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ISCIPLINA: Bioquímica II – CURSO de Ciências Biologicas
Turma: 4ºA1 /Memorial/V.Maria - 2º Semestre/2012
AULA 04 – Glicólise aeróbica: Descarboxilação do piruvato e Ciclo de Krebs
Tópicos da aula:

Balanço energético da respiração celular aerobica
Descarboxilação do piruvato em um processo aeróbico
Ciclo de Krebs (Função, mecanismo e regulação)
Roteiro de Estudos:
1. Descreva de forma sucinta as cinco etapas da descarboxilação do piruvato em acetilCoA.
Em relação a descarboxilação oxidativa do piruvato, responda:
2. Neste processo ocorre produção de ATP. Explique.
3. Quem realiza a redução do NAD . Equacione a reação.
4. Qual o papel da vitamina B1 neste processo.
Em relação ao ciclo de Krebs, responda:
5. Onde ocorre e sua principal função.
6. Quem é o aceptor da acetilCoA? Explique.
7. Equacione a 1º reação do ciclo, explicando a importância da enzima citrato sintetase.
8. Equacione o balanço energético global da glicose aerobica até CO e H O
+
2
2
9. Comparar a energia armazenada (ATP) pela oxidação celular de 1,0 mol de glicose até CO e H O,
com a energia liberada pela oxidação calorimétrica (-2840 kJmol/mol) e calcular o rendimento
energético (percentagem de energia armazenada).
10. Qual a importância das reações anapleróticas para a regulação do ciclo do ácido cítrico?
11 . Comente as principais funções anabólicas do ciclo de krebs
12. Como os átomos de carbono provenientes de aminoácidos, carboidratos e ácidos graxos entram
no ciclo de krebs?
13. Nas LACUNAS 1-10, preencha os espaços com os nomes dos intermediários do Ciclo de Krebs ou
Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos, ou Ciclo do Citrato, que faltam no diagrama.
2
2
GABARITO DE ALGUMAS QUESTÕES DO ROTEIRO
4 – A vitamina B1 - Tiamina - participa na primeira etapa da produção de acetil CoA que envolve a
descarboxilação oxidativa do piruvato, o qual reage com uma timina fosfato (TPP) ligada a enzima
piruvato desidrogenase. O CO2 é liberado e o acetil liga-se a vit. B1 como um grupo hidroxietila, que
numa segunda fase é transferido da vitamina B1 para o ácido lipóico da diidroxilipoil-transacetilase.
5 – Nas mitocôndrias.
Uma das funções primordiais do ciclo é gerar equivalentes redutores que são
empregados na produção de energia como ATP na cadeia respiratória. Nas reações enzimáticas do
ciclo tricarboxílico, a introdução de unidade de 2 carbonos no ciclo - o acetil CoA - produz , após uma
volta completa, 2 CO2, 1 ligação fosfato de alta energia (GTP), 4 equivalentes redutores (3 NADH e 1
FADH2). A partir do GTP, numa fosforilação a nível do substrato é convertido em ATP: GTP + ADP 
GDP + ATP
A completa oxidação do grupo acetil produz de 10 a 12 ATP (dependo do tipo de célula)
7 - Temos na fase inicial do ciclo do ácido tricarboxílico a condensação do acetil CoA com o oxaloacetato
para formação de citrato e coenzima A, em reação irreversível catalisada pela citrato sintetase. A
condensação aldólica ocorre entre o grupo metílico da acetil CoA e o grupo carboxílico do oxaloacetato,
com hidrólise da ligação tioéster e a produção de coenzima A livre. A enzima é inibida pelo ATP, NADH,
succinil CoA e ésteres acil CoA graxos. A velocidade da reação é determinada pela disponibilidade de
acetil CoA e oxaloacetato. O citrato resultante age como regulador em outras vias metabólicas e como
fonte de carbono e os equivalentes redutores e os equivalentes redutores para vários processos de
síntese.
8Mecanismo de reação
Fosforilação da D-glicose (glicose glicose-6P)
Fosforilação da D-frutose 6-fosfato
2 (gliceraldeido-3-P  1,3-difosfoglicerato ) (2NAD+  2NADH)
2 (1,3-difosfoglicerato  3-fosfoglicerato)
2 (fosfoenolpiruvato  piruvato)
2 (piruvato acetil CoA + CO2) (2NAD+  2NADH)
2 (acetilCoA  CO2 + H2O) (3NAD+  3NADH)/ (FAD+  FADH2) (GTP)
9ATP
Saldo de ATP
- ATP
- ATP
+ 5 ATP
+ 2 ATP
+ 2 ATP
+5 ATP
+10 ATP=32ATPs
C6H12O6 + 6 O2 + 32 ADP ===> 6 CO2 + 6 H2O + 32
(6glicose  6CO2 + 6 H2O) energia dissipada G =2840 kJ/mol
(32 ADP  32 ATP ) energia armazenada G = 992 kJ/mol
armazenada
Saldo 35 % de energia
11 -O fluxo de metabólitos através do ciclo do ácido cítrico está sob regulação estrita, porém não
complexa. Três fatores governam a velocidade do fluxo através do ciclo: disponibilidade de substratos,
inibição por acúmulos de produtos e inibição alostérica retroativas das primeiras enzimas da via pelos
últimos intermediários. No ciclo, três passos são altamente exergônicos; aqueles catalisados pela citrato
sintase, isocitrato desidrogenase e a-cetoglutarato desidrogenase. Sob determinadas circunstâncias,
cada um deles pode se tornar o passo limitante da velocidade global . A disponibilidade de substratos
para a citrato sintase varia com as condições metabólicas e algumas vezes limita a velocidade de
formação do citrato. O NADH, um produto do oxidação do citrato e do a-cetoglutarato, acumula-se sob
determinadas condições, e quando a relação [NADH]/[NAD+] torna-se grande, as duas reações de
desidrogenaçào são severamente inibidas pela lei da ação das massas. De forma similar, a reação da
malato desidrogenase está essencialmente em equilíbrio na célula , e quando [NADH] é grande, a
concentração de oxaloacetato é pequena, desacelerando o primeiro passo do ciclo: a succinil-CoA inibe
a a-cetoglutarato desidrogenase (e também a citrato sintase); o citrato bloqueia a citrato sintase;
enquanto o produto final, ATP, inibe ambas: a citrato sintase e a isocitrato desidrogenase. A inibição da
citrato sintase é aliviada pelo ADP, um ativador alostérico desta enzima. Os íons cálcio , que nos
músculos dos vertebrados dão sinal para contração e o aumento da demanda por ATP, ativam ambas
as enzimas, isocitrato desidrogenase e a-cetoglutarato desidrogenase, assim como o complexo da
piruvato desidrogenase. Brevemente as concentrações de substratos e intermediários do ciclo do ácido
cítrico regulam o fluxo através desta via em uma velocidade que fornece concentrações ótimas de ATP
e
NADH.
13- piruvato ,isocitrato,CO2 + NADH ,alfa-cetoglutarato + CoA-SH,,CO2 + NADH,succinil-CoA
+ GDP ,succinato + GTP ,FADH2 ,NADH ,oxaloacetato
Obs: Todas as notas de aula cedidas pelo professor devem ser utilizadas APENAS como
ORIENTAÇÃO para uma pesquisa mais detalhada, de acordo à Bibliografia indicada, para
cada aula ministrada.
Profª MsC Gisele Ribeiro Felix
1 – Descarboxilação do piruvato

O piruvato, em condições aeróbias, será desidrogenado e descarboxilado, originando
o grupo acetil da acetil-CoA e dióxido de carbono, que irá posteriormente entrar
no ciclo de Krebs. Esta descarboxilação oxidativa é catalisada pelo complexo piruvatodesidrogenase

Complexo piruvato desidrogenase - matriz das mitocôndrias nas células eucariontes
e citoplasma nas células procariontes (elevadas concentrações no músculo cardíaco e
rim). Constituído:

Enzimas distintas - E1 (piruvato desidrogenase), E2 (dihidrolipoilo transacetilase) e
E3 (dihidrolipoilo desidrogenase)
Coenzimas: tiamina pirofosfato (TPP), flavina adenina dinucleótido (FAD),

Coenzima A (CoA), nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) e Lipoato. São
também componentes vitais deste sistema em cada um destes grupos prostéticos
as vitaminas tiamina (no TPP), riboflavina (no FAD), niacina (no NAD) e
pantotenato (na CoA).


- Mecanismo da descarboxilação
1º Passo; Descarboxilação do piruvato pelo TPP da enzima E1, formando-se
hidroxietilo TPP e CO2.

2º Passo; Oxidação do grupo hidroxietilo a acetato que se liga a um dos grupos tiol
do lipoato E2, ficando o outro reduzido a SH, liberando a enzima E1.

3º Passo; O lipoato transporta então o acetato até à coenzima A, ligando-se este
ao grupo tiol desta coenzima e retornando a forma E2(reduzida)

4º Passo; Reoxidação dos grupos tiol do lipoato E2,, para iniciar nova ronda de
oxidação do piruvato. Esta reoxidação dos grupos tiol dá-se por redução do FAD a
FADH2 (presente na E3)

5º Passo; O FADH2 da E3 oxida o NAD+ á NADH liberando a produção da acetilCoA.

A reação de oxidação do piruvato é ativada em situações de maior exigência
energética, encaminhando mais acetil-CoA para o Ciclo de Krebs. (2 mols de piruvato
produzem 2 mols de NADH – 5 mols de ATP)

CICLO DE KREBS

2.1 – Historico


Em 1937 Hans Krebs propos o ciclo do acido tricarboxilico (1º estagio do catabolismo celular
com a produção de acetilCoA)

Em 1948 – Albert Lehninger descobriu que o ciclo de krebs ocorria na matriz mitocondrial (
Degradação da acetilCoA)
Importância: Seqüência cíclica de reações enzimáticas, que é executada na matriz mitocondrial dos
eucariontes e no citoplasma dos procariontes com a finalidade de fornecer substratos que serão
desidrogenados e descaboxilados. O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica.
Desidrogenação - ativação da cadeia respiratória - síntese de H O e ATP (armazena energia liberada)
2
Descarboxilação - liberação de CO - principal metabólito do ciclo de Krebs.
2
2.2 -Mecanismo enzimático
1º Etapa: O inicio do ciclo de krebs começa com a entrada de acetil-coA para dentro da mitocôndria,
que se condensa com o oxaloacetato através de uma enzima chamada de citrato sintetase, formando
citrato e água. A hidrólise do tioéster intermediário de alta energia faz com que a reação seja
altamente exergônica neste sentido. (G = – 32 kJmol).
2º Etapa: O citrato é isomerizado em isocitrato pela enzima cis-aconitase (uma hidratase).. (G =
13,3kJmol)
3º Etapa: A isocitrato desidrogenase catalisa a descarboxilação oxidativa do isocitrato para formar
o alfa-cetoglutarato, CO e NADH. . (G = – 20,9 kJmol)
2
4º Etapa: O O ...
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