bioquímica metabólica Aula 2 - Ciclo de Krebs

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BIOQUÍMICA
Ciclo de Krebs
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
Recebeu o prêmio Nobel de Fisiologia/Medicina em 1953 pela descoberta do
Ciclo do Ácido Cítrico.
CICLO DE KREBS 
CICLO DO ÁCIDO TRICARBOXÍLICO
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
CICLO DE KREBS 
CICLO DO ÁCIDO TRICARBOXÍLICO
- Tem papel central no metabolismo;
- Destino do Piruvato, aminoácidos e ácidos graxos no metabolismo aeróbico;
- Oxidação de Combustíveis à CO2, H20 e ATP;
- Ocorre na mitocôndria;
- Necessita de O2 molecular para ocorrer;
- Porta de entrada do Piruvato Acetil-CoA.
DESCARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO COM FORMAÇÃO DE ACETIL-COA 
- Na presença de oxigênio o piruvato atravessa a membrana externa da mitocôndria com o
auxílio de proteínas chamadas de porinas;
- Na matriz mitocondrial ocorre oxidação do piruvato.
- PIRUVATO tem de ser oxidado a Acetil CoA  eliminar gás carbônico e se juntar a coenzima-
A O Acetil CoA entra no Ciclo de Krebs.
- Reação irreversível.
- Complexo Piruvato desidrogenase.
PIRUVATO ACETIL CoA
oxidação
Complexo Piruvato Desidrogenase
• 3 enzimas:
E1: Piruvato desidrogenase; E2: Diidrolipoil transacetilase; E3: diidrolipoil desidrogenase.
• 5 coenzimas ou grupos prostéticos:
Tiamina pirofosfato (TPP); Flavina adenosina dinucleotídeo (FAD); coenzima A (CoA),
nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e lipoato.
• 4 vitaminas (requeridas na nutrição humana):
Tiamina (no TPP); riboflavina (no FAD); niacina (no NAD) e pantoteno (a CoA) complexo B.
DESCARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO COM FORMAÇÃO DE ACETIL-COA 
DESCARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO COM FORMAÇÃO DE ACETIL-CoA 
• Reação acontece dentro da matriz mitocondrial
- Oxidação do Piruvato: Piruvato perde 1 Carbono e 2 Oxigênios (CO2) formando Acetil
(molécula com 2 carbonos);
- Acetil se liga a coenzima-A formando Acetil-CoA (que entra no ciclo de Krebs).
- NAD+ captura os elétrons e H+ eliminados na reação.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
- Com a formação do acetil-CoA é dado início ao ciclo de Krebs, na matriz das mitocôndrias.
- Principal sítio de óxido-redução de moléculas  sequência de reações a fim de oxidar os 2
carbonos do acetil-CoA, transformando-os em CO2 e obtendo-se como produtos NADH,
FADH2 e GTP Produção de energia para a célula.
- Além disso, entre as diversas etapas do ciclo de Krebs são produzidos intermediários usados
como precursores na biossíntese de aminoácidos e outras biomoléculas.
- Os reagentes que iniciam o ciclo de Krebs são acetil-CoA e oxalacetato.
- A concentração de oxaloacetato determina a velocidade do ciclo.
- 8 reações enzimáticas.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
1) Formação do Citrato
- O ciclo começa com a união de uma molécula de 4 carbonos (oxaloacetato) e uma molécula
de 2 carbonos (Acetil-CoA).
- O oxaloacetato reage com o Acetil-CoA e H20 para produzir citrato e CoA.
- Essa reação é uma condensação seguida por hidrólise, catalisada pela enzima citrato sintase.
- Reação irreversível.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
2) O citrato é isomerizado a isocitrato
- O citrato deve ser isomerizado a isocitrato para permitir que a unidade de 6 carbonos sofra
descarboxilação oxidativa.
- A isomerização do citrato é realizada por uma etapa de desidratação seguida de uma
hidratação  O resultado é uma troca de posições de um H com um OH.
- A enzima aconitase catalisa a transformação reversível do citrato em isocitrato, por meio da
formação intermediária do cis-aconitato.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
3) Oxidação e descarboxilação do isocitrato a α-cetoglutarato
- A descarboxilação oxidativa do isocitrato é catalisada pela enzima isocitrato desidrogenase.
- O Mn2+ no sítio ativo interage com o grupo carbonila do produto intermediário, o
oxalossuccinato, que é formado de forma transitória mas não abandona o sítio de ligação até
que a descarboxilação o converte em α-cetoglutarato.
- Formação de NADH e CO2.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
4) Oxidação do α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2
- 2° reação de descarboxilação oxidativa;
- α-cetoglutarato é convertido em succinil-CoA e CO2 pela ação do complexo α-cetoglutarato
desidrogenase (conjunto constituído por 3 enzimas  mecanismo semelhante a conversão
de piruvato a Acetil-CoA).
- 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 do
succinil-CoA.
- Formação de NADH.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
5) Conversão da succinil-CoA em succinato
- O succinil-CoA tem uma ligação rica em energia.
- A clivagem da ligação tio-éster da succinil-CoA está acoplada a fosforilação de guanosina
difosfato (GDP):
- Essa reação reversível é catalisada pela enzima succinil-CoA-sintase.
- Essa é a única etapa do ciclo que produz diretamente uma ligação fosfato rica em energia. O
próprio GTP é usado como doador de fosforila na síntese de proteínas, e como alternativa,
seu grupamento fosfato pode ser transferido para a adenosina difosfato (ADP), formando
ATP, em uma reação catalisada pela enzima nucleosídeo difosfato quinase.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
6) Oxidação do succinato a fumarato
- O succinato formado a partir do succinil-CoA é oxidado a fumarato pela enzima succinato
desidrogenase:
- A enzima contém três diferentes agrupamentos ferro-enxofre e uma molécula de FAD
(coenzima transportadora de elétrons).
- Os elétrons retirados do succinato passam através do FAD e dos centros ferro-enxofre antes
de entrarem na cadeia transportadora de elétrons.
- Produção de FADH2.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
7) Hidratação do fumarato produz malato
- A hidratação reversível do fumarato em L-malato é catalisada pela enzima fumarase.
- Envolve um íon OH- para quebrar a ligação dupla do fumarato.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
8) A oxidação do malato a oxaloacetato
- Última reação do ciclo de Krebs: a enzima malato desidrogenase, ligada ao NAD+, catalisa a
oxidação do malato em oxalocatato:
- Produção de NADH.
- Desse modo, o oxaloacetato é regenerado para uma outra volta ao ciclo, enquanto a energia
está aprisionada na forma de NADH e FADH2.
- O oxaloacetato determina a velocidade do ciclo.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
Produção de energia do ciclo
Enzima marca passo do ciclo de Krebs
 Para cada ciclo de Krebs efetuado, são produzidas 3 moléculas de NADH, 1 de FADH2 e 1 de
ATP(GTP).
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
- Houve também a liberação de duas moléculas de CO2 em cada ciclo, 4 no total.
- Cada molécula de glicose gera 2 piruvatos  2 ciclos de Krebs para cada molécula de glicose.
CONTROLE DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
 A entrada é regulada por:
- Piruvato desidrogenase;
- Citrato sintase.
 O Ciclo de Krebs também é regulado por:
- Reação da isocitrato-desidrogenase;
- Reação da α-cetoglutarato-desidrogenase.
 3 fatores controlam a velocidade do ciclo: 
- Disponibilidade de substrato;
- Inibição pelos produtos acumulados;
- Inibição alostérica por retroalimentação das enzimas de catalisam as etapas iniciais do ciclo. 
https://www.youtube.com/watch?v=j50Fplhq-ao
 O papel anabólico do ciclo: oxaloacetato para a gliconeogênese; esqueletos de carbono para
aminoácidos e citrato para ácidos graxos.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO