Aula14_Ciclo de Krebs e via das pentoses

é uma via metabólica central na respiração celular que ocorre na matriz mitocondrial (em eucariotos) ou no citoplasma (em procariontes). Sua principal função é oxidar o Acetil-CoA, proveniente da degradação de nutrientes como carboidratos, lipídios e aminoácidos, liberando energia na forma de ATP e produzindo moléculas transportadoras de elétrons

1. 1 Via das Pentoses, Ciclo de Krebs e Cadeia Transportadora de Elétrons Prof. Me. Alex José Silveira Filho [email protected] Aracaju /SE 2024 Bioquímica Aplicada

2. Int r odução O ciclo das pentoses fosfato é uma rota alternativa para a oxidação da glicose-6P, no ci t osol, sem ge r ar A T P . Esta rota corresponde a um processo multicíclico onde: - 6 moléculas de glicose-6P entram no ciclo; - 6 moléculas de CO 2 são liberadas; - 6 moléculas de pentose-5P são formadas; - estas pentoses-5P se reorganizam, regenerando 5 moléculas de glicose-6P. 2

3. Int r odução Esta via não é produtora de ATP, mas sim de NADPH; Essa via é reguladora da glicemia; O NADPH é produzido durante a oxidação da glicose-6-P. Esta via é muito ativa em tecidos envolvidos na biossíntese de colesterol e de ácidos graxos (fígado, tecido adiposo, córtex adrenal, glândulas mamárias, hemácias); Ocorre no citosol celular. 3

4. Via das Pentoses Funções a) Permite a combustão total da glicose em uma série de reações independentes do ciclo de Krebs; b) Serve como fonte de pentoses para a síntese dos ácidos nucleicos; c) Formar o NADPH extramitocondrial necessário para a síntese dos lipídeos; d) Converter hexoses em pentoses; e) Degradação oxidativa de pentoses pela conversão a hexoses, que podem entrar para a via glicolítica; f) Agente redutor utilizado para biossíntese de ácidos graxos e esteroides (colesterol e seus derivados), bem como para a manutenção da integridade das membranas dos eritrócitos. 4

5. Via das Pentoses Funções 5

6. Via das Pentoses Funções As células dos tecidos animais degradam a glicose 6-fosfato na via glicolítica (glicólise) até piruvato. Grande parte deste piruvato é oxidada a acetil-CoA, que por sua vez será oxidado no ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico) formando ATP (principalmente, por fosforilação oxidativa); Porém, existem outros destinos catabólicos para a glicose 6-fosfato, entre eles: o ciclo das pentoses fosfato, também, denominado de via das pentoses fosfato ou via do 6-fosfo gliconato. 6

7. Via das Pentoses Funções A via da pentoses fosfato é uma rota catabólica alternativa de oxidação da glicose-6P, que ocorre no citosol, sem produção de ATP, mas com geração de NADPH e pentoses fosfato. 7

8. Via das Pentoses Funções A via da pentoses fosfato é uma rota catabólica alternativa de oxidação da glicose-6P, que ocorre no citosol, sem produção de ATP, mas com geração de NADPH e pentoses fosfato. 8

9. Via das Pentoses Localização O NADPH produzido pela via das pentoses fosfato é utilizado pelas células dos tecidos em que ocorre a síntese de grande quantidade de ácidos graxos (fígado, tecido adiposo, glândulas mamárias durante a lactação). Também ocorre onde há síntese de colesterol e hormônios esteroides (fígado, glândulas adrenais e gônadas); Os eritócitos, as células da córnea e do cristalino, também, possuem alta atividade da via das pentoses fosfato. Isto, para minimizar os efeitos deletérios das espécies reativas do oxigênio, pois estão diretamente expostos a ele. A manutenção do ambiente redutor (relação alta da concentração de NADPH para NADP + , assim como da glutationa reduzida para a oxidada) previne ou recupera o dano oxidativo sobre lipídios, proteínas e outras moléculas sensíveis; As células que se dividem rapidamente, como as da medula óssea, da pele, da mucosa intestinal, assim como as dos tumores, também, apresentam alta atividade da via das pentoses fosfato. 9

10. Via das Pentoses Localização 10

11. Via das Pentoses Localização 11

12. Via das Pentoses Localização 12

13. Via das Pentoses Fases 13

14. Via das Pentoses Fases A via das pentoses fosfato é composta por duas fases: a oxidativa e não oxidativa; Na fase oxidativa ocorre a oxidação de 6 moléculas de glicoses 6-fosfato com formação de 6 moléculas NADPH, oxidação de 6 moléculas 6P-gliconato com formação de mais 6 moléculas NADPH e liberação de 6 moléculas dióxido de carbono e geração de 6 moléculas ribuloses 5-fosfato, que posteriormente se transformam em 6 ribose 5-fosfato; Na fase não oxidativa, parte das ribuloses 5-fosfato continua a se isomerisar a ribose 5-P e parte se epimerisa a xilulose 5-P. Estas 2 pentoses fosfato reciclam e regeneram 5 moléculas glicoses 6-fosfato, permitindo a formação contínua de NADPH. 14

15. Via das Pentoses Fase Oxidativa A glicose-6P é oxidada a 6P-gliconato com redução NADP+. O NADPH (1) tem como função combater efeitos prejudiciais das espécies reativas de oxigênio e radicais livres (4), participar da síntese de ácidos graxos e compostos esteroides (5); A oxidação de 6P-gliconato com liberação de dióxido de carbono e geração de Ribuloses 5-fosfato e NADPH é a etapa seguinte (2); Posteriormente, a Ribulose-5-fosfato se transforma em ribose 5-fosfato (3); Os NADPH formados na fase oxidativa são usados para produzir glutationa reduzida (GSH) a partir de glutationa oxidada (GSSG) e para participar das biossínteses redutoras (4-5); As riboses 5-fosfato são precursoras de nucleotídeos, coenzimas e ácidos nucleicos (6). 15

16. Via das Pentoses Fase não-oxidativa Esta fase ocorre em tecidos que requerem, fundamentalmente, NADPH. Portanto, as ribuloses-5-fosfato, produzidas na fase oxidativa, são transformadas em ribose-5-fosfato por uma isomerase (1) ou em xilulose-5-fosfato por uma epimerase (2). Estas pentoses- 5-fosfato são recicladas mediante a atividade de transcetolases (3) e transaldolases (4), regenerando glicoses 6-fosfato, que podem seguir novamente a fase oxidativa, permitindo a formação contínua de NADPH. 16

17. Via das Pentoses 17

18. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs 18 Uma visão geral da integração entre glicólise, com a produção de acetil-CoA , que entra no ciclo do ácido carboxílico, onde pode-se observar a produção de elétrons que irão reduzir coenzimas, que transportarão estes elétrons até a cadeia respiratória, que por sua vez organizará e permitirá a transferência destes elétrons para a ocorrência da fosforilação oxidativa, com a produção de ligações ricas em energia (ATP).

19. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs 19

20. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs 20

21. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs NADH 21

22. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs 22

23. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs NADH 23

24. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs Produtos 24

25. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs Regulação 25 Este ciclo ele é controlado de modo dinâmico pelo nível celular de nucleotídeos de adenina (ADP e ATP). A medida que a demanda celular por ATP no citosol diminui em relação à taxa de síntese de ATP nas mitocôndrias, menos ADP estará disponível, o que irá reduzir a atividade da Cadeia de atividade da Cadeia de Transporte T ransporte de Elétr o n s . A redução na de Elétrons acarretará em uma acúmulo de NADH, inibindo várias desidrogenases do Ciclo do Ácido Cítrico.

26. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs Saldo energético 26

27. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs Interrelações 27

28. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs 28

29. Cadeia Respiratória A cadeia transportadora de elétrons consiste é uma série de complexos de proteínas e moléculas transportadoras localizadas na membrana interna das mitocôndrias, que desempenha um papel crucial na produção de A T P ; Esse processo é a etapa final da respiração celular e é onde a maior parte do ATP é gerada; Pode ser dividida em várias etapas que envolvem a transferência de elétrons e o bombeamento de prótons, culminando na síntese de ATP através da fosforilação oxidativa. 29

30. Cadeia Respiratória Componentes A cadeia transportadora de elétrons é composta por quatro complexos principais e duas moléculas móveis que facilitam a transferência de elétrons entre esses complexos: Complexo I (NADH desidrogenase) : Este complexo aceita elétrons do NADH, uma molécula produzida durante o ciclo de Krebs. Os elétrons são transferidos para a ubiquinona (CoQ) enquanto os prótons são bombeados do interior da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar; Complexo II (succinato desidrogenase) : Este complexo recebe elétrons do FADH2, que também é gerado durante o ciclo de Krebs. Embora não bombeie prótons, ele transfere os elétrons para a CoQ, que os leva ao Complexo III; Complexo III (citocromo bc1) : Em seguida, o citocromo bc1 recebe elétrons da CoQ e os transfere para a citocromo c, uma pequena proteína solúvel que transporta os elétrons até o Complexo IV. Durante essa transferência, mais prótons são bombeados para o espaço intermembranar; Complexo IV (citocromo c oxidase) : Por fim, o complexo IV transfere elétrons da citocromo c para o oxigênio molecular, que é o aceptor final de elétrons na cadeia. O oxigênio é reduzido para formar água (H 2 O). Este complexo também bombeia prótons para o espaço intermembranar. 30

31. Cadeia Respiratória Componentes 31

32. Cadeia Respiratória Complexo I 32

33. Cadeia Respiratória Complexo I – Proteínas Fe-S 33

34. Cadeia Respiratória Estrutura do Citocromo 34

35. Cadeia Respiratória Fluxo de elétrons 35

36. Cadeia Respiratória Fluxo de elétrons 36

37. Cadeia Respiratória A TP s in t ase 37

38. Cadeia Respiratória A TP s in t ase 38

39. Cadeia Respiratória Espécies reativas de oxigênio 39

40. Cadeia Respiratória Substâncias desacopladoras da CR Substâncias que “desmancham” o gradiente eletroquímico 40 2,4-di n itrof e no l : ác i d o fraco (perde os próton s ) hi d rofóbico (s e d ifunde através da membrana plasmática) Usado em síntese orgânica, fabricação de pesticidas e explosivos, revelador de filmes fotográficos.

41. Cadeia Respiratória Substâncias desacopladoras da CR 41 Tecido adiposo marrom → termogenina (proteína desacopladora)

42. Cadeia Respiratória Inibidores da CR 42 Ação da ROTENONA sobre o complexo I ROTENONA: pesticida, inseticida e piscicida Azadirachta indica A. Juss “Neem”

43. Cadeia Respiratória Inibidores da CR Antimicina A (antibiótico): Produzido por Streptomyces é usado como fungicida, inseticida, pesticida Complexo III 43

44. Cadeia Respiratória Inibidores da CR Bloqueadores no complexo IV: Cianeto ( - C N ) Monóxido de carbono (CO) Azida 44

45. Cadeia Respiratória Inibidores da síntese de ATP Oligomicina (antibiótico): se liga a porção Fo e bloqueia a passagem dos prótons na no poro, inibindo a síntese de ATP. 45

46. Dúvidas? 46

47. Obrigado!! Pro f . M e . A lex José Si l veira Fi l ho [email protected] 47