Cláudio Góes

Cláudio Góes
Glicose (6C)
C6H12O6
ATP
ATP
1. Duas Moléculas de ATP são utilizadas
para ativar uma molécula de glicose e
ativar a reação.
ADP
ADP
2. A molécula de glicose ativada pelo
P - 6C - P
ATP divide-se em duas moléculas de três
carbonos.
3C - P
3C - P
ADP
ADP
ATP
ATP
P - 3C
liberadas recuperando as
P – 3C
duas usadas no início.
ADP
ADP
ATP
3. Duas moléculas de ATP são
3C - PIRUVATO
3C - PIRUVATO
ATP
4. Liberação de moléculas de
ATP e formação de piruvato
● A glicólise inicia o metabolismo da glicose em todas as células e produz duas moléculas de piruvato
constituído de três átomos de carbono.
● A via glicolítica é de ocorrência universal no mundo vivo. Podemos concluir, a partir daí, que, se
tanto procariotos quanto eucariotos desenvolvem essa via metabólica é porque um aparato celular
básico é suficiente para atender às demandas do processo, ou seja, o desenvolvimento de um
sistema de endomembranas – importante marco evolutivo que distingue células procarióticas das
eucarióticas – não representa um requisito essencial para iniciar o processo de formação do
piruvato e os produtos residuais dele derivados como o etano e o ácido lático.
● Na glicólise, uma pequena quantidade de energia armazenada na glicose é capturada em formas
utilizáveis.
● A respiração celular utiliza O2 (portanto, é aeróbia) do ambiente e converte completamente cada
molécula de piruvato em três moléculas de CO2, através de um conjunto de rotas metabólicas.
Nesse processo, uma grande parte da energia armazenada nas ligações covalentes de piruvato é
liberada e transferida ADP e fosfato para formar ATP.
● A fermentação não envolve O2 (portanto, é anaeróbia). A fermentação converte piruvato em ácido
lático ou álcool etil (etanol), que são moléculas ainda relativamente ricas em energia. Por ser
incompleta a decomposição da glicose, muito menos energia é liberada através da fermentação do
que pela respiração celular.
1
Cláudio Góes
Os três processos de extrair energia de células podem ser
divididos em diferentes rotas bioquímicas:


Quando O2 está disponível como aceptor final de
elétron, operam quatro rotas. A glicólise ocorre
primeiro e é seguida pelas três rotas de respiração
celular: a oxidação do piruvato, o ciclo do ácido
cítrico e a cadeia respiratória.
Quando O2 não está disponível, a oxidação do
piruvato, o ciclo do ácido cítrico e a cadeia
respiratória não funcionam, e a fermentação é
adicionada à rota glicolítica.
Essas cinco rotas químicas têm localizações diferentes na
célula. As figuras a seguir (Fig. 2 e Fig.3) representam
resumidamente os reagentes iniciais e os produtos dessas
rotas.
Em procariotos, as enzimas usadas na glicólise, na
fermentação e no ciclo do ácido cítrico são solúveis no
citosol. As enzimas envolvidas na oxidação do piruvato e na
cadeia respiratória estão associadas à superfície interna da
membrana plasmática ou a elaborações voltadas para o
interior daquela membrana.
Fig.2
Fig.1
Em eucariotos, a glicólise e a fermentação
ocorrem no citoplasma, externamente às
mitocôndrias. As outras, por outro lado, estão
associadas às mitocôndrias. A oxidação do
piruvato e a cadeia respiratória associam-se à
membrana interna das mitocôndrias, onde estão
ligadas suas enzimas. As enzimas e as reações do
ciclo do ácido cítrico são encontradas na matriz
mitocondrial.
Fig.3
2
Cláudio Góes
A glicólise inicia a degradação da glicose. Ela é uma
sequência de 10 reações químicas separadas em que a
glicose é incompletamente oxidada, resultando na
formação de piruvato. Apresenta uma etapa oxidativa,
na qual o transportador de elétron NAD+ torna-se
reduzido, adquirindo elétrons. Os produtos principais
da glicólise são ATP, piruvato e os elétrons obtidos
por NAD. O piruvato e os elétrons serão processados
posteriormente.
A respiração celular se desenvolve quando o O2 está
disponível, rendendo CO2 e H2O como produtos. Ela
está constituída de três rotas: a oxidação do piruvato,
o ciclo do ácido cítrico e a cadeia respiratória.
Na oxidação do piruvato, o produto final da glicólise
(piruvato) é oxidado a acetato, que é ativado pela
adição de uma coenzima e, mais adiante,
metabolizado pelo ciclo do ácido cítrico.
O ciclo do ácido cítrico é uma série cíclica de reações,
na qual o acetato torna-se completamente oxidado,
formando CO2 e transferindo elétrons (juntamente
com os seus núcleos de hidrogênio) para moléculas
transportadoras. O ciclo do ácido cítrico produz muito
mais elétrons do que a glicólise, o que, em última
análise, significa uma maior produção de ATP.
Quando ele reage com O2, uma grande quantidade de
energia livre é desprendida; melhor ainda, o “resíduo”
resultante dessa reação – a água- não é tóxico para o
ambiente ou para qualquer organismo que o produz.
A transferência de elétrons ao longo da cadeia
respiratória aciona o transporte ativo de íons
hidrogênio (prótons) da matriz mitocondrial para o
espaço entre as suas membranas interna e externa. O
transporte ativo estabelece um desequilíbrio de
concentração e carga através da membrana. Tais
desequilíbrios representam energia potencial. Essa
energia é recapturada, pela difusão subseqüente de
prótons, de volta à matriz, que está ligada à síntese de
ATP a partir de ADP e Pi.
ATP
NAD
NADH
Ácido
lático 3 C
Piruvato (3 C)
Glicose (6 C)
C6H12O 6
Ácido
lático 3 C
Piruvato (3 C)
NADH
Na glicólise, na oxidação do piruvato e no ciclo do
ácido cítrico, os transportadores de elétrons NAD+ e
FAD tornam-se reduzidos e obtêm átomos de
hidrogênio. Concluídas essas rotas, a energia presente
originalmente nas ligações covalentes de glicose
torna-se associada a formas reduzidas desses
transportadores (NADH+H+ e FADH2).
NAD
ATP
ATP
A quarta rota extratora de energia para células
aeróbias é a cadeia respiratória, que libera energia do
NADH+H+ reduzido, de tal modo que pode ser usada
para formar ATP. Essa rota consiste de uma série de
reações redox, em que os elétrons derivados de
átomos de hidrogênio são transpostos de um tipo de
transportador a outro e finalmente podem reagir com
O2 para produzir água. O hidrogênio é um importante
combustível.
NAD
NADH
Álcool
etílico 3 C
Piruvato (3 C)
CO2
Glicose (6 C)
C6 H12O6
CO2
Piruvato (3 C)
Álcool
etílico 3 C
NADH
ATP
NAD
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CITOPLASMA
MITOCÔNDRIA
Glicose
(C6H12O6
2 CO2
Piruvato
(3 C)
4 CO2
Ciclo
de
Krebs
Saldo de 2 ATP
CADEIA
RESPIRATÓRIA
H2
6 O2
2 ATP
Saldo de 32 ou 34 ATPs
6 H2O
FASE AERÓBIA
FASE ANAERÓBIA
Citosol
6 O2
Glicose (6 C)
C6H12O6
1 ATP
1 ATP
32 ou 34
ATP
4 CO2
Piruvato (3 C)
6 H 2O
2 ATP
Piruvato (3 C)
2 CO2
6 NADH
2 NADH
Mitocôndria
2 FADH
2 acetil-CoA
(2 C)
Total:
10 NADH
2 FADH2
Ciclo de
Krebs
Crista mitocondrial
4