Ciclo de Krebs / ácido cítrico

RKA - Sabemos que, se começamos com uma molécula de glicose, que é uma molécula com 6 carbonos (uma molécula 6 carbono) e que, dividida ao meio pela glicólise, termina em 2 ácidos pirúvicos (ou 2 moléculas de piruvato).... a glicólise literalmente a divide ao meio (ela lisa a glicose)... vamos acabar com 2 piruvatos (ou ácidos pirúvicos), e estas são moléculas 3 carbono. Existem, obviamente, muitas outras coisas acontecendo nos carbonos. Vocês viram isso no passado, e poderiam procurar essas estruturas químicas na internet, ou na Wikipedia, e vê-las em detalhes. A glicose foi quebrada, foi cortada ao meio; e isso é o que acontece na glicólise. E isso aconteceu na ausência de oxigênio, ou não necessariamente, (isso pode acontecer na presença ou na ausência de oxigênio; não precisa de oxigênio). e nós temos uma recompensa de 2 ATPs. Eu sempre digo "recompensa" porque lembrem-se: ele usou 2 ATPs como investimento e, em seguida, produziu 4. Na verdade, ele produziu 4 usando 2, e deu-nos 2 ATPs. Ele também produziu 2 NADH. Isso é o que temos da glicólise. Assim, você pode visualizar isso um pouco melhor. Vou desenhar uma célula aqui. Vou desenhá-la aqui embaixo... digamos que eu tenha uma célula. Aqui está a sua membrana externa; aqui o seu núcleo, estamos lidando com uma célula eucarionte (que não tem que ser o caso); tem o DNA no estado de cromatina espalhada assim. E, em seguida, temos mitocôndrias. Há uma razão pela qual as pessoas as chamam de centros de energia da célula. Veremos isso já, já. Então, existe a mitocôndria. Ela tem uma membrana externa e uma membrana interna. Eu vou fazer mais detalhes na estrutura das mitocôndrias talvez mais tarde nesse vídeo, ou, então, eu vá fazer um vídeo inteiro sobre elas. Eis outra mitocôndria. Todo esse fluido, esse espaço aqui, está entre as organelas. E as organelas, vocês identificam como partes da célula que fazem coisas específicas; são como órgãos que fazem coisas específicas dentro do nosso corpo. Então, entre todas as organelas, você tem este espaço de fluido. Isso é apenas fluido celular, que é chamado de citoplasma. E é aí onde ocorre a glicólise. A glicólise ocorre no citoplasma. Glicólise. Agora, todos sabemos, por uma visão geral do vídeo, qual é a próxima etapa: o ciclo de Krebs, ou o ciclo do ácido cítrico, que, na verdade, acontece na membrana interna, ou devo dizer, no espaço interno dessas mitocôndrias. Eu vou desenhar um pouquinho maior aqui; melhor assim. Eu queria desenhar uma mitocôndria aqui. Então, esta é uma mitocôndria. Possui uma membrana externa, uma membrana interna... se eu tiver apenas uma membrana interna, chamamos de crista; se temos muitas, chamamos de cristas. Essa membrana interna é um pouco pregueada. Deixe-me dar um rótulo, aqui, assim. Então, elas são as cristas, no plural. E elas têm dois compartimentos, porque ela é dividida por essas duas membranas. Esse compartimento aqui é chamado de compartimento externo. Toda essa coisa é o que é o compartimento externo. E, em seguida, há esse compartimento interno, que é chamado de matriz. Aqui é a matriz. Existem esses piruvatos, que não estão completamente prontos para o ciclo de Krebs, mas eu acho que isso é uma boa introdução. Como deixá-los prontos para o ciclo de Krebs? Hã? Eles realmente estão oxidados, e eu vou apenas focar em um desses piruvatos. Temos que lembrar que uma molécula de glicose origina 2 piruvatos, e, então, acontece duas vezes para cada molécula de glicose. Portanto, esta é a etapa de preparação para o ciclo de Krebs. Chamamos isso de oxidação do piruvato. E, basicamente, o que ele faz, ele manda um desses carbonos para fora do piruvato, e, então, você termina com um composto de 2 carbono. Não só dois carbonos, mas sua espinha dorsal de carbonos é composta de 2. Ele é chamado acetilcoenzima A. Esses são nomes confusos. O que é "acetilcoenzima A"? São muito bizarras, você pode pesquisar na web sobre elas, mas eu só vou falar agora para deixar as coisas mais simples e você poder enxergar esse panorama. Então, a acetilcoenzima A é produzida, este é composto de 2 carbonos, e também reduz alguns NAD⁺ em NADH. E esse processo aqui é considerado o início do ciclo de Krebs, ou o ciclo do ácido cítrico, e recebe o crédito dessa etapa. Mas é realmente uma etapa de preparação do ciclo de Krebs. Agora, uma vez que você tenha essa cadeia 2 carbono, acetilcoenzima A aqui, você está pronto para saltar para dentro do ciclo de Krebs. É uma longa conversa sobre o ciclo de Krebs; já vai entender por que se chama ciclo. A acetilcoenzima A e todo o resto são catalisados por enzimas. Enzimas são apenas proteínas que reúnem os elementos que precisam reagir da maneira correta para que eles reajam, ou catalisados por enzimas. Esta acetilcoenzima A funde-se com alguns ácidos oxalacéticos. Uma palavra muito extravagante, mas isso é uma molécula 6 carbono. Esses dois caras aqui reagiram juntos, ou misturados, dependendo de como você quer vê-los. Vou desenhá-lo como aquele. Ele é catalisado por enzimas, e isso é importante. Alguns textos vão dizer: "isto é uma reação catalisada por enzimas"? Sim! Tudo no ciclo de Krebs tem uma reação catalisada por enzimas. E eles formam citrato, ou ácido cítrico, que existe na sua limonada, ou seu suco de laranja, e isso é uma molécula 6 carbono. O que faz sentido: você tem uma 2 carbono e uma 4 carbono, você obtém uma molécula 6 carbono. E, em seguida, o ácido cítrico, então, é oxidado ao longo de várias etapas. E isso é uma enorme simplificação, mas ele é oxidado ao longo de várias etapas. Novamente, os carbonos são mandados embora. Cada 2 carbonos são colocados para fora para retroceder ao ácido oxalacético. Você pode estar dizendo: "quando esses carbonos saíram, como e quando esse carbono saiu? O que aconteceu com ele?" Ele se torna o CO₂. Ele se junta a algum oxigênio e deixa o sistema. Então, isso é onde o oxigênio, ou os carbonos, ou o dióxido de carbono realmente são formados. E, da mesma forma, quando esses carbono são mandados para fora, eles formam o CO₂. E, realmente, para cada molécula de glicose, você tem 6 carbonos. Quando você faz todo este processo uma vez, você está gerando 3 moléculas de dióxido de carbono. Mas você vai fazê-lo duas vezes; você vai ter 6 dióxidos de carbono produzidos. O que considerar para todos de carbonos? Você se livrar de 3 carbonos para cada volta disso. Bom, dois para cada volta. Mas, realmente, para as etapas depois da glicólise, você se livra de 3 carbonos. Mas você vai fazê-lo para cada piruvato. Você vai se livrar de todos os 6 carbonos que irá ter para, eventualmente, expirar. Mas, nesse ciclo, não basta produzir carbonos; a ideia é produzir NADH, e FADH, e ATPs. Então, vamos escrever isso aqui. Isso é uma simplificação; eu vou mostrar a imagem detalhada já, já. Vamos reduzir alguns NAD⁺ em NADH. Vamos fazê-lo novamente. E, claro, isso é feito em etapas separadas. Há compostos intermediários. Eu vou mostrar isso num segundo. Outra molécula NAD⁺ será reduzida a NADH. Ele irá produzir alguns ATPs. Alguns ADPs vão se transformar em ATPs. Talvez nós tenhamos alguns... talvez não... é, isso não acontece. Alguns FAD obtidos... vou escrever... ficam desse modo... alguns FAD são oxidados em FADH₂. E é a razão por que estamos prestando atenção a eles. Você pode pensar: "ah, respiração celular é tudo sobre ATP, porque nem sequer prestamos atenção nesses NADH, e FADH₂ que foram produzidos como parte do processo". A razão de nos preocuparmos é que estas são as coisas, são as entradas na cadeia transportadora de elétrons. Eles ficam oxidados, ou perdem seus hidrogênios, na cadeia transportadora de elétrons, e é aí que a maior parte do ATP é produzido. E talvez nós tenhamos outro NADH ficando reduzido, ou ganhando hidrogênio. Na redução está ganhando um elétron, ou ganhando um hidrogênio cujo elétron você pode compartilhar, NADH. E acabamos voltando ao ácido oxalacético; e podemos executar todo o ciclo dos ácidos cítricos mais uma vez. Então, agora que temos escrito tudo, deixe-me considerar o que temos. Sendo assim, vou desenhar algumas linhas divisórias para a gente saber o que é o quê. Então, nisso aqui existe glicólise para tudo o que está à esquerda da linha. Já aprendemos isso. A maioria, especialmente apresentada em livros escolares, dá o crédito do ciclo de Krebs a esta oxidação do piruvato, mas isso é realmente uma fase preparatória. O ciclo de Krebs é, na verdade, oficialmente, a parte onde você começa com a acetilcoenzima A e você a combina com o ácido oxalacético. E, então, você fabrica o ácido cítrico, que é oxidado e produz todas essas coisas que serão necessárias para produzir ATP, direta ou indiretamente, através da cadeia transportadora de elétrons. Mas vamos considerar tudo que temos, vamos considerar tudo o que temos até agora. Já consideramos para a glicólise ali: 2 ganhos de ATPs, 2 NADH. Agora, no ciclo do ácido cítrico, ou no ciclo de Krebs, primeiro temos a oxidação do piruvato, que produziu 1 NADH. Mas consideramos o que estamos produzindo para cada glicose? Isso é o que nós produzimos para cada piruvato. Esta NADH foi apenas desse piruvato, mas a glicólise produziu 2 piruvatos. Então, tudo, a partir daqui, vamos multiplicar por 2 para cada molécula de glicose. Então, eu vou dizer: "2 vezes a oxidação do piruvato quer dizer que temos 2 NADH". Em seguida, se observarmos neste lado o ciclo de Krebs oficial, o que temos? Temos quantos NADH? 1, 2, 3 NADH. Então, 3 NADH duas vezes, porque estamos realizando este ciclo para cada um dos piruvatos produzidos a partir da glicólise. Então, isso nos dá 6 NADH. Temos um ATP por cada volta do ciclo, o que vai acontecer duas vezes; uma vez para cada ácido pirúvico. Assim, obtemos dois ATPs. Em seguida, temos um FADH₂. Mas é bom. Estamos fazendo esse ciclo duas vezes. Isso é por ciclo, assim, vezes dois. Temos 2 FADH. Agora, às vezes, em muitos livros, esses 2 NADH (ou a cada ciclo de Krebs, ou por piruvato), este 1 NADH, eles vão dar crédito ao ciclo de Krebs por isso. Então, às vezes, em vez de ter essa etapa intermediária, eles só vão colocar 4 NADH aqui; e vai fazer isso duas vezes: uma vez para cada piruvato. Dirão que foram produzidos 8 NADH a partir do ciclo de Krebs, mas, na verdade, são 6 do ciclo de Krebs e 2 dessa fase preparatória. A coisa interessante é que podemos explicar como chegarmos aos 38 ATPs prometidos pela respiração celular. Diretamente, já produzimos para cada molécula de glicose 2 ATPs, e, em seguida, mais 2 ATPs; então, temos 4 ATPs. NADH, quanto temos? 2, 4, e em seguida, "4 + 6", 10. Temos 10 NADH. E, em seguida, temos 2 FADH₂. Eu acho que, no primeiro vídeo sobre respiração celular, eu disse "FADH". Deve ser "FADH₂", apenas para ser específico sobre as coisas. E vocês, portanto, podem dizer: "oh, onde estão nossos 38 ATPs? Temos apenas 4 ATPs agora!" Mas esta é realmente a energia fornecida na cadeia transportadora de elétrons. Estas moléculas aqui ficam oxidadas na cadeia transportadora de elétrons. Cada NADH nessa cadeia transportadora de elétrons produz 3 ATPs. Assim, esses 10 NADH vão produzir 30 ATPs na cadeia transportadora de elétrons. E cada FADH₂, quando fica oxidado e volta para FAD na cadeia transportadora de elétrons, irá produzir 2 ATPs. Então, dois deles estão produzindo 4 ATPs na cadeia transportadora de elétrons, correto? Então, agora, percebemos. Ficamos 4 apenas do que fizemos até agora na glicólise, a fase preparatória e o ciclo de Krebs ou o ciclo do ácido cítrico. Em seguida, eventualmente, esses produtos da glicólise e do ciclo do ácido cítrico, quando ficam dentro da cadeia transportadora de elétrons, vão produzir outros 34. Então, "34 + 4", obtemos os 38 ATPs prometidos que esperaríamos numa célula supereficiente. Essa é a teoria máxima. Na maioria das células, eles realmente não ficam muito lá. Mas esse é um bom número para saber se vai fazer o teste de BioAP, ou a maioria dos cursos de introdução à Biologia. Há outro aspecto que eu quero frisar aqui. Sobre tudo o que falamos até agora, este é o metabolismo do carboidrato; ou podemos chamá-lo de catabolismo do açúcar. Estamos quebrando açúcares para produzir ATP. Glicose foi nosso ponto de partida. Mas animais, inclusive nós, podem catabolizar outras coisas: proteínas... podemos catabolizar gorduras. Se você tiver qualquer gordura no seu organismo, você tem energia. Em teoria, seu organismo deve ser capaz de pegar essa gordura e você deve ser capaz de fazer coisas com ela. Deve ser capaz de produzir ATP. E o interessante, a razão pela qual apresento isso aqui: obviamente, a glicólise é inútil para essas coisas, embora as gorduras possam ser transformadas em glicose no fígado. Mas o interessante é que o ciclo de Krebs é o ponto de entrada para esses outros mecanismos catabólicos. Proteínas podem ser divididas em aminoácidos, que podem ser quebrados em acetilcoenzimas A. Gorduras podem ser transformadas em glicose, que poderia ir para toda a respiração celular. Mas o panorama aqui é: acetilcoenzima A, como intermediário catabólico geral que pode entrar no ciclo de Krebs e gerar ATP, independente de nosso combustível ser carboidratos, açúcares, proteínas ou gorduras. Agora, temos uma boa noção de como tudo funciona. Bom, eu acho. Agora, eu vou mostrar um esquema que vocês podem ver nos seus livros de Biologia; ou, na verdade, vou mostrar o verdadeiro diagrama da Wikipedia. Eu só quero mostrar. Isso parece muito assustador e confuso; eu acho que é por isso que muitos de nós temos problemas com a respiração celular, porque há muita informação. É difícil processar o que é importante. Mas quero apenas destacar as etapas importantes aqui; só para verem que é a mesma coisa que falamos. Da glicólise, você produz 2 piruvatos. Esse aqui é o piruvato (realmente mostram sua estrutura molecular). Essa é a etapa de oxidação do piruvato que eu falei, a etapa preparatória. E você vê que produzimos dióxido de carbono. Além disso, reduz NADH⁺ em NADH. Então, estamos prontos para entrar no ciclo de Krebs. A acetilcoenzima A e o oxaloacetato, ou ácido oxalacético, reagem em conjunto para criar o ácido cítrico. Eles realmente desenharam a molécula lá. Em seguida, o ácido cítrico é oxidado através do ciclo de Krebs, ali mesmo. Todas essas etapas, cada uma delas, é facilitada por enzimas. E ele fica oxidado. Mas quero destacar as partes interessantes. Aqui, temos um NAD ficando reduzido a NADH. Podemos ter outro NAD ficando reduzido a NADH. E, então, para cá, outro NAD ficando reduzido a NADH. Até agora, se incluírem a etapa preparatória, tivemos 4 NADH formados: três diretamente do ciclo de Krebs (exatamente o que eu disse a vocês) e, agora, nós temos, nesse esquema, a GDP. A GTP foi formada a partir da GDP. GTP é apenas guanosina trifosfato, é outra purina que pode ser uma fonte de energia. Mas elas, mais tarde, podem ser usadas para formar um ATP. Esta é apenas a maneira que encontraram para desenhá-la, mas o verdadeiro ATP é esse que eu desenhei no esquema acima. Em seguida, eles têm esse grupo Q, e eu não vou entrar nisso. E, em seguida, ele fica reduzido por aqui; obtém esses 2 hidrogênios, mas que terminam reduzindo os FADH₂. Então, isso é onde fica o FADH₂ produzido. Então, como prometido, produzimos, para cada piruvato que entrou, 4 NADH; mas temos que fazer isso dobrado. Para cada piruvato, produzimos 1, 2, 3, 4 NADH, produzimos 1 ATP e 1 FADH₂. Isso é exatamente o que vimos até aqui. Vejo vocês no próximo vídeo!