Ciclo de Krebs

Prévia do material em texto

Resumo do Cap 16 
 
Ciclo de Krebs 
 
O ciclo é responsável pelo metabolismo central da região; também realiza a 
oxidação de carboidratos, aminoácidos e ácidos graxos (catabolismo- produção de energia); 
durante o ciclo produz precursores biossintéticos que seguem para outras vias, e por fim, 
realiza processos Anfibólicos, ou seja, realiza tanto processos Catabólicos como Anabólicos 
Catabólicos - Produção de ATP a partir de Acetil-CoA 
Anabólicos - Produção de moléculas complexas, como Proteínas, a partir da 
formação de intermediários do ciclo de Krebs 
 
Objetivo da Via: Formar elétrons como (FADH2 e NADH) que irão para cadeia 
transportadora de elétrons --> promover ATP. 
 
Produção de Acetil-CoA 
 
Acetil-CoA é a molécula-chave para que o Ciclo de Krebs funcione. Esta é formada a 
partir da Oxidação dos Aminoácidos e Glicose, B-oxidação dos Ácidos Graxos, o piruvato 
formado nesses processos é convertido à Acetil-CoA. 
 
● Produção de Acetil-CoA a partir de Piruvato: O piruvato é oxidado a acetil-CoA pela 
ação do Complexo Piruvato-Desidrogenase(PHD), são enzimas que atuam 
descarboxilando (remoção de CO2), Transacetilando (formação de Acetil-CoA) e 
Descarboxilando novamente (doação de elétrons), essa reação é irreversível. Esta 
enzima possui 5 enzimas: Piruvato-desidrogenase, Di-hidrolipoil-transacetilase e 
Di-hidrolipoil-desidrogenase. E apresentam 5 coenzimas, são eles: Pirofosfato de 
Tiamina (TPP); Dinucleotídeo de Flavina-adenina (FAD); Coenzima A (CoA) - atua 
como transportador de acilas; Dinucleotídeo de nicotinamida-adenina (NAD); 
Lippoato e pantotenato. 
 
● No complexo, cada enzima é responsável por: 
Piruvato-desidrogenase: Promove a descarboxilação do piruvato(liberação do CO2). 
Di-hidrolipoil-transacetilase: Promove a formação de Acetil-CoA. 
Di-hidrolipoil-desidrogenase: promove a oxidação dos componentes da 
Di-hidrolipoil-transacetilase e os transfere para o FAD, liberando FADH2. E o FADH2 
produzido transfere seus [H] para o NAD+, formando NADH. 
 
Este mecanismo envolve 5 etapas, nas quais as coenzimas participam sendo 
oxidadas e reduzidas. 
Oxidação do Acetil-CoA 
A oxidação da molécula Acetil-CoA formada, segue para o Ciclo de Krebs. Onde a 
primeira etapa envolve a doação do grupo acetil da molécula para Oxaloacetato --> 
Formando Citrato --> Este é transformado em Isocitrato --> Sofre a Desidrogenação, 
liberando CO2 e formando A-cetoglutarato--> Esta molécula perde CO2 e forma Succinato 
--> É catalisado por 4 reações enzimáticas e regenera o Oxaloacetato (retorna para a 1ª 
etapa). Ao total, o ciclo compreende 8 etapas!! 
No ciclo de Krebs ocorre 4 oxidações, que formam NADH e FADH2 --> Vão para 
cadeia respiratória de elétrons --> Obtenção de ATP . Os intermediários formados no ciclo 
de Krebs podem seguir outras vias. 
 
Etapas do Ciclo de Krebs 
 
Etapa 1: Formação do Citrato - Ocorre a condensação do Acetil-CoA ao Oxaloacetato.Essa 
etapa é catalisada pela enzima Citrato-sintase, portanto, a enzima remove o carbono metil 
do acetil da Acetil-CoA e doa para o Carbono 2 do oxaloacetato, essa remoção forma um 
intermiediário Citroil-CoA que é rapidamente hidrolisado, liberando CoA (utilizada na 
oxidação do Piruvato) e forma Citrato. 
 
Etapa 2: Formação de Isocitrato a partir de Citrato - A enzima Aconitase catalisa a 
transformação do Citrato à Isocitrato, formando um intermediário ácido tricarboxílico 
Cis-aconitato em seu sítio ativo. A enzima promove a adição de H2O ào Cis-aconitato, no 
qual a adição de uma molécula de água, pode ocorrer a formação de Citrato (quando à 
esquerda) ou Isocitrato (à direita). A reação tende a ocorrer pela direita por que o Isocitrato 
é rapidamente consumida na próxima etapa. 
 
Etapa 3: Oxidação do Isocitrato a a-cetoglutarato e CO2 - A enzima 
Isocitrato-desidrogenase catalisa a descarboxilação oxidativa (no qual seus elétrons [H] é 
doado para o NAD+ --> formando NADH.) do Isocitrato formado, um intermediário 
Oxalosuccinato, no qual o MN2+ presente no sítio ativo da enzima interage com o grupo 
carbanil do intermediário. A formação de a-cetoglutarato só ocorre quando o intermediário 
sofre descaboxilação (liberando CO2). 
Esta enzima é encontrada em tanto no citosol quanto na matriz mitocondrial. No Citosol, 
esta enzima utiliza tanto NAD quanto NADP para ser o aceptor final de elétrons. 
 
Etapa 4: Oxidação de a-cetoglutarato a Succinil-CoA e CO2 - O complexo da 
A-cetoglutarato-desidrogenase catalisaa descarboxilaçção oxidativa do A-cetoglutarato, no 
qual utiliza NAD+ como aceptor de elétrons (liberando NADH) e Co-A como transportador 
de grupo Succinil para o A-cetoglutarato oxidado, no qual permitindo a formação de 
Succinil-CoA e liberação de CO2. Portanto, ocorre a remoção do COO-(CO2) do 
a-cetoglutarato. 
 
Etapa 5: Conversão do Succinil-CoA a Succinato - A Succinil-CoA apresenta em sua 
estrutura uma ligação Tioéster com energia de ligação negativa, e a quebra dessa ligação 
promove a ligação de um fosfoanidrito ao GDP - formando ATP. Reação catalisada pela 
enzima Succinil-CoA-sintetase, a reação tem como objetivo poupar energia, no qual ocorre 
a transferência de um grupo fosforil da Succinil-CoA para o GDP, para formação de GTP. 
Essa transferência do grupo fosforil está presente no resíduo de His no sítio ativo da 
enzima. 
A enzima Succinil-CoA-Sintetase, libera GTP + CoA do substrato Succinil-CoA, restando 
apenas Succinato. O GTP formado é transformando em ATP pela enzima 
Nucleosídeo-difosfato-quinase, no qual o grupo fosfato do GTP é doado para o ADP 
formando ATP. 
 
Etapa 6: Oxidação do Succinato a fumarato - A enzima (Flavoproteína) 
Succinato-desidrogenase oxida o Succinato, doando seus elétrons para o FAD --> saindo 
FADH2 e gerando Fumarato. 
 
Etapa 7: ​Hidratação do Fumarato a Malato - A enzima Fumarase, adiciona 1 molécula de 
H2O ao fumarato, porém antes de formar o fumarato, é formado o intermediário Carbânion. 
Portanto, o Fumarato recebe um OH, formando Carbânion, este recebe um H e forma 
Malato. 
 
Etapa 8: Oxidação do Malato à Oxaloacetato - A enzima Malato-desidrogenase junto com 
NAD catalisa a oxidação do malato a oxaloacetato, (liberando NADH). 
 
 
● O ciclo de krebs, ao final, gera uma molécula de ATP, porém formam 3 NADH e 1 
FADH2 que irão para cadeia respiratória de elétrons, promover formação de ATP. 
● Cada molécula de glicose, ao final da cadeia respiratória geram 32 ATPs. Pois cada 
molécula de piruvato formado gera em torno 2 ATP e 2NADH. Cada NADH gera 2,5 
ATP enquanto que FADH gera 1,5 ATP 
 
Precursores das vias de Biossíntese: 
 
● A-cetoglutarato + Oxaloacetato = precursores para aminoácidos, aspartatos e 
glutamato por meio de transaminação. 
● Oxaloacetato = pode ser convertido em Glicose e seguir a via da Gliconeogênese 
● Succinil-CoA = é o intermediário da síntese do Anel Porfirínico 
 
Reações Anapleróticas: 
Se dá pela reposição dos intermediários que seguiram para via da Biossíntese. 
 
● No fígado a reação mais importante ocorre pela carboxilação do Piruvato para 
formar Oxaloacetato (este encontra-se em baixas quantidades séricas), portanto,quando o ciclo de krebs apresenta uma deficiência na quantidade de Oxaloacetato, 
o Piruvato é carboxilado a partir da utilização de ATP, formando Oxaloacetato. 
Reação catalisada pela Piruvato-carboxilase, esta enzima é regulada 
alostericamente pela Acetil-CoA ( baixas [Acetil-CoA] = inativa a enzima e altas 
[Acetil-CoA] = Ativam). 
 
Regulação do Ciclo de Krebs 
 
A regulação do Ciclo ocorre em dois níveis: 
1 º Conversão do Piruvato a Acetil-CoA - realizado pelo Complexo PHD. Este é 
regulado alostericamente por ATP e seus produtos NADH e Acetil-CoA. Assim como 
AMP, CoA e NAD+. 
A ativação da enzima se dá quando ocorre o acúmulo de AMP, CoA e NAD+, devido 
à baixa entrada de Acetato ao complexo. 
E a Desativação ocorre quando possui o acúmulo de Aceti-CoA, ATP e NADH. 
A regulação pode ocorrer pela fosforlação reverssível. E o complexo possui 2 
proteínas responsáveis pela regulação - uma Piruvato-desidrogenase-cinase que 
fosforila a Piruvato-desidrogenase, inativando sua atividade. E a outra é a 
Fosfoproteínas-fosfatase que remove o grupo fosfato por hidrólise da da 
Piruvato-desidrogenase, ativando-a. A Piruvato-desidrogenase-cinase é regulada 
pelo ATP, no qual baixas [ATP], dimunui a atividade da proteína e a outra proteína 
pode remover os fosfatos adicionados, e altas [ATP] a enzima pode fosforilar e 
inativar a Piruvato-desidrogenase. 
 
2º Entrada da Acetil-CoA no Ciclo de Krebs 
Fatores que influenciam o fluxo do Ciclo: Disponibilidade de Substrato, Inibição pelos 
produtos acumulados e Inibição Alostérica por retroalimentação das enzimas. 
- A Citrato-sintase é inibida por altas concentrações de [NADH, Succinil-CoA, Citrato 
e ATP] e ativada por altas [ADP]; 
- A Isocitrato - inibida por altas [ATP] e ativada por altas [Ca2+ e ADP]; 
- A-cetoglutarato - inibida pelo acúmulo de [Succinil-CoA e NADH] e ativada pelo 
[Ca2+];