Bioquímica_ Ciclo de Krebs - Funcionamento e Regulação

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Conversão de piruvato a Acetil-CoA
- O piruvato é transportado do citosol para a mitocôndria, onde é transformado
em acetil-CoA
- O piruvato origina acetil-CoA por descarboxilação oxidativa, liberando
CO2
Piruvato + Coenzima A + NAD+ -> Acetil-CoA + NADH + CO2
- Processo irreversível
- Coenzima A: carregadora de grupos acila - se liga por seu grupo sulfidrila
terminal - ligação tioéster rica em energia
- A transformação requer quatro vitaminas e é catalisado pelo complexo
piruvato desidrogenase - três enzimas (piruvato desidrogenase,
di-hidropoil transacetilase e diidrolipoil desidrogenase) e cinco cofatores
(TPP, CoA, ácido lipóico, FAD e NAD) dentre os quais quatro são derivados
de vitaminas (Tiamina [B1], Ácido pantotênico [B5], Riboflavina [B2],
Nicotinamida [B3])
- Acetil-CoA - ponto de convergência do metabolismo degradativo de
carboidratos, aminoácidos, ácidos graxos e também do etanol (essa molécula
não necessariamente advém do piruvato)
- Objetivo principal: formar NADH e FADH2
- A acetil-CoA, na mitocôndria, é totalmente oxidada a CO2 pelo ciclo de
Krebs:
1) Condensação de acetil-CoA e oxaloacetato, formando citrato -
catalisada pela citrato sintase.
2) O citrato é isomerizado a isocitrato - intermediário: cis aconitato -
catálise: aconitase
3) Isocitrato é oxidado a a-cetoglutarato liberando CO2 e reduzindo
NAD+ (algumas isoenzimas da isocitrato desidrogenase podem utilizar
NADP+) - catálise: isocitrato desidrogenase
4) a-cetoglutarato é transformado em succinil-CoA liberando CO2 e
NADH - catálise: complexo a-cetoglutarato desidrogenase (muito
parecido ao complexo piruvato desidrogenase)
5) Succinil-CoA é convertido a succinato, acoplado a síntese de um
nucleosídeo trifosfato a partir de um nucleosídeo difosfato e Pi
(geralmente GTP ou ATP) - catálise: succinil-CoA sintetase - essa
reação tem um delta G muito pequeno, e por isso as reações são
acopladas.
6) Succinato é oxidado a fumarato com redução do FAD - catálise:
succinato desidrogenase (complexo II da cadeia respiratória) - os
elétrons e prótons do FADH2 são entregues a coenzima Q, um
complexo que se difunde livremente pela membrana
7) O fumarato é hidratado a malato - catálise: fumarase
8) O malato é oxidado a oxaloacetato liberando NADH - catálise:
malato desidrogenase
- O oxaloacetato é sempre regenerado ao final de cada volta - o ciclo de Krebs
pode oxidar acetil-CoA sem gasto efetivo de oxaloacetato
- Saldo: 3NADH e 1 FADH2 por piruvato ( 6NADH e 2FADH2 por glicose)
- A degradação de ácidos graxos gera unicamente acetil-CoA, que é
completamente oxidada no ciclo de Krebs - os ácidos graxos são
convertidos totalmente a CO2 e por isso não podem virar glicose
- O sentido do ciclo é determinado pela irreversibilidade das reações
catalisadas pela citrato sintase e pela a-cetoglutarato desidrogenase.
- A eventual retirada dos intermediários do ciclo de Krebs pode ser
compensada por reações que permitem restabelecer o seu nível - reações
anapleróticas
- Oxaloacetato pode ser formado a partir de piruvato - catálise: piruvato
carboxilase - enzima fortemente ativada pela própria acetil-CoA - quando a
glicólise é intensa e grande quantidade de piruvato é transformada em
acetil-CoA, o acúmulo deste composto ativa a piruvato carboxilase.
Regulação
O ciclo de Krebs não tem autonomia funcional, necessitando do fornecimento de
NAD+ e FAD pela cadeia de transporte de elétrons para manter-se ativa
1) Reação catalisada pela citrato sintase - depende do nível de oxaloacetato,
que geralmente é bem baixo intracelularmente. Isso é contornado pela
piruvato carboxilase, que em altas concentrações de acetil-CoA, transforma
piruvato em oxaloacetato. Mais oxaloacetato = maior atividade da citrato
sintase. Além disso, a citrato sintase também é inibida por succinil-CoA
2) Reação catalisada pela isocitrato desidrogenase - Destino metabólico
do citrato - ADP tem efeito positivo e o NADH negativo, levando ao
acúmulo de citrato. Esse acúmulo de citrato acaba freando também a
glicólise, visto que o citrato é efetuador negativo da fosfofrutoquinase 1
(servindo para ajustar a velocidade da glicólise à do ciclo de Krebs). O
citrato ainda é o precursor da formação de acetil-CoA citosólica, utilizada na
síntese de ácidos graxos. - a inibição da isocitrato desidrogenase
assinala suprimento adequado de ATP e desvia o fluxo metabólico da
oxidação para o armazenamento.
3) Complexo a-cetoglutarato desidrogenase - inibido por succinil CoA,
NADH e ATP. Ao contrário do complexo piruvato desidrogenase, não possui
regulação covalente.
4) Succinato desidrogenase - inibida por oxaloacetato