepático:

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.)

Ciclo da UreiaCiclo da UreiaA ureia é o principal metabolito A ureia é o principal metabolito da degradação de compostos da degradação de compostos azotados. É a forma do azotados. É a forma do organismos libertar amónia organismos libertar amónia (tóxica) resultante de reacções (tóxica) resultante de reacções de desaminação oxidativa. de desaminação oxidativa. Dada a elevada toxicidade da Dada a elevada toxicidade da amónia, o bloqueio de qualquer amónia, o bloqueio de qualquer dos passos do ciclo é fatal (não dos passos do ciclo é fatal (não se conhecem vias alternativas se conhecem vias alternativas para a eliminação de amónia).para a eliminação de amónia).

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.)

Síntese e β oxidação de ácidos gordos.

Integração no Ciclo de Krebs.

SínteseΒ oxidação

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.)

GlicogéneseGlicogénese (síntese de (síntese de glicogénio) ocorre glicogénio) ocorre principalmente no fígado e principalmente no fígado e nos músculos e sempre em nos músculos e sempre em situações de excesso de situações de excesso de glucose.glucose.

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.)

GlicogenóliseGlicogenólise é o é o processo de degradação processo de degradação do glicogénio para do glicogénio para obtenção de glucose em obtenção de glucose em situações de carência situações de carência deste açúcar ou em deste açúcar ou em circunstâncias de circunstâncias de necessidades adicionais necessidades adicionais de energia.de energia.

Outras vias metabólicas (cont.)Outras vias metabólicas (cont.)

Via das pentose-fosfatoVia das pentose-fosfato produz, consoante as produz, consoante as necessidades do necessidades do organismo, ribose-5-organismo, ribose-5-fosfato, substrato para a fosfato, substrato para a síntese de nucleótidos, síntese de nucleótidos, NADPH ou NADPH ou gliceraldeído-3-fosfato gliceraldeído-3-fosfato ou frutose-6-fosfato ou frutose-6-fosfato (para síntese de ATP na (para síntese de ATP na glicólise).glicólise).