CICLO DE KREBES 2013

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O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
1) Os seres vivos obtêm energia oxidando os combustíveis metabólicos Lipídeos, carboidratos e Proteínas a acetilCoA .
2) o acetilCoA é oxidado enzimaticamente até CO2 no Ciclo de Krebs. A energia liberada pela oxidação é conservada nos transportadores NADH e FADH2;
3) Os cofatores reduzidos são reoxidados, liberando prótons (H+) e elétrons. Os e- são transportados ao longo da cadeia de moléculas transportadoras de e- até O2.
A fase aeróbica do metabolismo é a Respiração Celular: 3 grandes estágios:
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Função => desidrogenar o ácido acético 
- os nutrientes a serem oxidados perdem prótons e elétrons (H+ + e-) e têm seus átomos de C convertidos a CO2;
- os prótons e elétrons são recebidos por coenzimas na forma oxidada, que passam assim à forma reduzida;
- a reoxidação das coenzimas é obtida pela transferência dos (H+ + e-) para o oxigênio molecular, que é então convertido em H2O;
- A energia derivada desta oxidação é utilizada para sintetizar um composto rico em energia, o adenosina trifosfato (ATP) a partir do ADP + fosfato inorgânico (HPO42-, em pH 7,4).
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O piruvato entra na mitocôndria através de uma translocase específica.
No interior da mitocôndria, o piruvato é oxidado a acetil-CoA e CO2  Descarboxilação Oxidativa: processo irreversível de oxidação no qual o grupo carboxila é removido do piruvato na forma de CO2 e os 2 C restantes tornam-se o grupo acetila do Acetil-CoA. 
- O complexo da piruvato desidrogenase é constituído de 3 diferentes enzimas e 5 coenzimas ou grupos prostéticos:
	TPP - tiamina pirofosfato
	NAD - nicotinamida adenina dinucleotídeo
	FAD - flavina adenina dinucleotídeo
	ácido lipóico e	CoA-SH
- O NADH + H+ cede um íon hidreto (: H-) com seus 2e- para a cadeia respiratória o que gera 3 ATP;
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Estes 2 C não são liberados como CO2 na primeira volta
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico
- 8 passos
- ocorre no interior das mitocôndrias, nos eucariotos.
A partir do fumarato não podemos mais distinguir os 2 átomos de C derivados do acetil, pois o succinato e o fumarato são moléculas simétricas, sendo impossível distinguir C1 e C2 de C4 e C3.
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CONDENSAÇAO DO ACETIL CoA COM O OXALOACETATO
O grupo metil acetil CoA reage com a carbonila do C2 do oxaloacetato
É regenerada e pode vir a atuar em outras reações, inclusive na descarboxilação de outra molécula de piruvato.
Durante a reaçao ocorre a formação de um intermediário (Citroil CoA), cuja hidrólise, de alta energia, faz com que a reação seja altamente exergônica neste sentido. Isto é importante pois a [oxaloacetato] é baixa e para que o ciclo funcione esta E é necessária.
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2) Formação do Isocitrato via cis-Aconitato
- Adição e remoção de H2O ocorre nos dois sentidos;
- a reação ocorre no sentido indicado, formação do Isocitrato, porque ele é consumido rapidamente no passo seguinte, deslocando o equilíbrio.
não se dissocia do centro ativo
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3) Oxidação do isocitrato a -cetoglutarato e CO2
Existem 2 formas da enzima: uma que emprega o NAD+ como aceptor de e-, outra que emprega o NADP.
A isoenzima dependente de NAD+ é encontrada na matriz mitocondrial e atua no ciclo de Krebs para produzir o -cetoglutarato.
A isoenzima dependente do NADP+ é encontrada tanto na matriz mitocondrial como no citosol e sua função mais importante é a geração do NADPH (síntese ou anabolismo).
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4) Oxidação do -cetoglutarato a succinil-CoA e CO2
Esta reação é semelhante àquela da piruvato desidrogenase. As duas enzimas estão envolvidas na oxidação de um -cetoácidos com a perda de CO2, sendo a energia de oxidação conservada pela formação da ligação de um tioéster. As enzimas: 1 (do piruvato e do -cetoglutarato) são estruturalmente semelhantes, mas a seqüência de aminoácidos e especificidade é diferente; As Enzima 2 e 3 são similares;
“AS DUAS ENZIMAS TÊM ORIGEM EVOLUTIVA COMUM”
TPP, FAD, NAD, CoA ÁCIDO LIPÓICO
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5) Conversão do succinil-CoA em succinato
O hídrólise da ligação tioéster libera (Go’ = -36kJ/mol) energia suficiente para dirigir a síntese da uma ligação de anidrido fosfórico no ATP ou GTP (neste caso o GTP) Para a síntese de ATP é necessário Go’ = 30,5kJ/mol
Nucleosídio difosfato quinase
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6) Oxidação do succinato a fumarato
- Nos procariontes, esta enzima é ligada à membrana plasmática; nos eucariontes à membrana mitocondrial interna;
- É a única enzima do Ciclo de Krebs ligada à membrana;
- A enzima da mitocôndria do coração bovino contém uma molécula de FAD ligada a 3 grupos Fe-S. Os elétrons, retirados do succinato, passam através do FAD e dos centros Fe-S antes de entrarem na cadeia transportadora de elétrons (na membrana mitocondrial interna).
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7) Hidratação do fumarato para produzir malato
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8) Oxidação do malato a oxaloacetato
O equilíbrio da reação está muito deslocado para a esquerda sob as condições termodinâmicas padrões. Entretanto, nas células intactas, o oxaloacetato é continuamente removido pela reação da citrato sintase que é altamente exergônica. Isto conserva a concentração do oxaloacetato, nas células, em níveis extremamente pequenos (menores que 10-6 M), deslocando a reação da malato desidrogenase na formação do oxaloacetato.
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A cada volta do ciclo são produzidos:
- 3 NADH
- 1 FADH2
- 2 CO2
- 1 GTP  ATP
(1), (3) e (4) são passos irreversíveis
(4)
O que acontece no ciclo
Entram dois átomos de carbono na forma de acetato 
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Regulação do ciclo
1. Regulação alostérica Modificação covalente 
 [ATP] estimula quinase 
[ATP] [Ca++]estimula fosfatase 
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Por que a oxidação do acetato é tão complicada?
O papel do Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos não se restringe à oxidação do acetato; esta via é o centro do metabolismo intermediário. Produtos finais de 4 e 5 átomos de carbono de muitos processos catabólicos são introduzidos no ciclo para servirem como combustível. 
Por exemplo, degradação dos aa de proteínas da alimentação:
aspartato  oxaloacetato
glutamato  -cetoglutarato
Existem microrganismos anaeróbios modernos, nos quais um Ciclo do Ácido Cítrico incompleto serve como fonte, não de energia, mas de precursores biossintéticos. Empregam as primeiras 3 reações do ciclo do ácido cítrico para produzir -cetoglutarato, mas como não possuem a -cetoglutarato desidrogenase, não podem conduzir o conjunto completo de reações do ciclo do ácido cítrico.
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Os intermediários são retirados para funcionarem como precursores em muitas vias biossintéticas. Em vermelho estão 4 reações anapleróticas que recolocam, em níveis normais, as concentrações esgotadas dos intermediários do ciclo. Assim, os intermediários permanecem com concentrações quase que constantes.
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Regulação do Ciclo do Ácido Cítrico
O fluxo de átomos de C do piruvato para dentro do ciclo é regulado em 2 níveis:
(1) a conversão do piruvato em acetil-CoA;
(2) a entrada do acetil-CoA no ciclo.
Como o piruvato não é a única fonte de acetil-CoA (a maioria das células pode obter acetil-CoA pela oxidação de ácidos graxos e de certos aminoácidos), a possibilidade de se obter intermediários destas outras vias é muito importante na regulação da oxidação do piruvato e do ciclo do ácido cítrico.
(3)
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As reações anapleróticas repõem os intermediários do ciclo
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CICLO DO GLIOXILATO
Nos vegetais, em certos invertebrados e em alguns microrganismos (Escherichia coli e Leveduras) o acetato pode servir tanto como um combustível rico em energia como uma fonte de fosfoenolpiruvato para a síntese de carboidratos. Nestes organismos, operam simultaneamente os 2 ciclos: 1- TCA para a oxidação do Acetil até CO2; 2) ciclo do glioxilato. 
O ciclo do glioxilato é uma forma modificada do ciclo de Krebs 
Capacita vegetais, alguns invertebrados e microrganismos (Escherichia coli e Leveduras) a utilizar os ácidos graxos ou acetato, na forma de acetil CoA, como única fonte de carbono para síntese efetiva de glicose a partir
de ácidos graxos 
Animais não podem efetuar síntese liquida de glicose a partir de acetil CoA ou de ácidos graxos, uma vez que 2 átomos de carbono são perdidos como CO2 nas reações do ciclo de krebs
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O ciclo do glioxilato permite a conversão líquida do acetato em oxaloacetato
Nos vegetais, em certos invertebrados e em alguns microrganismos (Escherichia coli e Leveduras) o acetato pode servir tanto como um combustível rico em energia como uma fonte de fosfoenolpiruvato para a síntese de carboidratos. Nestes organismos, algumas enzimas do Ciclo do Ácido Cítrico operam de 2 formas:
1) funcionam no TCA para a oxidação do Acetil até CO2;
2) no ciclo do glioxilato.
Equação Global:
2 Acetil-CoA + NAD+ + 2H2O 
 succinato + 2CoA + NADH + H+
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isocitrato liase
aspartato
aspartato
aconitase
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Ciclo do Glioxilato  contorna as etapas que produzem CO2
Cada volta  entram duas moléculas de acetil CoA
Forma-se uma molécula de succinato, e um par de eletrons 
Ciclo de Krebs prove necessidades energéticas
Glioxilato Fornece succinato para a formaçao de carboidratos a partir de lipídeos 
Vegetais superiores ciclo TCA  Mitocondria 
Glioxomas  contem todas as 5 enzimas para o ciclo operar 
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Isocitrato desidrogenase é estimulada por metabolitos e por níveis reduzidos de energia, os quais também inibem a atividade da proteína kinase. 
Quando a isocitrato desidrogenase é inativada por fosforilação (proteína quinase especifica), o isocitrato é dirigido para a ciclo do glioxilato. 
Quando a enzima é ativada pela desfosforilação (pela fosfatase específica), o isocitrato entra no ciclo de Krebs e o ATP é produzido.
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Semente de pepino em germinação
Nos vegetais, as enzimas do ciclo do glioxilato são seqüestradas em organelas presas às membranas chamadas glioxissomas.
Aquelas enzimas comuns aos 2 ciclos existem como 2 isoenzimas: uma específica da mitocôndria, outra do glioxissoma.
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