Ciclo de krebs

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Ciclo de krebs
É o conjunto de reações nas quais ocorre a
oxidação da molécula de acetil - CoA,
produzindo CO2 e reduzindo o NAD+ e o
FAD, que serão utilizados na produção de
ATP na etapa seguinte.
Para iniciar uma rodada do ciclo, a
acetil-CoA doa seu grupo acetil ao
composto de quatro carbonos
oxaloacetato, formando o composto de
seis carbonos citrato. O citrato é, em
seguida, transformado a isocitrato,
também uma molécula com seis carbonos,
o qual é desidrogenado com a perda de
CO2
O composto de cinco carbonos
a-cetoglutarato (também chamado de
oxoglutarato). O a-cetoglutarato perde
uma segunda molécula de CO2,
originando ao final o composto de quatro
carbonos succinato. O succcinato é, então,
convertido por quatro etapas enzimáticas
ao composto de quatro carbonos
oxaloacetato – que está, assim, pronto
para reagir com outra molécula de
acetil-CoA.
Em cada rodada do ciclo entra um grupo
acetil (dois carbonos) na forma de
acetil-CoA, e são removidas duas
moléculas de CO2.
Uma molécula de oxaloacetato é utilizada
para a formação do citrato e uma molécula
de oxaloacetato é regenerada. Não ocorre
nenhuma remoção líquida de
oxaloacetato; teoricamente, uma molécula
de oxaloacetato pode participar da
oxidação de um número infinito de grupos
acetil, o que o faz estar presente nas
células em concentrações muito baixas.
Quatro das oito etapas deste processo são
oxidações, nas quais a energia da oxidação
é conservada de maneira muito eficiente
na forma das coenzimas reduzidas NADH
e FADH2.
O processo ocorre inteiramente dentro da
matriz mitocondrial.
➊ Formação do citrato.
A primeira reação do ciclo é a condensação
de acetil-CoA e oxaloacetato para a
formação do citrato, catalisada pela
citrato-sintase.
Nessa reação, o carbono do metil do grupo
acetil é unido ao grupo carbonil (C-2) do
oxaloacetato.
Citroil-CoA é o intermediário
transitoriamente formado no sítio ativo da
enzima. Esse intermediário é rapidamente
hidrolisado em CoA livre e citrato, que são
liberados do sítio ativo. A hidrólise desse
intermediário tioéster de alta energia
torna a reação direta altamente
exergônica.
➋ Formação de isocitrato via
cis-aconitato.
A enzima aconitase (mais formalmente,
aconitato-hidratase) catalisa a
transformação reversível do citrato a
isocitrato, pela formação intermediária do
ácido tricarboxílico cis-aconitato, o qual
normalmente não se dissocia do sítio
ativo.
O processo envolve uma desidratação para
formar o cis-aconitato e, em seguida, uma
hidratação, que pode formar tanto citrato
quanto isocitrato. Ao formar isocitrato, ele
será rapidamente consumido pela próxima
reação.
➌ Oxidação do isocitrato a a-cetoglutarato
e CO2 .
Na próxima etapa, a
isocitrato-desidrogenase catalisa a
descarboxilação oxidativa do citrato para
formar a-cetoglutarato.
O Mn2+ presente no sítio ativo interage
com as cargas negativas, sendo
fundamental no processo para garantir
estabilidade.
Em todas as células, existem duas formas
diferentes de isocitrato-desidrogenase,
uma que exige NAD+ como aceptor de
elétrons e outra que exige NADP+.
Nessa reação, forma-se NADH + H+ e
libera uma molécula de Co2.
➍ Oxidação do a-cetoglutarato a
succinil-CoA e CO2 .
A etapa seguinte é outra descarboxilação
oxidativa, na qual o a-cetoglutarato é
convertido a succinil-CoA e CO2 pela ação
do complexo da
a-cetoglutarato-desidrogenase.
NAD+ é o aceptor de elétrons e CoA é o
transportador do grupo succinil.
A energia da oxidação do a-cetoglutarato é
conservada pela formação da ligação
tioéster da succinil-CoA.
➎ Conversão de succinil-CoA a succinato.
A succinil-CoA, como a acetil-CoA, tem
uma ligação tioéster com uma energia
livre padrão de hidrólise grande e
negativa.
Na próxima etapa do ciclo do ácido cítrico,
a energia liberada pelo rompimento dessa
ligação é utilizada para impelir a síntese
de uma ligação fosfoanidrido no GTP ou
ATP, além de também formar o succinato.
➏ Oxidação do succinato a fumarato.
O succinato formado a partir da
succinil-CoA é oxidado a fumarato pela
flavoproteína succinato-desidrogenase.
Esse processo forma, ainda, um FADH2,
utilizado na produção de ATP.
➐ Hidratação do fumarato a malato.
A hidratação reversível do fumarato a
L-malato é catalisada pela fumarase
(formalmente, fumarato-hidratase), ou
seja, ocorre a adição de uma molécula de
água.
➑ Oxidação do malato a oxaloacetato.
Na última reação do ciclo do ácido cítrico,
a L-malato-desidrogenase ligada ao NAD
catalisa a oxidação de L-malato a
oxaloacetato, formando, ainda, NADH +
H+.