Ciclo de Krebs

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<p>Medicina - UFCG</p><p>Iasmin Guimarães</p><p>Bioquímica</p><p>Ciclo de Krebs</p><p>· Pode ser chamado de Ciclo do ácido cítrico ou Ciclo do ácido tricarboxílico (TCA);</p><p>· Via final onde converge o metabolismo oxidativo dos carboidratos, aminoácidos e ácidos graxos;</p><p>· Ocorre na mitocôndria próximo as reações de transportes de elétrons onde oxidam as coenzimas reduzidas geradas no ciclo;</p><p>· Via aeróbia pois o O2 é o aceptor final;</p><p>· Maior parte das vias catabólicas convergem para ciclo;</p><p>· Fornece intermediários para síntese Aa, glicose e lípidios;</p><p>· Continuação da glicólise aeróbica;</p><p>· São 8 reações enzimáticas em forma circular onde o oxaloacetato é regenerado no final;</p><p>· Descoberta 1937 por Hans Krebs;</p><p>· 8 reações oxidação do grupo acetil do Acetil-CoA;</p><p>· Libera 2CO2, 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP (para cada volta do ciclo);</p><p>· Como são 2 Acetil-CoA por 1 molécula de</p><p>glicose são 2 voltas;</p><p>· 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + Acetil-CoA →</p><p>3 NADH + FADH2 + GTP + CoA + 2 CO2</p><p>· Saldo energético: para cada mol de Acetil-CoA oxidado, são liberados 3 NADH; 1 FADH2; 1 GTP = 10 ATP;</p><p>· Boa parte da energia liberada pela oxidação do Acetil-CoA é armazenada pelas coenzimas reduzidas (NADH/FADH2) que irão para CTE liberando ATP;</p><p>· Se não houver necessidade de ATP no organismo, os intermediários do Ciclo de Krebs podem ser desviados para vias de anabolismo (ex.: Oxaloacetato:síntese de glicose, alfa-cetoglutarato (aspartato) e oxaloacetato (aspartato) - proteínas, acetil-CoA - citrato - ácido graxo, etc).</p><p>Após a glicólise aeróbica, o piruvato entra na mitocôndria por meio de um simportador piruvato/H+. O piruvato, por meio do complexo PDH (piruvato desidrogenase), o qual é constituído pelas subunidades E1, E2 e E3, é convertido em acetil-CoA, gerando 2 NADH. Para o complexo PDH funcionar, são necessárias 5 coenzimas: tiamina pirofosfato (TPP), coenzima A, ácido lipóico, FAD+ e NAD+.</p><p>Deficiência de tiamina e niacina – inativação desse complexo – deficiência de ATP – Doenças no SNC</p><p>(Síndrome de Wernicke-Korsakoff: encefalopatia/psicose – def. tiamina – uso de álcool)</p><p>Arsênio – impede que o ácido</p><p>lipóico seja utilizado como coenzima – inibe esse complexo, gerando acúmulo de lactato – insuficiência respiratória e acidose.</p><p>Síndrome de Leigh: dist. neurológico raro que resulta defeitos na produção de ATP decorrente defeito no complexo da PDH, CTE e na ATP sintase.</p><p>Deficiência da piruvato-desidrogenase</p><p>(PDH):</p><p>Deficiência do complexo E1 é causa mais comum de acidose láctica congênita;</p><p>Resulta na incapacidade de converter piruvato em Acetil-CoA;</p><p>Piruvato é transformado em Ácido Láctico pela lactato-desidrogenase;</p><p>Gera problemas SNC já que esse órgão depende do ciclo de Krebs para produção de energia.</p><p>· Enzimas reguladoras do complexo PDH:</p><p>· PDH cinase:</p><p>· fosforila e inativa o complexo PDH;</p><p>· ATP, Acetil-CoA e NADH ativam essa enzima;</p><p>· piruvato é um inibidor potente dessa enzima;</p><p>· o aumento do piruvato leva à atividade máxima da E1.</p><p>· PDH fosfatase:</p><p>· desfosforila e ativa o complexo PDH;</p><p>· ex.: cálcio: durante exercício libera Ca++ no músculo esquelético o que estimula essa enzima a ativar o complexo piruvato desidrogenase para produção de energia.</p><p>· Reações do Ciclo de Krebs:</p><p>1. Síntese do citrato a partir de Acetil-CoA e oxalacetato:</p><p>· citrato-sintase;</p><p>· inibida pelo citrato;</p><p>· Citrato fonte de Acetil-CoA para síntese de ácidos graxos;</p><p>· Ponto de regulação da velocidade.</p><p>2. Isomerização do citrato:</p><p>· Citrato é isomerizado em isocitrato pela aconitase;</p><p>· Aconitase é inibida por fluoroacetato (raticida).</p><p>3. Oxidação e descarboxilação do isocitrato:</p><p>· Isocitrato-desidrogenase causa</p><p>descarboxilação oxidativa irreversível do</p><p>isocitrato em α-cetoglutarato;</p><p>· Origina NADH e CO2;</p><p>· Etapa limitante da velocidade;</p><p>· Enzima ativada por ADP e Ca++;</p><p>· Enzima inativada por ATP e NADH.</p><p>4. Descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato:</p><p>· Conversão α-cetoglutarato em Succinil-CoA é catalisada pelo complexo α-cetoglutarato-desidrogenase (3 enzimas,</p><p>E1, E2 e E3);</p><p>· Libera NADH e CO2;</p><p>· Coenzimas tiamina, ácido lipóico, FAD, NAD+ e coenzima A;</p><p>· Enzima é inibida por produtos, NADH,</p><p>Succinil-CoA;</p><p>· Ativado Ca++.</p><p>5. Clivagem da Succinil-CoA:</p><p>· Succinil-CoA é convertido em succinato pela succinato-tiocinase;</p><p>· Libera GTP e CoA.</p><p>6. Oxidação do succinato:</p><p>· Succinato é oxidado a fumarato pela succinato-desidrogenase (enzima que é a- única na membrana interna da mitocôndria,</p><p>as outras estão na matriz);</p><p>· Produção de FADH2;</p><p>· Inibida pelo malonato (análogo do succinato- inibidor competitivo).</p><p>7. Hidratação do fumarato:</p><p>· Fumarato é hidratado resultando em malato</p><p>catalisada pela fumarato-hidratase;</p><p>· Reação livremente reversível.</p><p>8. Oxidação do malato:</p><p>· Malato é oxidado a oxalacetato pela</p><p>malato-desidrogenase;</p><p>· Produção do terceiro e último NADH do ciclo.</p><p>· Enzimas reguladoras:</p><p>· Citrato-sintase</p><p>· Isocitrato-desidrogenase</p><p>· Complexo alfa-cetoglutarato-desidrogenase</p><p>Casos clínicos</p><p>· O que ocorre em pacientes com defeito na subunidade E1 da PDH? Citar as dietas.</p><p>O complexo PDH catalisa a descarboxilação oxidativa do piruvato, o principal produto da glicólise, originando acetil-coenzima A (acetil-coA), depois é oxidada no ciclo de Krebs. Em grande parte dos casos, a deficiência de piruvato desidrogenase (DPDH) é causada por mutações no gene PDHA1, o único localizado no cromossomo X, que codifica a subunidade E1 alfa. Está associado a hereditariedade ligada ao X dominante ou recessiva, conforme o tipo de mutação e o padrão de inativação do X (nos doentes do sexo feminino). Quando há uma deficiência da PDH, ocorre um bloqueio na oxidação aeróbica do piruvato, com aumento da produção de lactato e alanina. Assim, há um déficit energético associado à acumulação de piruvato, de lactato e de alanina no sangue, de urina e de líquido cefalorraquidiano, agravada pelo consumo de carboidratos. Estes são desaproveitados do ponto de vista energético, uma vez que a glicólise passa a ser “anaeróbica”, apesar da disponibilidade normal de oxigénio.</p><p>O tratamento de base da DPDH compreende a estimulação do complexo PDH e o fornecimento de fontes alternativas de energia para o cérebro. A suplementação com tiamina (vitamina B1) pode ser benéfica. Outros cofatores que poderão ser equacionados são a carnitina e o ácido lipóico. A dieta cetogênica é considerada segura e com bons resultados a longo prazo em doentes com DPDH. Nessa dieta, alguns alimentos sugeridos são carnes, ovos, peixes gordos, azeite de oliva, óleo e manteiga, enquanto alguns alimentos proibidos são pães, torradas, farinha de trigo, batata, entre outros. O aumento da ingestão de gorduras em detrimento dos carboidratos permite que os corpos cetônicos derivados da oxidação de ácidos gordos sejam um combustível cerebral alternativo à glicose.</p><p>· O que é a Síndrome de Wernicke-korsakoff? E a Síndrome de Leigh?</p><p>A síndrome de Wernicke-Korsakoff é uma forma incomum de amnésia que combina duas doenças: um estado de confusão aguda (encefalopatia de Wernicke) e um tipo de amnésia de longo prazo denominada síndrome de Korsakoff. O abuso de álcool é um dos mais sérios problemas de saúde pública e a síndrome de Wernicke-Korsakoff é uma das mais graves consequências do alcoolismo. O impacto cognitivo da patologia é derivado da deficiência de tiamina e agrava-se nos pacientes alcoólatras por causa da diminuição da absorção de tiamina nesses indivíduos e pela diminuição da capacidade de estoque hepático.</p><p>A tiamina (B1) combina-se com o fósforo para formar a coenzima pirofosfato de tiamina (TPP ou TDP), necessária à descarboxilação oxidativa do piruvato para formar acetato ativo (acetil-CoA) – componente principal da via metabólica do ciclo de Krebs. Portanto, sua deficiência prejudica a fosforilação oxidativa e aumenta o estresse oxidativo, ativando processos inflamatórios que podem levar à neurodegeneração e, no caso da Síndrome de Wernicke-korsakoff, à extensa morte neuronal associada a distúrbios neuropatológicos, incluindo déficits cognitivos e amnésia,</p><p>sendo o hipocampo uma das áreas cerebrais mais afetadas.</p><p>A Síndrome de Leigh ou Doença de Leigh é uma doença neurodegenerativa hereditária rara que afeta o sistema nervoso central. É caracterizada por atraso e perda progressiva das capacidades mentais e motoras, podendo levar à morte nos primeiros três anos de vida. A Síndrome de Leigh pode ser causada por mutações no DNA nuclear ou no DNA mitocondrial. A maioria dos genes afetados na Síndrome de Leigh está envolvida no processo de produção de energia pela mitocôndria, a fosforilação oxidativa. Cinco complexos proteicos (complexo I, II, III, IV e V) estão envolvidos neste processo. Uma mutação que afete o seu funcionamento ou formação causa redução ou mesmo eliminação da sua atividade, o que leva à ocorrência de síndrome de Leigh. Outra mutação, que afeta o complexo IV, também conhecido por citocromo c oxidase, é responsável por 15% dos casos. Um dos genes mais frequentemente afetados que está na origem da síndrome de Leigh é o SURF1. Este gene, encontrado no DNA nuclear, codifica para uma proteína responsável pela “montagem” do complexo IV. Mutações neste gene levam tipicamente à formação de uma proteína anormal, que é degradada pelas células. A ausência de proteína funcional reduz a formação do complexo IV, reduzindo a produção de energia pela mitocôndria, já que todos esses defeitos ocasionam a perda da fosforilação oxidativa.</p><p>image8.png</p><p>image3.png</p><p>image1.png</p><p>image6.png</p><p>image2.png</p><p>image4.png</p><p>image5.png</p><p>image7.png</p>