Ciclo de Krebs e Fosforilação Oxidativa: Resumo Completo

Resumo - Ciclo do Ácido Cítrico (Ciclo de Krebs)

1. Os organismos aeróbicos empregam o oxigênio para gerar energia a partir de combustíveis metabólicos por vias bioquímicas: ciclo do ácido cítrico, cadeia mitocondrial transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa.
2. O ciclo do ácido cítrico é uma série de oito reações sucessivas que oxidam completamente substratos orgânicos, como carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos para formar CO₂, H₂O e coenzimas reduzidas NADH e FADH₂. O piruvato, produto da via glicolítica, é convertido a acetil-CoA, o substrato para o ciclo do ácido cítrico.
3. Os grupos acetila entram no ciclo do ácido cítrico como acetil-CoA, produzidos a partir do piruvato por meio do complexo multienzimático da piruvato-desidrogenase, que contém três enzimas e cinco coenzimas.
4. Além do papel gerador de energia, o ciclo do ácido cítrico também exerce importantes papéis na biossíntese de glicose (gliconeogênese), de aminoácidos, de bases nucleotídicas e de grupos heme.
5. O ciclo do glioxilato, encontrado em alguns vegetais e fungos, é uma versão modificada do ciclo do ácido cítrico no qual moléculas de dois carbonos, como o acetato, são convertidas em precursores da glicose.

Resumo - Fosforilação Oxidativa

1. A maioria das reações que captam ou liberam energia são reações de oxidação-redução. Nessas reações, os elétrons são transferidos entre o doador de elétrons (agente redutor) e o aceptor de elétrons (agente oxidante). Em algumas reações, somente os elétrons são transferidos; em outras, tanto os elétrons como os prótons são transferidos. A tendência de um par redox conjugado em perder um elétron é chamada de potencial redox. Os elétrons fluem espontaneamente do par redox eletronegativo para o mais positivo. Nas reações redox favoráveis, o ΔE°’ é positivo e o ΔG°’ é negativo.
2. O oxigênio é empregado pelos organismos aeróbicos como aceptor terminal de elétrons na geração de energia. Várias propriedades físicas e químicas o tornam capaz desse papel. Além de sua disponibilidade, o oxigênio difunde-se facilmente através das membranas celulares e aceita elétrons com facilidade.
3. As moléculas de NADH e FADH₂ produzidas na glicólise, β-oxidação dos ácidos graxos, oxidação de alguns aminoácidos e ciclo do ácido cítrico geram energia na cadeia mitocondrial transportadora de elétrons. A via consiste em uma série de carreadores redox que recebem elétrons do NADH e FADH₂. No final do caminho, os elétrons, juntamente com os prótons, são doados para o oxigênio para formar H₂O.
4. Durante a oxidação de NADH, existem três etapas nas quais a energia liberada é suficiente para sintetizar ATP. São elas: as etapas I, III e IV.
5. A fosforilação oxidativa é o mecanismo no qual o transporte de elétrons está acoplado à síntese de ATP. De acordo com a teoria quimiosmótica, a criação de um gradiente de prótons que acompanha o transporte de elétrons está acoplada à síntese de ATP.
6. A completa oxidação de uma molécula de glicose resulta na síntese de 29,5 a 31 ATP, dependendo do circuito (lançadeira) de elétrons utilizado: o circuito glicerol-fosfato ou o circuito malato-aspartato, para transferir os elétrons do NADH citoplasmático para a cadeia mitocondrial transportadora de elétrons.
7. O uso de oxigênio pelos organismos aeróbicos relaciona-se com a produção de ROS (espécies reativas de oxigênio). O ROS é formado porque as moléculas de dirradical de oxigênio aceitam um elétron por vez. Exemplos de ROS incluem o radical superóxido, peróxido de hidrogênio, radical hidroxila e oxigênio singleto (singlet oxygen). O risco da presença de elevado conteúdo de ROS é mantido ao mínimo por mecanismos celulares de defesa antioxidante.