Bioquímica: Regulação Metabólica e Produção de ATP

Prostaglandinas e Proteção Gástrica

• A prostaglandina estimula a produção de um muco protetor, protegendo a parede do estômago do suco gástrico.
• Quando os anti-inflamatórios inibem a ciclooxigenase (COX), a formação de prostaglandina é bloqueada.
• Devido a essa inibição, o muco protetor não é produzido, podendo causar úlceras pépticas.

Regulação da Isocitrato Desidrogenase

Análise da velocidade de reação catalisada:

1. A enzima que catalisa é a Isocitrato Desidrogenase, pertencente ao Ciclo de Krebs.
2. É regulada por NADH e ATP. A enzima é inibida pelo acúmulo destes produtos, pois a reação de isocitrato forma alfa-cetoglutarato e NADH (além de ATP ser gerado posteriormente). O acúmulo de ATP e NADH inibe esta enzima. Para reverter a inibição e aumentar a atividade, é utilizado ADP.
3. Quanto maior a concentração de ADP, as reações são estimuladas para formar ATP, e o Km (constante de Michaelis) será menor (maior afinidade). Se houver muito ATP, a reação será inibida e o Km aumentará, diminuindo a afinidade da reação.

Efeitos na Fosforilação Oxidativa

1. Adição de ADP e Pi: Após a adição de ADP e Pi (fosfato inorgânico), os prótons (H+) liberados pelos complexos da matriz mitocondrial entram na membrana interna pela ATP Sintase. Ao girar, a ATP Sintase forma ATP a partir de H+, ADP e Pi. Como o O₂ é o aceptor final de elétrons da Cadeia Respiratória, a formação de ATP faz com que o fluxo de elétrons para a matriz mitocondrial aumente para manter o gradiente eletroquímico. Consequentemente, mais elétrons serão captados pelo O₂, aumentando o seu consumo.
2. Efeito do FCCP (Desacoplador): Como o FCCP é um agente desacoplador, a síntese de ATP não ocorreria, pois os íons H+ passariam pelo desacoplador (ligado à matriz mitocondrial) devido ao gradiente eletroquímico, e não passariam pela ATP Sintase. No entanto, haveria um aumento no consumo de oxigênio, pois a Cadeia Respiratória precisaria captar muito mais elétrons devido à grande quantidade de H+ no espaço intermembrana.

Conservação de Energia e Carga Energética

1. A energia do piruvato é conservada através de NADH, FADH₂ reduzidos e ATP.
2. Quanto menor a carga energética, maior é a produção de isocitrato. O ADP estimula e o ATP inibe. Se há muito ADP, a curva de velocidade é maior, pois a carga energética é baixa, resultando em alta velocidade e afinidade. Se há muito ATP, a curva diminui, pois a carga energética e a energia são altas.

Mecanismos da ATP Sintase e Desacopladores

1. Pelo bombeamento de H+, a diferença de potencial gera um gradiente na membrana mitocondrial, onde a ATP Sintase funciona como um canal, desfazendo o gradiente e utilizando essa energia para sintetizar ATP.
2. A ATP Sintase utiliza o gradiente de prótons. O aceptor final de elétrons é o O₂.
3. O consumo de O₂ aumenta, pois a síntese de ATP não é necessária para a Cadeia Respiratória funcionar (o fluxo de elétrons continua). O DNP (desacoplador) aumenta o consumo de glicose porque estimula o fluxo de prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermembrana.

Efeitos de Desacopladores e Inibidores

• O DNP estimula o fluxo de prótons, aumentando o consumo de glicose para aumentar o aporte de prótons.
• A Oligomicina inibe a ATP Sintase, impedindo a formação de ATP. Isso diminui o consumo de O₂ e, consequentemente, o uso de glicose.

Bioenergética e ATP

• O ATP é hidrolisado quando o corpo necessita de energia. Se há alto consumo de ATP no metabolismo, a concentração de ADP aumenta, impulsionando as reações de Glicólise e Ciclo de Krebs para formar mais ATP (compensação). A síntese de ATP ocorre quando a força próton-motriz é alta.
• Uma reação só pode ocorrer espontaneamente se ΔG (variação de energia livre) for negativa.
  • ΔG > 0 (+): Absorção de energia (reação endergônica, consome energia).
  • ΔG < 0 (-): Liberação de energia (reação exergônica, libera energia).
• O ATP é rico em energia devido ao seu trifosfato conter duas ligações de anidrido fosfórico. A hidrólise do ATP é termodinamicamente favorável, tornando-o um bom agente acoplador de energia.

Compostos de Alta Energia

O ATP não é o único composto com alto potencial de transferência de fosforila. Outros compostos, como:

• Fosfoenolpiruvato (PEP)
• 1,3-Bifosfoglicerato (1,3-BPG)
• Creatina Fosfato

possuem um potencial de fosforila maior do que o ATP e podem, portanto, transferir sua fosforila para o ADP, formando ATP.

O Ciclo de Krebs (CK)

O Ciclo de Krebs (CK) é uma via metabólica para a qual convergem várias outras vias. Aminoácidos, ácidos graxos e carboidratos podem ser convertidos à molécula Acetil-CoA, que inicia o ciclo. Como a molécula de glicose é completamente degradada, o CK é considerado uma via catabólica.

Etapas do Ciclo de Krebs

1. Etapa 1 (R1 e R2): Síntese e Modificação do Citrato. Compostos com 4 carbonos (4C) são convertidos em 6 carbonos (6C), iniciando o ciclo.
2. Etapa 2 (R3 e R4): Dupla Descarboxilação. Compostos com 6C são convertidos em 5C e depois em 4C, finalizando a degradação do remanescente da glicose.
3. Etapa 3 (R5 a R8): Regeneração do Oxaloacetato. Compostos com 4C são regenerados, permitindo o reinício do ciclo.