RESUMO CICLO DE KREBS

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RESUMO CICLO DE KREBS
Este ciclo acontece em todas as células em condições aeróbias. Neste ciclo o rendimento é muito maior, pois a molécula de acetil-coA é transferida para a cadeia transportadora de elétrons, onde a formação de ATP é muito maior.
Algumas células obtêm energia por processos fermentativos em que a molécula de glicose é quebrada na ausência de oxigênio. Para a maioria das células eucarióticas e para algumas bactérias, sob condições aeróbicas, seus combustíveis orgânicos são transformados em CO2 mais água, sendo a glicólise o primeiro estágio da degradação completa da glicose. Após esse estágio, a molécula de piruvato poderia seguir diversos caminhos metabólicos; entre eles, podia ser convertida em etanol e em lactato, se a célula estivesse na ausência de oxigênio. E a molécula de piruvato pode também ser convertida a acetil-CoA. Na realidade, o grupo acetil, na forma de acetil-CoA, é um intermediário comum ao metabolismo de quase todos os compostos biológicos. Ele pode ser formado a partir de glicídios, lipídeos e proteínas.
Primeiro: Conversão do piruvato a Acetil-CoA.
Segundo: Acetil-CoA entra no ciclo para ocorrer à formação de CO2 e H20.
O que vai ser produzido neste ciclo diretamente é CO2, mas há outras coisas que são produzidas neste ciclo que vão gerar água no final das contas também. Ou seja, o produto final do Ciclo de Krebs é Co2 e H20.
Os testes de Krebs foram realizados com ácidos di ou tri carboxílicos e ele observou que quando ele os colocava a formação de piruvato e CO2 era maior. Krebs observou que quando ele fornecia lactato, fumarato, succinato, malato, que essas moléculas eram oxidadas rapidamente. Krebs utilizou tecidos musculares para fazer os testes e comparou a formação de piruvato e CO2 quando o tecido muscular estava sozinho, ou seja, sem a adição dessas substâncias orgânicas e com a adição delas também. O que ele pôde concluir foi que a formação de piruvato e CO2 com a adição das moléculas orgânicas foi maior quando comparada a formação de piruvato sem elas, ou seja, de alguma forma estes ácidos não ionizados aceleravam a glicólise para formar piruvato. Mais tarde ele testou ácidos tricarboxílicos como o isocitrato, citrato e acocianato e também observou a maior formação de CO2 e viu que eles não eram consumidos na reação. 
Conclusão que ele chegou: Alguma molécula de 2C que veio da glicólise se liga a molécula de oxaloacetato (4C) para formar citrato (6C), que vai entrar no ciclo e formar os respectivos intermediários que vão propiciar a formação de CO2 e no final um ácido acético será oxidado para que o oxaloacetato seja regenerado e o ciclo continue.
Transporte do piruvato para a mitocôndria, pois o Ciclo de Krebs acontece na matriz mitocondrial.
Quando o piruvato entra ele tem que ser descarboxilado. Para ele ser descarboxilado tem que ocorrer uma desidrogenação. Esse piruvato vai sofrer uma ação chamada de “complexo da piruvato desidrogenase”, onde a piruvato desidrogenase vai transformar a molécula de piruvato em acetil-CoA mais CO2. É nessa etapa do complexo com a piruvato desidrogenase que ocorre a primeira descarboxilação, onde é formada uma molécula com dois carbonos ligada a uma coenzima A. 
A estrutura da coenzima A e o processo de formação da molécula de acetil-CoA são mostrados na abaixo Essa coenzima complexa é abreviada como CoA Ela é composta por β- mercaptoetanolamina, pela vitamina ácido pantotênico, pela adenosina difosfato (ADP). A coenzima A existe na forma reduzida e atua como transportadora de grupos acil.
A reação catalisada pelo complexo piruvato desidrogenase é esquematizada abaixo.
Piruvato + NAD + CoASH Acetil-CoA + CO2 + NADH + H +
Esta reação é uma descarboxilação oxidativa, um processo irreversível no qual o grupo carboxila é removido do piruvato como uma molécula de CO2 e os dois carbonos, remanescentes formam o grupo acetil da molécula de acetil-CoA.
A desidrogenação combinada com a descarboxilação da molécula de piruvato em acetil-CoA requer a ação seqüencial de três enzimas e cinco coenzimas diferentes ou grupos prostéticos, que são: 1) tiamina pirofosfato (TPP); 2) fl avino adenino dinucleotídeo (FAD); 3) coenzima A (CoA); 4) nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD); 5) ácido lipóico. 
Quatro vitaminas hidrossolúveis diferentes são necessárias na nutrição humana e são componentes vitais neste sistema. Essas vitaminas são: 1) tiamina na TPP; 2) ribofl avina no FAD; 3) niacina no NAD; 4) pantotenato na CoA.
Complexo piruvato desidrogenase
Formado por 3 sub unidades: E1, E2 e E3.
Primeira etapa: Piruvato vai ser descarboxilado para formar Acil.
Segunta etapa: Transferência do Acil para o enxofre.
Terceira etapa: Acil é transferido para a coenzima A e forma acetil-coA.
Após o piruvato passar pelas subunidades E1, E2 e E3 o Acetil-CoA é formado e finalmente entra para o ciclo de Krebs.
Etapas do Ciclo de Krebs
1ª reação: Acetil-CoA reage (doa seu grupo acetil) com oxaloacetato (4C) para formar citrato (6C) (ácido tricarboxílico). Essa etapa é catalisada pela enzima citrato sintase. ∆G= -32,2kJ/mol. 
 Quando o oxaloacetato é formado, na sua estrutura possui muitos grupamentos carboxila, o que torna a molécula mais reativa, fazendo com esses carbonos sejam liberados e formem CO2. 
2ª reação: Transformar o citrato em isocitrato. A enzima aconitase catalisa a reação, ou seja, ela primeiramente retira uma molécula de água formando cis-aconitase e depois ela insere a molécula de água novamente, formando o isocitrato. Basicamente, a estrutura do citrato e do isocitrato é bem similar, o que difere mesmo é a posição da hidroxila e do H, pois quando o citrato é convertido em isocitrato a posição da OH e do H trocam. O isocitrato uma vez formado é rapidamente consumido na próxima etapa. ∆G= 13,3kJ/mol.
3ª reação: Nessa etapa quem atua é a isocitrato desidrogenase, onde ela realiza uma descarboxilação oxidativa, liberando mais uma molécula de CO2. O primeiro CO2 é liberado a partir de acetil-coA. O produto formado é o alfa-cetoglutarato e o CO2. Nesse processo é utilizado o NAD+ para fazer a desidrogenação ou o NAD(P)+ e é formado NADH. ∆G= -20,9kJ/mol.
4ª reação: Perda de outra molécula de CO2. A enzima alfa-cetoglutarato desidrogenase que catalisa essa etapa, onde ela realiza mais uma descarboxilação oxidativa, liberando mais um CO2 e formando Succinil-coA. A enzima que catalisa essa etapa também forma um complexo que é chamado de alfa-cetoglutarato desidrogenase bem similar ao complexo que o piruvato forma com a piruvato desidrogenase para formar o acetil-coA. Na catálise da reação o complexo é formado com a ação da enzima. Nesta etapa também há formação de uma ligação tioéster que conserva a energia de descarboxilação. Nesta etapa é onde já ocorreu a oxidação completa da molécula de glicose, pois os dois piruvatos oriundos da glicólise, já foram convertidos em acetil-CoA, sofrendo descarboxilação e liberando duas moléculas de CO2 e finalmente entrando no ciclo, onde será liberado mais 4 moléculas de CO2 até a quarta etapa, oxidando completamente a glicose, formando 6 CO2. ∆G= -33,5kJ/mol.
 Ao passar por essa etapa o objetivo do ciclo agora é regenerar a molécula de oxaloacetato para que a energia seja regenerada e o ciclo continue a rodar.
5ª reação: Nesta etapa a molécula de Succinil-CoA vai ser convertida em succinato por ação da enzima Succinil-coA-sintetase. Essa etapa vai ser importante para formar uma molécula de alta energia que é o GTP. Nesta etapa ocorre a hidrólise da molécula, onde a lig. S-CoA é desfeita e a energia liberada é suficiente para o GDP ser convertido a GTP. ∆G= -2,9kJ/mol.
6ª reação: Succinato é convertido a fumarato por ação da enzima succinato desidrogenase. Nesta etapa ocorre uma desidrogenação da molécula de succinato, onde dois H são retirados e uma ligação dupla entre os carbonos é formada, dando origem ao fumarato. A conservação da energia ocorre por meio do FAD reduzido, onde os dois H que foram liberados se ligam a ele e forma FADH2. ∆G= 0kJ/mol.
7ª reação:Fumarato sofre ação da fumarase para formar o L-Malato. A molécula de fumarato é hidratada com uma molécula de água, fazendo com que a lig dupla do carbono seja rompida a uma simples, onde um H se ligará a um C e a OH será ligada a outro C. ∆G= -3,8kJ/mol.
8ª reação: É a etapa em que o oxaloacetato é regenerado. O L-malato é convertido a oxaloacetato por ação da enzima malato desidrogenase, onde ela vai desidrogenar a molécula, retirando dois H ligados ao C e formando uma lig dupla com o oxigênio e os 2 H retirados irão converter o NAD+ a NADH + H+. ∆G= 29,7kJ/mol.
Saldo final: Cada molécula de Acetil-CoA que entra no ciclo gera: 3NADH, 1FADH2, 1GTP (ATP) e 2CO2.
O ciclo é composto por 8 reações de descarboxilação e oxirredução.
Um processo cíclico, com oito etapas, parece, à primeira vista, ser uma via muito complexa para a oxidação de uma molécula de dois carbonos em CO2. No entanto, o papel do ciclo do ácido cítrico não está confinado à oxidação do acetato. Essa via desempenha um papel central no metabolismo intermediário; seus produtos de quatro e cinco carbonos em determinadas circunstâncias metabólicas servem como combustíveis para outras vias. Podem, por outro lado, ser pontos de entrada de intermediários formados em outras vias de degradação; por exemplo, oxaloacetato e α-cetoglutarato são produzidos a partir do aspartato e do glutamato, respectivamente, quando proteínas são degradadas.
Regulação do ciclo
Conceitos básicos:
Regulação por alosteria: um sítio diferente so sítio catalítico em que uma molécula pode se ligar e mudar sua conformação podendo gerar sua ativação ou inibição.
Regulação por lig. Covalente: ex:fosforilação.
Serão 3 níveis de regulação:
Disponibilidade de substrato, pois para ter o ciclo rodando é necessário que tenha acetil-coA.
Inibição por acúmulo de produto, então se estiver sendo acumulado produto, muitos desses produtos serão inibidores de etapas do ciclo.
Regulação alostérica. Ligação de outras moléculas que vão modular a atividade deste ciclo e dizer o quanto ele vai girar ou não.
Basicamente o ciclo vai rodar quando necessitarmos de energia. 
A regulação das enzimas-chave em vias metabólicas, por efetores alostéricos e por modulação covalente, assegura a produção de intermediários e de produtos na velocidade requerida para manter a célula em um estado estável, evitando a superprodução de um intermediário.
ATP e ADP vão ser moduladores alostéricos. O ATP, por exemplo, vai inibir a piruvato desidrogenase. Ele também vai inibir a citrato-sintase. Ele vai inibir a isocitrato-desidrogenase. Isso vai acontecer quando tem excesso dele na célula. Em contrapartida se aumentar a quantidade de ADP significa que a célula precisa de energia e então citrato-sintase vai ser estimulada a funcionar para formar o citrato e o mesmo vale para isocitrato-desidrogenase que tb será estimulada com o acúmulo do ADP. 
O acúmulo de NADH tb vai inibir a atividade de enzimas, como por exemplo, a piruvato desidrogenase.
O complexo piruvato desidrogenase é modulado por dois tipos de regulação. Primeiro, dois produtos da reação da piruvato desidrogenase, acetil-CoA e NADH, inibem o complexo. Segundo, o complexo piruvato desidrogenase existe de duas formas: 1) um ativo, desfosforilado; 2) um inativo, fosforilado. A inativação do complexo é feita por uma proteína quinase que está fortemente ligada ao complexo. A reativação é catalisada por uma proteína fosfatase que desfosforila o complexo.
Resumindo esse processo de regulação, podemos dizer que quando a situação energética da célula é alta, ou seja, quando os níveis de ATP, acetil-CoA e NADH são altos, os produtos de reação catalisados por esse complexo enzimático, o complexo enzimático é inibido. Por outro lado, quando os níveis energéticos da célula estão baixos, ou seja, quando os níveis de AMP (adenosina monofosfato), NAD+ e CoA estão reduzidos, ocorre uma ativação alostérica do complexo piruvato desidrogenase.
O citrato tb será um modulador alostérico, como por exemplo, da própria citrato-sintase. Se eu tenho citrato acumulando, significa que o ciclo não está rodando bem, ou seja, ele não está dando conta de deixar o citrato seguir para ser gerada energia através das sucessivas descarboxilações e no final a regeneração do oxaloacetato. O citrato tb vai ser importante para modular a atividade da PFK-1, pois se o citrato está acumulando, ele tem que sinalizar lá para PFK-1 ser inativada, para que ela não deixe a glicólise seguir para formar piruvato que será convertido em acetil-coA que vai entrar no ciclo reagir com oxaloacetato e formar o citrato. Uma vez que a PFK-1 é inativada o citrato para de acumular. 
Também existe a modulação alostérica mediada por Ca. Ele é um importante modulador para piruvato desidrogenase, isocitrato desidrogenase e alfa-cetoglutarato desidrogenase. Quando o músculo está contraindo isso significa que ele precisa de energia, ou seja, este Ca estará sendo produzido para sinalizar que o ciclo deve rodar para gerar energia.