ESTUDO DIRIGIDO FORMAÇÃO DO PIRUVATO E CICLO DE KREBS-converted

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ESTUDO DIRIGIDO FORMAÇÃO DO Acetil-CoA, CICLO DE KREBS E GLIOXALATO 
1) Qual o destino do piruvato em aerobiose? 
Em meios de aerobiose, ou seja, na presença de O2, o piruvato irá para a mitocôndria 
para ser completamente oxidado no Ciclo de Krebs. É importante salientar que antes 
de entrar no Ciclo de Krebs, os esqueletos de carbono dos açúcares e ácidos graxos são 
convertidos ao grupo acetil da acetil-CoA, a forma na qual a maioria dos combustíveis 
entra no ciclo. 
 
2) Descreva o complexo piruvato desidrogenase. 
O complexo multienzimático de piruvato desidrogenase é localizado nas mitocôndrias 
das células eucarióticas e no citosol de bactérias e contém três enzimas e cinco 
cofatores (quatro derivado de vitaminas) e é responsável pela produção de acetil-CoA 
a partir do piruvato. É um complexo no qual uma série de intermediários químicos 
permanece ligado às moléculas de enzima à medida que o substrato é transformado 
no produto final. A regulação desse complexo enzimático ilustra uma combinação de 
modificações covalentes e mecanismos alostéricos que resulta em um fluxo 
precisamente regulado em uma etapa metabólica. 
 
3) Esquematize a reação de conversão de piruvato à acetil-CoA catalisada pelo complexo 
enzimático e os seus respectivos co-fatores. 
 
A combinação da desidrogenação e descarboxilação do piruvato ao grupo acetil da 
acetil-CoA requer uma ação seqüencial de 3 enzimas diferentes (piruvato-
desidrogenase, di-hidrolipoil-transacetilase e di-hidrolipoil-desidrogenase) e 5 
coenzimas diferentes ou grupos prostéticos – pirofosfato de tiamina (TPP), 
dinucleotídeo de flavina-adenina (FAD), coenzima A (CoA, algumas vezes denominada 
CoA-SH para enfatizar a função do grupo –SH), dinucleotídeo de nicotinamida-adenina 
(NAD) e lipoato. 4 vitaminas diferentes essenciais à nutrição humana são componentes 
vitais desse sistema: tiamina (no TPP), riboflavina (no FAD), niacina (no NAD) e 
pantotenato (na CoA). 
 
4) Como o complexo da piruvato desidrogenase é regulado? 
É desativada alostericamente quando o combustível está disponível em grande 
quantidade, na forma de ácidos graxos e quando há grande concentração de ATP e 
NADH. E a enzima é ativada alostericamente quando a demanda de energia está alta e 
a célula necessita de um maior fluxo de acetil-CoA para o ciclo do ácido cítrico. Em 
mamíferos, esses mecanismos de regulação alostéricos são complementados por uma 
modificação covalente das proteínas. O complexo é inibido pela fosforilação reversível 
de um residuo de Ser específico em uma das duas subunidades E1. Enquanto isso, uma 
fosfatase específica remove o grupo fosfato por hidrólise e, desta maneira ativa E1. 
O seu domínio piruvato-desidrogenase-quinase (modulador negativo) é ativado por 
ATP, NADH, acetil-CoA, ácidos graxos de cadeia longa, desta forma, fosforilando E1 e 
desativando o complexo PDH. E seu domínio piruvato-desidrogenase-fosfatase é 
ativado por ADP, NAD, e Ca++, dessa forma, desfosforilando E1 e ativado o complexo 
PDH. 
 
5) Sobre o ciclo de Krebs responda: 
a) Esquematize o ciclo 
 
1- Condensação de Claisen: grupo metil da acetil-CoA convertido a metileno no citrato. 
2- Desidratação/reidratação: grupo –OH do citrato reposicionado no isocitrato preparando 
para a descarboxilação da próxima etapa. 
3- Descarboxilação oxidativa: grupo –OH oxidado a carbonil, o que, por sua vez, facilita a 
descarboxilação por meio da estabilização do carbânion formado no carbono adjacente. 
4- Descarboxilação oxidativa: mecanismo similar a piruvato-desidrogenase; dependente do 
carbonil do carbono adjacente. 
5- Fosforilação ao nível do substrato: energia do tioéster conservada na ligação fosfoanidrido 
do GTP ou ATP. 
6- Desidrogenação: introdução da ligação dupla inicia a sequência de oxidação do metileno. 
7- Hidratação: adição de água à ligação dupla introduz o grupo –OH para a próxima etapa de 
oxidação. 
8- Desidrogenação: oxidação do –OH completa a sequência de oxidação; carbonil gerado 
posicionado para facilitar a condensação de Claisen na próxima etapa. 
 
b) Indique em que ponto do ciclo ocorre síntese de ATP em nível de substrato. 
Ocorre no ponto 5 em que há a conversão de succinil-CoA a succinato. A succinil-CoA 
tem uma ligação tioéster e a energia liberada pelo rompimento dessa ligação é utilizada 
para impelir a síntese de uma ligação fosfoanidrido no GTP ou ATP. 
 
c) Quantos NADH e FADH2 são produzidos com a entrada de 6 acetil-CoA neste ciclo? 
Para cada acetil-CoA oxidada pelo ciclo de Krebs, o ganho de energia consiste em 3 
moléculas de NADH, 1 de FADH2 e 1 nucleosídeo trifosfatado (ATP ou GTP). Logo para 6 
acetil-CoA, serão produzidos 18 NADH, 6 FADH2 e 1 ATP ou GTP. 
 
d) Considerando os equivalentes redutores produzidos durante a glicólise, na oxidação 
do piruvato a acetil-CoA e no ciclo de Krebs, calcule quantos ATPs são produzidos 
com a chegada destes na CTE. 
32 ATP 
 
e) Cite as enzimas do CK que são reguladas. E explique como cada uma é regulada. 
Citrato-sintase: moduladores positivos – acetil-CoA, oxaloacetato, ADP 
moduladores negativos – NADH, ATP, citrato, 
Isocitrato-desidrogenase: moduladores positivos – Ca++, ADP, AMP 
moduladores negativos – ATP, NADH 
Α-cetoglutarato-desidrogenase: moduladores positivos – Ca++, ADP, AMP 
moduladores negativos – ATP, NADH, succinil-CoA 
 
f) O que são reações anapleróticas? Exemplifique. 
Para que esse ciclo tenha, ao mesmo tempo, a função anabólica e catabólica, as 
concentrações dos compostos intermediários formados são mantidas e controladas 
através de um complexo sistema de reações auxiliares que chamamos de reações 
anapleróticas. Um exemplo de reação anaplerótica é a carboxilação de piruvato para se 
obter oxalacetato, catalisado pela enzima piruvato carboxilase. 
 
g) Por que este ciclo é considerado uma via anfibólica?Exemplifique 
Podemos concluir que o ciclo de Krebs é uma reação catabólica porque promove a 
oxidação do acetil-CoA, a duas moléculas de CO2, e conserva parte da energia livre 
dessa reação na forma de coenzimas reduzidas, que serão utilizadas na produção de ATP 
na fosforilação oxidativa, a última etapa da respiração celular. O ciclo de Krebs também 
tem função anabólica, removendo intermediários do ciclo para síntese de glicose, ácidos 
graxos, aminoácidos e porfirinas, sendo por isso classificado como um ciclo anfibólico. 
 
4) Esquematize o ciclo do glioxalato, indicando em que momento a oxidação de ácidos 
graxos participa deste ciclo,o ciclo de Krebs, a gliconeogênese e o próprio ciclo. 
No ciclo do glioxilato, o desvio de duas etapas de descarboxilação do ciclo do ácido 
cítrico torna possível a formação líquida do succinato, oxaloacetato e outros 
intermediários do ciclo de Krebs a partir de acetil-CoA. O oxoloacetato formado deste 
modo pode ser utilizada para a síntese de glicose via gliconeogênica. 
 
 
6) Como ciclo do glioxalato é regulado? 
Quando o metabolismo gerador de energia está suficientemente rápido e mantém 
baixas as concentrações dos intermediários glicolíticos e do ciclo de Krebs, a isocitrato-
desidrogenase (enzima do ciclo de Krebs) é inativada quando fosforilada e, então, a 
inibição da isocitrato-liase é abrandada e o citrato flui para a via do glioxilato, para ser 
utilizado na biossíntese de carboidratos, aminoácidos e outros componentes celulares.