Ciclo do acido citrico

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Flávia Mury – 2011/02
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Glicose, frutose, manose ou galactose
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Respiração Celular
 Glicólise
 Ciclo do Ácido Cítrico
 Cadeia transportadora de elétrons/fosforilação oxidativa
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Glicose é quebrada parcialmente a duas moléculas de 3C (piruvato).
Poder redutor convertido a ATP (energia química)
Síntese de água
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Krebs - Malonato
“O esquema básico de 1937 tem resistido ao teste do tempo. Existem evidentemente grandes vazios em relação ao mecanismo da formação do citrato a partir de oxaloacetato e piruvato“. 
Citado em H. Krebs (1970) The history of the tricarboxylic acid cycle. Perspect. Biol. Med. 14: 151-170
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Ponte - Piruvato Desidrogenase 
Entrada - Citrato Sintase
Descarboxilações oxidativas 
Regeneração do oxaloacetato 
Regulação do ciclo
 Papel anfibólico do CAC
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O2
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PIRUVATO
Glicólise
citoplasma
mitocôndria
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Transportador de Piruvato
Transportadores de NADH 
(depois do almoço!)
 
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Uma reação é a ponte entre a glicólise e o CAC
3C 2C
Piruvato Acetato
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 piruvato (3C) Acetil-CoA (2C)
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 PDH usa TPP, CoASH, ácido lipoico, FAD e NAD+
 NADH e succinil-CoA são inibidores alostéricos
Descarboxilação Oxidativa
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Acetil – CoA
CO2
NADH
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Ciclo do Ácido Cítrico (CAC)
Ciclo de Krebs ou Ciclo dos 
ácidos Tricarboxílicos (TCA) 
Localização - matriz mitocondrial 
Importância
Uma série de reações que:
Opera sob condições aeróbicas
Oxida os dois átomos de carbono do acetil-CoA a CO2 
Fornece coenzimas reduzidas
 	 O
 	 ||
		CH3–C – CoA  3 NADH+ H+, FADH2, 1 ATP, 2 CO2 
		acetyl CoA
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Piruvato (acetato) da glicólise é degradado a CO2 
 ATP é produzido 
NADH e FADH2 é gerado 
NADH será utilizado para produção de mais ATP na cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa
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2C
4C
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2C
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Melhor caminho para condensar acetato com oxaloacetato (OAA)
O ciclo combina esta reação de condensação com oxidação para formar CO2, regenerar oxaloacetato e capturar toda energia como moléculas de NADH e ATP! 
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1. Acetil CoA (2C) + Oxaloacetato (4C) Citrato (6C)
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Citrato sintase
A única subunidade da citrato sintase sem nenhum substrato ligado
O que acontece quando o oxaloacetato se liga à enzima?
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Isomerização de Citrato a Isocitrato 
Citrato é um substrato pobre para oxidação 
Aconitase isomeriza citrato para formar isocitrato que tem uma OH- secundária, que pode ser oxidada 
Aconitase usa um agregado ferro-enxofre
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R2: Aconitase
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Descarboxilação oxidativa do isocitrato formando  -cetoglutarato 
Isocitrato + NAD+ -cetoglutarato + CO2 + NADH + H+
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 Química clássica do NAD+ (remoção de um hidreto) seguida por uma descarboxilação 
 Isocitrato desidrogenase é uma ligação para a cadeia de transporte de elétrons porque produz NADH 
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A segunda descarboxilação oxidativa 
Esta enzima é similar à piruvato desidrogenase - estruturalmente e mecanisticamente
Cinco coenzimes usadas – TPP, CoASH, ácido lipóico, NAD+, FAD 
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Fosforilação no nível de substrato 
Um nucleosídeo trifosfato é produzido 
Sua síntese é dirigida pela hidrólise de um éster de CoA 
O mecanismo envolve uma fosfohistidina 
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Uma oxidação envolvendo FAD 
Mechanismo envolve remoção de um hidreto pelo FAD e uma desprotonação 
Esta enzima é parte da cadeia transportadora de elétrons na membrana interna mitocondrial 
Os elétrons transferidos do succinato para o FAD (para formar FADH2) são passados diretamente para a ubiquinona (UQ) na CTE
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Hidratação 
trans-adição de elementos da água em uma dupla ligação
O mecanismo não é bem conhecido
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Uma oxidação NAD+-dependente 
O carbono que será oxidado é um dos que recebem OH da reação anterior 
Esta reação é energeticamente cara: 			 
Go' = +30 kJ/mol 
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Um acetato no ciclo produz dois CO2, um ATP, quatro coenzimas reduzidas por ciclo (ou por Acetil-CoA)
Atenção para as desidrogenases,
descarboxilações oxidativas,
compostos de alta energia 
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Novamente, algumas reações são chaves 
Piruvato desidrogenase: ATP, NADH, acetyl-CoA inibem, NAD+, CoA ativam 
No CAC:
Citrato sintase : ATP, NADH e succinil-CoA inibem 
Isocitrato desidrogenase**** : ATP inibe, ADP e NAD+ ativam****
α -cetoglutarato desidrogenase : NADH e succinil-CoA inibem, AMP ativa 
Malato desidrogenase: NADH inibe
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Onde? 
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NADH = 2.5 ATP
GTP = ATP 
FADH2 = 1.5 ATP
1 “volta” (1 acetil-CoA) = 12 ATP
eficiência vs. Energia utilizada
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α-cetoglutarato é transaminado produzindo glutamato, que pode ser usado para fazer nucleotídeos (purinas), Arg e Pro 
Succinil-CoA pode ser usado para síntese de porfirinas 
Fumarato e oxaloacetato podem ser usados na síntese de diversos aminoácidos e também nucleotídeos (pirimidinas)
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PEP carboxilase converte PEP a oxaloacetato
Piruvato carboxilase converte piruvato a OAA 
Enzima Malica converte piruvato em malato 
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 As duas enzimas controlam o uso do piruvato e são reguladas reciprocamente
 AcetilCoA inibe a desidrogenase e ativa a carboxilase
 Alta carga energética favorece a ativação da carboxilase e inibe a desidrogenase.
 Baixa carga energética favorece a desidrogenase
 Qual o sentido da regulação recíproca?
	● a disponibilidade de oxalacetato determina a velocidade de oxidar de acetil-CoA
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Pela manhã é só!