Fosforilação Oxidativa em Biologia

Um conjunto interligado de reações químicas que ocorrem nas células para manter a vida, incluindo a produção de energia e a síntese de moléculas.

O processo de conversão de piruvato em etanol e dióxido de carbono.

Reações que degradam moléculas grandes para produzir energia e poder redutor.

Reação que ocorre na fermentação alcoólica, onde a enzima álcool desidrogenase catalisa a conversão de piruvato em etanol, NADH em NAD+ e liberta dióxido de carbono.

A glicólise é uma via metabólica que serve como base para muitas outras vias bioquímicas, como a fermentação alcoólica.

Reações que utilizam energia e poder redutor para construir moléculas complexas.

O estado de equilíbrio dinâmico em que as taxas de síntese e utilização de metabolitos são iguais.

O etanol pode ser tóxico para o organismo, principalmente por afetar a razão NAD+/NADH, a glicólise e a gluconeogénese.

O ciclo do ácido cítrico é uma via metabólica que transforma Acetil CoA em CO2, ATP, NADH e FADH2.

A energia livre relacionada a uma reação química que indica a espontaneidade ou não-espontaneidade da reação.

Uma enzima que controla a velocidade da glicólise através da regulação alostérica (ativação ou inibição) por múltiplos metabolitos.

A etapa inicial do ciclo do ácido cítrico onde o Acetil coA é formado a partir do piruvato com a ajuda de enzimas e cofatores.

A etapa 1 do ciclo do ácido cítrico envolve uma série de reações catalisadas por enzimas, com a participação de cofactores para gerar Acetil CoA e CO2.

Um efetor alostérico da PFK-1 que aumenta a sua afinidade pela Frutose-6-P e diminui o efeito inibitório do ATP, ativando assim a glicólise.

Um processo em que o aumento de uma molécula (ex.: Frutose-6-P) leva à ativação da produção de uma outra molécula (ex.: F-2,6-BP) que ativa a mesma via (ex.: glicólise).

A estequiometria do ciclo do ácido cítrico demonstra os produtos e reagentes envolvidos na reação, mostrados numa proporção específica.

O ciclo do ácido cítrico tem uma natureza anfibólica, atuando tanto no catabolismo quanto no anabolismo.

Uma enzima que catalisa a primeira etapa da glicólise, que é a fosforilação da glicose em glicose 6-fosfato.

A etapa do ciclo do ácido cítrico onde o citrato é convertido em isocitrato.

Uma enzima que catalisa a última etapa da glicólise, que converte fosfoenolpiruvato (PEP) em piruvato, produzindo ATP.

A fosforilação oxidativa é um processo que produz ATP (adenosina trifosfato), a principal fonte de energia das células. É constituída por duas etapas principais: a transferência de elétrons através de uma cadeia de transporte de elétrons e a fosforilação do ADP (adenosina difosfato) a ATP.

A velocidade da fosforilação oxidativa é determinada pela quantidade de ADP disponível. Quando há mais ADP, a velocidade aumenta, pois a célula precisa gerar mais ATP. Quando o ADP é esgotado, a velocidade diminui.

A fosforilação oxidativa depende da presença de NADH, O2, ADP e Pi (fosfato inorgânico). O NADH é um coenzima que fornece os elétrons para a cadeia de transporte de elétrons. O O2 é o aceptor final dos elétrons, sendo reduzido a água. O ADP e o Pi são os substratos necessários para a produção de ATP.

O transporte de elétrons através da cadeia de transporte de elétrons é acoplado à translocação de íons H+ (prótons) através da membrana mitocondrial interna. Este movimento de prótons cria um gradiente de pH, que é utilizado pela ATP sintase para produzir ATP.

A fosforilação oxidativa é um processo muito eficiente, capaz de produzir até 38 moléculas de ATP por molécula de glicose. É essencial para o metabolismo celular, fornecendo energia para todas as atividades celulares.

O Ciclo do Ácido Cítrico é uma via metabólica que desempenha um papel fundamental no catabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas. O ciclo é dividido em duas vias: (i) a via catabólica produz ATP e (ii) a via anabólica produz intermediários para outras vias metabólicas. Devido à natureza dupla, o ciclo do ácido cítrico é considerado uma via anfibólica.

Reações anapleróticas são reações que repõem intermediários do Ciclo do Ácido Cítrico. Essas reações são essenciais para manter o ciclo funcionando adequadamente. Uma reação anaplerótica importante é a conversão de piruvato em oxaloacetato, catalisada pela enzima piruvato carboxilase.

O Complexo da Piruvato Desidrogenase (CPD) é um conjunto de enzimas que catalisa a conversão de piruvato em acetil-CoA, o principal substrato do Ciclo do Ácido Cítrico. A atividade do CPD é regulada por vários fatores, incluindo a disponibilidade de ATP.

O Ciclo do Ácido Cítrico é regulado por vários fatores, incluindo a disponibilidade de intermediários do ciclo, a concentração de ATP e a ação de enzimas regulatórias. As principais enzimas regulatórias são: citrato sintase, isocitrato desidrogenase e α-cetoglutarato desidrogenase.

A fosforilação oxidativa é a principal via de produção de ATP em organismos aeróbios. O processo envolve a transferência de elétrons do NADH e FADH2 para o oxigênio através de uma cadeia de transportadores de elétrons na membrana interna da mitocôndria.

A fosforilação oxidativa é acoplada à criação de um gradiente de prótons através da membrana interna da mitocôndria, gerando energia para a produção de ATP. Essa diferença de concentração de prótons é conhecida como força próton-motriz.

O NADH produzido no citosol não pode cruzar a membrana interna da mitocôndria diretamente. Para que sua energia seja utilizada na fosforilação oxidativa, o NADH deve ser transportado para a matriz mitocondrial por mecanismos como a lançadeira de malato-aspartato ou a lançadeira de glicerol-fosfato.

A atividade da cadeia de transporte de elétrons pode ser inibida por algumas substâncias químicas. Inibidores como cianeto, monóxido de carbono e azida bloqueiam o fluxo de elétrons na cadeia respiratória, interrompendo a produção de ATP.

A teoria quimiosmótica propõe que o transporte de elétrons na cadeia respiratória é acoplado à geração de um gradiente eletroquímico de prótons através da membrana interna da mitocôndria. Esse gradiente é então utilizado para a síntese de ATP pela ATP sintase.

A fosforilação oxidativa é um processo altamente eficiente que produz a maior parte do ATP em organismos aeróbios. O processo é regulado por fatores como a disponibilidade de substratos, o estado de oxidação-redução da cadeia respiratória e a concentração de ATP.