Ciclo de Krebs

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Ciclo de Krebs
A via glicolítica se constitui como uma das primeiras etapas do processo de respiração celular. 
O ciclo de Krebs contribui com a cadeia transportadora de elétrons (estágio 2 e 3 são considerados interdependentes). Para o ciclo de Krebs acontecer ele precisa de coenzimas oxidadas e a cadeia de elétrons precisa de coenzimas reduzidas.
Ciclo de Krebs
· Região central do metabolismo
· Anfibólica
· Vias degradativas chegam até eles
· Vias de biossíntese partem dele (anabólicas)
Preparação do ciclo de Krebs
O piruvato vindo da glicólise vai ser convertido em acetil-CoA para fazer parte do ciclo de Krebs. Pra isso um transportador leva o piruvato até a mitocôndria, onde um complexo multienzimático o converte em AcetilCoA. 
Complexo da piruvato desidrogenase
Complexo multienzimatico. Intermediários ligados a enzima a medida que o substrato inicial é transformado em produto final. As enzimas estarem próximas umas as outras facilita o processo. 
· Descarboxilação oxidativa
· Irreversível
· Desidrogenação
· Elo entre a glicólise e ciclo de Krebs
As três enzimas
1. Piruvato desidrogenase (E1) descarboxilação oxidativa do piruvato
2. Diidrolipoil transacetilase (E2) transferência de acetila à CoA
3. Diidropoil desidrogenase (E3) regeneração da forma oxidada da lipoamida
Cinco coenzimas
1. Pirofosfato de tiamina (TPP) B1
2. Dinucleotídeos de flavina-adenina (FAD) B2
3. Coenzima A (CoA) B5
4. Dinucleotídeo de nicotinamide-adenina (NAD) B3
5. Lipoato
4 vitaminas essenciais. Qualquer deficiência com uma dessas vitaminas trará problema para o ciclo de Krebs, porque o piruvato não será convertido em acetilCoA.
O piruvato vem da via glicolítica pronto para ser convertido. O complexo enzimático está ligado as suas coenzimas: piruvato desidrogenase (E1) com tiamina pirofosfato (TPP); diidropoil transacetilase (E2) com lipoato, inicialmente reduzido; diidrolipoil desidrogenase com FAD. 
O piruvato chega e se liga a enzima E1 e passa por um processo de descarboxilação. Logo em seguida, ocorre a transferência dele a enzima E2, nesse momento, o lipoato que recebe a estrutura do piruvato deixa de ser oxidado e passa a ser o lipoato acetilado. Assim, o acetilCoA está quase terminado, falta a coA. CoA entra, promove o processo de clivagem e ocorre a liberação do acetilCoA pronto para o Ciclo de Krebs. 
Porém o complexo enzimático está com o lipoato reduzido, e precisa estar oxidado para que possibilite futuras conversões. Para isso, o FAD+ oxidado ligado a E3 recebe os prótons do lipoato. Em seguida, esse FADH2 agora reduzido, utiliza um NAD+ oxidado que recebe os elétrons e prótons do FAD+ que volta a ficar oxidado e pode prosseguir com as próximas conversões. 
 
AcetilCoA e NAD são consideradas coenzimas substratos nesse processo. 
Regulação da piruvato desidrogenase
· Ocorrem por interações alostericas (possibilita o aumento ou diminuição de atividades) e modificações covalente (adição de um agrupamento a enzima que pode mudar sua atividade). 
Modulação Negativa
· Concentrações elevadas de produtos das reações inibem a reação.
· AcetilCoA em excesso impede a atividade da E2
· NADH em excesso impede a atividade da E3
· Modificação covalente
· Fosforilação
· Excesso de ATP denota estado enérgico alto e impede a atividade a E1.
Modulação Positiva
· Aumento da concentração de: AMP. CoA e NAD+
As Reações do Ciclo de Krebs
Onde são processadas as reações? 
Ocorre na mitocôndria, na matriz mitocondrial
Qual a função do ciclo de Krebs? 
É importante para possibilitar a oxidação completa das biomoléculas. 
O ciclo de Krebs possibilita a oxidação do AcetilCoA. 
Em cada volta do ciclo:
· Entra um grupo acetil CoA sai logo na primeira reação
· Saem duas moléculas de CO2 
· Oxaloacetato é regenerado sua concentração é reduzida, então ele vai sendo regenerado no CK
· Energia conservada em coenzimas reduzidas 
1. Formação do citrato
O acetil é condensado a uma molécula de oxaloacetato. A partir desse momento, é formado um intermediário chamado citroilcoenzima A, essa reação é catalisada pela enzima citrato sintase. Além de promover essa condensação ela promove uma hidrólise que resulta na saída da CoA e forma o citrato. 
Citrato sintase usa de dois substratos: 
2. Formação do isocitrato
Isomerização. 
Hidroxila e hidrogênio mudam de posição. A enzima responsável por essa reação é a aconitase. Ela retira a água, formando cis-aconitato e adiciona água novamente, permitindo a troca de posição e forma o isocitrato. 
É importante para o reconhecimento enzimático da molécula nos próximos eventos. 
3. Descarboxilação oxidativa do isocitrato
Ocorre a primeira descarboxilação oxidativa. A isocitrato desidrogenase catalisa a reação em que converte isocitrato em α-cetoglutarato. Ela faz esse processo com a desidrogenação, que remove prótons e elétrons que são capturados pelo NAD+. Também é uma reação irreversível. 
4. Descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato
Ocorre uma segunda descarboxilação oxidativa. É catalisada pelo complexo da α-cetoglutarato desidrogenase. Ela remove o CO2 do α-cetoglutarato formando succinil-CoA. 
Além disso, catalisa uma desidrogenação também, que faz uma transferência de elétrons para o NAD+. Também entra uma CoA para facilitar a formação desse composto. 
COMPLEXO DA α-CETOGLUTARATO DESIDROGENASE 
· Estrutura e função similar ao complexo da piruvato desidrogenase
· Três enzimas análogas (E1,E2, E3)
· TPP, NAD, FAD, lipoato, coenzima A
Lembrete!!
Essas 4 primeiras reações encerram o primeiro estágio do ciclo de Krebs: oxidação e descarboxilação
5. Succinil-CoA é convertida em succinato
Essa reação é catalisada pela succinil-CoA-sintetase. Além de utilizar o succinil-CoA como substrato também utiliza GDP e Pi. Os produtos dessa reação são GTP e Succinato. E a coenzima a é retirada do succinil-CoA. 
6. Oxidação do succinato
Succinato desidrogenase catalisa o processo de oxidação do succinato em fumarato. A diferença dessa desidrogenase em relação as outras é que usa FAD ao invés de NAD. 
A succinato desidrogenase é a única enzima do ciclo que está firmemente ligada a membrana mitocondrial interna. 
7. Hidratação do fumarato 
Fumarato sofre reação da fumarase que o hidrata e transforma em malato.
8. Oxidação do malato
Malato sofre ação da malato desidrogenase para regenerar o oxaloacetato. Ocorre uma nova desidrogenação em que NAD faz a colheita dos elétrons. 
Aqui fecha o segundo estágio do ciclo de Krebs. Regeneração do oxaloacetato, produção de elétrons e de GTP. 
Ciclo de Krebs opera somente sob condições aeróbias? 
O CK só corre em condições aeróbicas porque depende de NAD e FAD oxidados. E eles só vão ficar dessa forma na cadeia transportadora de elétrons. 
NAD e FAD só pode ser regenerado na mitocôndria pela transferência de elétrons ao oxigênio molecular. 
Diretamente o CK não utiliza O2, mas ele depende indiretamente do O2 para que as coenzimas doem os elétrons e voltem na forma oxidada para participarem continuamente do CK. 
Por que o ciclo de Krebs é tão importante energicamente se diretamente só fornece 1 GTP/ATP por volta?
As coenzimas. O CK produz uma grande quantidade de coenzimas reduzidas que têm potencial energético porque elas doam elétrons para cadeia transportadora de elétrons. Quando as coenzimas são formadas no CK, elas vão pra cadeia transportadora de elétrons e impulsionam o bombeamento de prótons, gera a força eletromotriz e é importante para biossíntese de ATP. A enzima ATP sintase funciona a base de prótons. 
Os quatro passos de oxidação fornecem um grande fluxo de elétrons para cadeia transportadora de elétrons (grande numero de ATP pela fosforilação oxidativa). 
Via Anfibólica
Via convergente do metabolismo oxidativo. Mas a partir do ciclo de Krebs compostos podem ser formados. O citrato é um intermediário do ciclo de Krebs. num indivíduo alimentado o citrato não continuaria no CK, pois a velocidade do ciclo está diminuída pela não necessidade energética. O citrato sai da mitocôndria, vai para o citoplasmae participa a síntese de ácidos graxos. Assim como outras biomoléculas. 
Reações anapleróticas 
· São importantes para reposição dos intermediários do CK
· Equilíbrio dinâmico
· Concentrações constantes
· Reguladas para manter níveis altos dos intermediários 
Servem para impedir que o ciclo de Krebs não ocorra por falta de intermediários. 
Regulação do Ciclo de Krebs
Passos exergônicos 
· Citrato sintase
· Isocitrato desidrogenase
· α-cetoglutarato desidrogenase
A velocidade da glicólise e do ciclo de Krebs estão integradas.