Trabalho - Ciclo de Krebs

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TRABALHO DE BIOQUÍMICA
1- Onde ocorre o Ciclo de Krebs?
O ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico, ocorre na matriz mitocondrial dos organismos eucariontes. As mitocôndrias contêm enzimas que catalisam a oxidação dos ácidos graxos em acetil-CoA e a degradação oxidativa dos aminoácidos em acetil-CoA ou, para alguns aminoácidos, α-cetoglutarato, succinil-CoA ou oxaloacetato. Assim, nos eucariotos não-fotossintéticos, a mitocôndria é o lugar onde ocorre a maioria das reações oxidativas liberadoras de energia e a síntese do ATP acoplada a essas reações.
2- Como acontece o Ciclo de Krebs?
Formação do citrato: a primeira reação é a condensação do acetil-CoA juntamente com o oxalacetato, catalizada pela enzima citrato sintase, visando a formação do ácido cítrico.
Formação do isocitrato via cis-aconitato: nesta etapa, a enzima aconitase, também conhecida como hidratase, catalisa a formação reversível do citrato em isocitrato, por meio da formação intermediária do cis-aconitato. A aconitase pode promover a adição reversível da água na dupla ligação do cis-aconitato ligado no sítio catalítico da enzima através de dois caminhos distintos, um levando a citrato e outro a isocitrato.
Oxidação do isocitrato à α-cetoglutarato e CO2: nesta etapa a enzima isocitrato desidrogenase catalisa a descarboxilação oxidativa do isocitrato para gerar o α-cetoglutarato. Existem duas formas distintas da desidrogenase isocítrica, uma que emprega o NAD+ como recepetor de elétrons e outra que emprega o NADP+. A reação global catalizada por ambas as enzimas é igual nos demais aspectos. Nas células de organismos eucariontes, a enzima dependente de NAD está na matriz mitocondrial e atua no ciclo de Krebs. A isoenzima que é dependente de NADP é encontrada tanto na matriz mitocondrial quanto no citosol e sua função mais importante é a geração de NADPH (molécula essencial nas reações anabólicas de redução).
Oxidação do α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2: ocorre nova reação oxidativa, onde o α-cetoglutarato é convertido e succinil-CoA e CO2 através da ação do complexo da desidrogenase do α-cetoglutarato; o NAD+ serve como receptor de elétrons, e o COA, como carreador do grupo succinil. A energia de oxidação do α-cetoglutarato é conservada pela formação de uma ligação tioéster do succinil-CoA. Esta reação inclui três enzimas análogas, a E1, E2 e E3, bem como a TPP ligado a enzima, lipoato ligado às proteínas, FAD, NAD e à coenzima A.
Conversão do succinil-CoA em succinato: o acetil-CoA e o succinil-CoA têm uma energia livre de hidrólise de sua ligação tioéster forte e negativa. Deste modo, a energia liberada na quebra dessa ligação é usada conduzir a síntese de uma ligação de anidrido fosfórico no ATP ou no GTP, formando-se finalmente o succinato, através da participação da enzima succinil-CoA sintetase ou tioquinase succínica.
Oxidação do succinato a fumarato: através da ação da flavoproteína succinato desidrogenase, o succinil-CoA é oxidado a fumarato. Nos seres eucarióticos, o succinato desidrogenase ligado é fortemente ligado à membrana mitocondrial interna; nos procariotos, ela é ligada à membrana plasmática.
Hidratação do fumarato para produzir malato: a hidratação reversível do fumarato é em L-malato é catalisada pela enzima fumarese (fumarato hidratase). Essa enzima é extremamente estereoespeífica; ela catalisa a hidratação da dupla ligação trans do fumarato, no entanto, não é capaz de agir no maleato (isômero cis do fumarato).
Oxidação do maleato a oxaloacetato: na última reação do ciclo, a enzima L-maleato desidrogenase, ligada ao NAD, cataliza a oxidação do L-maleato em oxaloacetato. Nas células intactas, o oxaloacetato é continuamente removido pela reação da citrato sintase, conservando deste modo, a concentração do oxaloacetato na célula em valores muito pequenos, deslocando a reação do maleato desidrogenase em direção à formação de oxaloacetato.
3- Por que acontece o Ciclo de Krebs?
Os compostos intermediários do ciclo de Krebs podem ser utilizados como precursores em vias biossintéticas: oxaloacetato e α- cetoglutarato formam aspartato e glutamato, respectivamente; succinil-CoA é precursora do grupo heme etc. A eventual retirada desses intermediários pode ser compensada por reações que permitem restabelecer o seu nível. Entre essas reações, chamadas reações anapleróticas (reações de preenchimento), a mais importante é a que leva à formação de oxaloacetato a partir do piruvato, catalisada pela piruvato carboxilase. O oxaloacetato, além de ser um intermediário do ciclo de Krebs, participa da gliconeogênese. A degradação de vários aminoácidos também produz intermediários do ciclo de Krebs, constituindo reações anapleróticas adicionais.
4- O que o Ciclo de Krebs gera?
Dois átomos de carbono emergiram do ciclo com CO2 nos passos em que foram oxidados o isocitrato e o α-cetoglutarato. A energia liberada por essas oxidações foi conservada na redução de três NAD+ e um FAD em NADH + H+ e FADH2 e na síntese de uma molécula de ATP ou de GTP. No final do ciclo foi regenerada uma molécula de oxaloacetato. 
Embora o Ciclo de Krebs produza diretamente apenas 1 ATP, contribui para a formação de grande parte do ATP produzido pela célula, pois a energia da oxidação da acetil-CoA é conservada sob forma de coenzimas reduzidas e, posteriormente, usada para síntese de ATP. A oxidação das coenzimas é obrigatoriamente feita pela cadeia de transporte de elétrons e, portanto, o ciclo de Krebs, assim com a conversão de piruvato a acetil-CoA, só pode funcionar em condições aeróbias, ao contrário da glicólise.
5- Regulação do Ciclo de Krebs:
As enzimas-chaves das vias metabólicas são reguladas por efetores alostéricos e por modificação covalente para assegurar a produção de intermediários e de estado estacionário estável e para evitar a superprodução desperdiçadora de intermediários. O fluxo de átomos de carbono do piruvato para o ciclo de Krebs e através dele é estreitamente regulado em dois níveis: a convensão de piruvato em acetil-CoA, o material inicial do ciclo (a reação do complexo da piruvato desidrogenase), e a entrada de acetil-CoA no ciclo (a reação da citrato sintase). Como piruvato não é a única fonte de acetil-CoA (a maioria das células pode obter acetil-CoA pela oxidação dos ácidos graxos e de certos aminoácidos), a possibilidade de obtenção de intermediários dessas outras vias é muito importante na regulação da oxidação do piruvato e do ciclo do ácido cítrico. O ciclo também é regulado na altura da reação da isocitrato desidrogenase e na reação da α-cetoglutarato desidrogenase.