Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Ciclo de krebs Esse ciclo é chamado de ciclo do ácido cítrico, pq na primeira reação se forma citrato. Esse ciclo tem 8 reações e vamos regenerar uma das substancias utilizadas nesse ciclo para que ele possa ser esse ciclo. Pra começar esse ciclo, precisamos do acetil-coA na sua primeira reação. Mas de onde vem esse acetil-coa? Ele vem da conversão do piruvato, piruvato esse que veio da glicólise. Glicolise, piruvato, ciclo de Krebs, cadeia de transporte de elétrons, fosforilação oxidativa. O acetil coa vai ser oxidado nessa etapa e além do piruvato, os ácidos graxos também podem ser utilizados para a formação de acetil coa, mas assim, não é a preferencia das células e não da os mesmos resultados. Conversão do piruvato em acetil coa Relembrando, na via glicolítica (oxidação parcial da glicose, pq pra ser completa falta a fosforilação oxidativa que vamos ver na próxima semana) gastamos 1 glicose, 2 ADP, 2PI e 2 NAD+ e geramos 2 ATP, 2 piruvatos e 2 NADH. Com isso, falta entendermos os seguintes pontos: • O piruvato é utilizado para a formação do acetil coa e ciclo de Krebs. • Na oxidação de acetil coa no ciclo de Krebs temos a geração de co2. • O NADH é reciclado (volta a ser NAD+) na cadeia de transporte de elétrons • E o ATP é formado na fosforilação oxidativa. Apenas os dois primeiros vamos ver na aula de hoje. Em uma condição anaeróbica, esses 2 piruvatos serão utilizados para formar lactato (esse lactato forma glicose regenerada que é utilizada pelo musculo). Agora em uma situação aeróbica, ele vai formar acetil coa, e já que são 2 piruvatos, formamos 2 acetil coa, e ai pra conseguir oxidar esses 2 acetil o ciclo vai ter que dar duas voltas para poder oxidar esses 2 acetil coa. Vamos ver aqui uma volta só, mas precisamos lembrar que são formados 2 por vez. Esse piruvato, em aerobiose, que tava no citosol vai pra mitocôndria onde vai precisar ser descarboxilado para formar o acetil coa (esse COA é de coenzima A). Ciclo de Krebs é dentro da mitocôndria, na matriz mitocondrial. Os ácidos graxos, alguns aa e os corpos cetonicos também podem dar origem ao acetil coa, mas pra isso a celula precisa ter condições especificas ali, portanto, a prioridade é usar piruvato como fonte. Além disso, o acetil coa vai servir como substrato para outras reações Biosintética, não necessariamente ele vai pro ciclo de Krebs. Piruvato entrando na mitocôndria: na mitocôndria temos a membrana externa e uma interna, que divide o espaço intermembrana e o espaço da matriz mitocondrial. E ai o piruvato cehga nesse primeiro espaço mas depois precisa ir pra matriz. Na mitocôndria ele entra através de porinas, que são pp que formam poros na mitocôndria e por difusão ele passa do citosol para o espaço intermembrana. E desse espaço ele entra na matriz por um carregador chamado de carreador mitocondrial de piruvato ou de piruvato translocase. Quando ele chega na matriz, ocorrem as reações para ter a descarboxilação do piruvato a acetil coa, e quem faz essa descarboxilação é um complexo, chamado de complexo desidrogenase piruvato, que é um complexo enzimático. Esse complexo, pra ele funcionar, ele precisa de uma coenzima, a coenzima A (Coa). Essa coenzima tem um grupo tiol ligado nela, que é altamente energético e formado por um enxofre e um hidrogênio, por isso que nos livros ta CoA-SH. Essa coenzima A é formada por algumas coisas em sua estrutura química que é enorme mas o mais importante é o SH ligado a um carbono. O que ocorre é que esse grupo tiol sai da coenzima A e colocamos um grupo acetil no lugar, acetil esse que ta vindo do piruvato. Vai descarboxilar o piruvato, que é tirar o grupo carboxila (COOH) e coloca nesse local a coenzima A, pra essa descarboxilação vamos precisar do NAD+ que vai ser reduzido a NADH. Nessa descarboxilação, temos a formação de CO2, acetil coA e nadh. Depois que tira o grupo carboxila do piruvato (que o complexo que faz isso) você coloca a coenzima A, que vai se ligar nos dois carbonos que sobram ali no piruvato. Esse carboxila sai em forma de co2 e sobra dois carbonos no piruvato. E ai com a ajuda do complexo, a coenzima A vai entrar nessa estrutura do piruvato que sobrou, e ai quando ela entra formamos a ligação tioester que tem alta energia e ai ele consegue entrar no ciclo de Krebs. Esse complexo piruvato desidrogenase é um complexo que faz essa realocação desses grupos, descarboxila o grupo piruvato e adiciona uma coenzima A formando o acetil coA, e ele é um combo de várias coisas. Nele temos 3 enzimas (piruvato desidrogenase - E1, transacetilase - E2 e diidrolipoil desidrogenase - E3), 2 coenzimas (coenzima A e o NAD+) e 3 grupos prostéticos (grupos não proteicos – TPP, FAD e acido lipoico). Essas coenzimas e grupos prostéticos vem de 5 vitaminas (TTP que vem da B1, FAD que vem da B2, coenzima A que vem da B5, o NAD+ que vem da B3 e o acido lipoico é uma vitamina, e ai ele vem dele mesmo rs). Esses asteriscos na imagem abaixo é pra indicar a enzima e o seu grupo prostético. Regulação da piruvato desidrogenase Ela descarboxila o piruvato em acetil coa, portanto, em situações de baixa energia essa enzima é ativada, pq ta faltando ATP e sobrando AMP, portanto, esse AMP ativa essa enzima indicando baixo ATP na celula, que precisa formar mais acetyl coa pra ter mais ciclo de Krebs pra formar mais ATP. E uma baixa quantidade de NADH terei altas concentrações de NAD+, que também estimula a ativação dessa enzima pra produzir mais acetyl coa pq quando produz esse NAD+ vira NADH. E agora para inibir de forma alostérica a piruvato desidrogenase, temos o acetil coa (que em altas concentrações teremos um feedback negativo, que vai inibir essa enzima pq já tem muito desse produto ne), o NADH (que em altas concentrações indica que já fez muito dessa reação também, que consegue inibir essa enzima também) e além disso o ATP também, que em altas concentrações inibe essa enzima. Ou seja, em situações de alta energia esse processo é inibido e vice versa. Essa piruvato desidrogenase precisa do TTP pra funcionar e ai tem algumas deficiências dessa enzima. Deficiencia na piruvato desidrogenase Pode ser uma deficiência direta da enzima, que é uma deficiência hereditária de piruvato desidrogenase, que quanto maior essa deficiência mais grave serão os sintomas. Isso resulta em elevação do piruvato e, portanto, dos níveis de lactato pela conversão do piruvato, e ai tem acumulo de lactato levando a uma acidose láctica, que tem sintomas neurológicos principalmente pq o cérebro tem muito piruvato justamente por usar só glicose como fonte energética. Alguns pacientes possuem uma suplementação com tiamina (TTP), que melhora a funcionalidade dessas enzimas que possam ter ali, então o pouco que tem trabalha mais, como se fosse assim. Entoa um paciente elitista crônico vai ter insuficiência cardíaca, confusão mental etc, e isso pq esses tecidos usam muito ATP, precisa de muito e quando tem deficiência no funcionamento dessas enzimas que estão envolvidas no processo de geração de ATP, teremos um prejuízo muito grande principalmente nesses tecidos. Alcool faz reduzir tiamina que afeta algumas enzimas. Com isso, usamos o piruvato para formar o acetil coa, que gastou 2 NAD+, 2 piruvatos e geramos 2 CO2, 2 NADH e 2 acetil coa. Ciclo de Krebs São 8 passos que esse ciclo possui, que vão ocorrer depois dessa descarboxilação do piruvato, que é a formação do acetil coa, que vai entrar justamente nesse ciclo. • 1º Passo: Formação do citrato O acetil coa vai se condensar (juntar) com o oxaloacetado, condensação essa que vai ser catalisada por um enzima chamada citrato sintase e é uma reação irreversível, formando o citrato como produto. Nesse momento, temos a saída da coenzima A do acetil coa. • 2º Passo: Formação do isocitrato via cis aconitato É uma reação reversível, vai ser catalisada pela enzima aconitase e vamos ter a formação de isocitrato. Éuma reação de isomeração que ocorre, troca de lugar a hidroxila do citrato, do terceiro para o quarto carbono. Antes de formar o isocitrato, o citrato forma um intermedíaro, ele sofre uma desidratação formando o intermediário cis aconitato, que vai ser rehidratado novamente formando o isocitrato. O equilíbrio tende a formar citrato, pq se a próxima etapa depois do isocitrato der problema, não acumula isocitrato e sim citrato que é melhor ser acumulado do que o isocitrato. Esse citrato consegue ser enviado pro citosol para ser usado na síntese de ácidos graxos, por exemplo, então pro citrato encontramos uma saída. • 3º Passo: Descarboxilação oxidativa do isocitrato a alfa cetoglutarato e CO2 A isocitrato desidrogenase pega o isocitrato e faz a descarboxilação oxidativa nele, liberando o grupo carboxila na forma de CO2 e libera elétrons também, e ai tem que ter uma coenzima pra pegar esses elétrons, que é o NADH. Com isso, temos a formação de alfa cetoglutarato, e é uma reação irreversível. • 4º Passo: Descarboxilação oxidativa do alfa cetoglutarato a succinil coa e CO2 Esse alfa cetoglutarato, vai formar succinil coa, que tem descarboxilação oxidativa também, que é a retirada de carboxila liberando CO2, e também de elétrons, precisando mais uma vez de NAD+, formando mais um NADH. Essa reação é catalisada por um complexo enzimático, o complexo alfa cetoglutarato desidrogenase. Além de descarboxilar, ela vai inserir uma coenzima A no lugar dessa carboxila, formando o succinil coa. É irreversível, ou seja, a terceira reação irreversível do ciclo, ou seja, as 3 que são reguladas nesse ciclo. • 5º Passo: Conversão do succinil coa em succinato Esse succinil coa passa a ser succinato em uma reação reversível. Essa reação é catalisada pela succinil coa sintase. Nessa reação temos a quebra da ligação tioester, que é a que ta na coenzima A, e ai essa coenzima A é liberada que vai poder se ligar no piruvato. Essa ligação tioester tem uma alta energia, portanto, sua quebra libera grande energia, que será usada diretamente para produzir um GTP, ligando um fosfato no GDP (essa ligação é chamada de fosforilação ao nível de substrato). Pode ligar fosfato ao ADP também que pode formar ATP. GTP e ATP são equivalentes energeticamente porque tem uma enzima que transfere um fosfato do GTP para o ADP para formar ATP, ou seja, da no mesmo pq sempre vai dar ATP. • 6º Passo: Oxidação do succinato a fumarato O succinato vai produzir fumarato pela ação da enzima succinato desidrogenase, reação reversível e é uma desidrogenase, saem elétrons na forma de hidrogênio. Esses elétrons liberados vão para a coenzima FAD+, que é reduzida a FADH2. • 7º Passo: Hidratação do fumarato a malato Esse fumarato vai para malato pela enzima fumarase, é um processo de hidratação em que o fumarato tem uma quebra na sua ligação dupla. Tem gasto de agua por ser uma hidratação mas não tem liberação de nada. • 8º Passo: Oxidação do malato a oxaloacetato A última reação é a que o malato pela ação da malato desidrogenase forma oxalacetato por uma desidrogenação (que é uma oxidação de uma hidroxila do malato, liberando elétrons). Esses elétrons são conservados na NAD+, formando o terceiro NADH do ciclo. Portanto, o ciclo de Krebs termina na oxalacetato e começou usando ele pra condensar ele com o acetil coa e formar o citrato. E como produtos desse ciclo, temos 3 NADH, 2 CO2, 1 GTP, 1 FADH2 – isso em cada volta do ciclo, e como são 2 acetil coa que produzimos por vez porque são 2 piruvatos, vamos ter o dobro dessa produção. Liberamos CO2 e NADH na conversão de piruvato para acetil coa, mas são 2 piruvatos, portanto, nessa descarboxilação dos piruvatos formamos 2 CO2 e 2 NADH. Na oxidação completa da glicose, até aqui já conseguimos ter os 6 CO2 que são formados, que vieram 2 da descarboxilação de 2 piruvatos mais 4 de duas voltas do ciclo pq são 2 acetil coa. Regulação do ciclo do ácido cítrico São 3 enzimas que são reguladas aqui, que são as 3 irreversíveis do ciclo (citrato sintase, isocitrato desidrogenase e alfa cetoglutarato desidrogenase). De acordo com a taxa de conversão do piruvato a acetil coa também vai influenciar na regulação desse ciclo, pq se não tiver acetil coa não teremos o substrato de inicio para o ciclo de Krebs (pela piruvato desidrogenase), então essa taxa de conversão tem que ta funcionando de acordo com a demanda celular para a realização do ciclo de Krebs. Essas reações irreversíveis, os produtos serão inibidores e os substratos serão os ativadores, por exemplo: • Citrato sintase: os níveis de ATP conseguem inibir essa enzima, pq se tiver uma riqueza energética não precisa do ciclo. Da mesma forma, o NADH, que quando tem muita significa que ele já ta conservando bastante energia, que já tem muita coisa ali pra produzir ATP, portanto, o NADH também consegue inibir essa enzima. Além disso, o citrato (produto dessa reação) também inibe essa enzima, que significa que o ciclo ta mais rápido do que a demanda celular, e se a célula tiver com muito ADP (que ai significa que tem pouco ATP) já ativa a citrato sintase, pq ta tendo pouco ATP ali. • Isocitrato desidrogenase: essa enzima é a mais fortemente regulada desse ciclo, isso pq ela é específica do ciclo e regula a quantidade de citrato (citrato vai a isocitrato, e o isocitrato vai a alfa cetoglutarato catalisado pela isocitrato desidrogenase, e ai se der pau nessa enzima, o que acumula não é o isocitrato, e sim o citrato pq o equilíbrio ta favorável pra formar sempre citrato, portanto, essa enzima regula a quantidade de citrato ali). E ai é o mesmo raciocínio de antes, baixa energia tem muito ADP, o que estimula essa enzima aumentando a velocidade do ciclo. E riqueza energética tenho muito NADH e ATP, que são inibidores dessa enzima. • Alfa cetoglutarato desidrogenase: quando o succinil coa tiver alto, ta acumulando, inibe essa enzima, pq significa que ta mais rápido do que a celula precisa, e ai da uma certa inibida nessa enzima. Riqueza energética, tem muito ATP ou muito NADH, também inibe essa enzima. Essa regulação tem a ver com a velocidade do ciclo, em que ele pode ta acontecendo super rápido ou super devagar. Regulação integrada do ciclo do ácido cítrico Temos a conversão de piruvato a acetil coa (pela piruvato desidrogenase) associado a citrato sintase. Em baixo ATP, a citrato sintase vai ta sendo estimulada junto com a piruvato desidrogenase e o inverso também é verdadeiro. Além disso, em uma situação de baixo ATP, a glicólise tem que ta super ativada. Com isso, a piruvato quinase (transforma fosfo alguma coisa em piruvato), que é a ultima enzima da glicólise vai ta estimulada, tudo pra tentar aumentar esse ATP que ta baixo. Agora se o fosfenolpiruvato ta sendo convertido em piruvato, não ta dando tempo dele acumular, com isso, a via glicolítica tem que ta acompanhando essa velocidade toda ai de produção de ATP, do ciclo, então ela tem que ta super rápida. Pra isso, a enzima que forma a frutose 2,6 bifosfato é estimulada também (enzima fosfofrutoquinase 2) como forma de estimular a fosfofrutoquinase 1 para formar cada vez mais piruvato, que leva a uma formação maior de acetil coa que faz produzir mais ATP. E aqui na imagem abaixo é quando temos muito ATP, como o citrato que se acumula nessas situações e regula a formação de frutose 2,6 bifosfato. Agora vai juntar a gliconeogênese Quanto tenho baixo ATP e tenho também baixa quantidade de oxaloacetato, baixo ATP significa que a celula tem que acelulare a formação de atp, mas tenho pouco oxaloacetato também, e se eu tiver disponível acetil coa pq baixo atp estimula a piruvato desidrogenase, entaõ acetil coa os níveis dele estão ok, e a citrato sintase também, que é ativada em baixo atp, mas temos pouco oxaloacetato pra condensar com o tanto de acetil coa que ta sendo produzido. Então ta faltnando oxaloacetato, com isso, a velocidade do ciclo não ocrrena forma que eu preciso pq ta faltando uma coisa, e ai o que ocorre é que acaba acumulando acetil coa, que vai ativar uma enzima, a piruvato carboxilase, e ai o piruvato ao invers de produzir acetil coa vai começar a produzir oxaloacetato para tentar melhorar a velocidade desse ciclo, consequentemente, a gliconeosgenese que usa oxaloacetato vai ta inibida (pela baixa quantidade de ATP ali já que ela usa ATP), e ai todo o oxaloacetato vai ser utilizado para o ciclo de Krebs. O cálcio regula esse ciclo também, o que ocorre muito em tecido muscular, que em altas concentrações o musculo libera bastante cálcio, que vai ativar as enzimas do ciclo de Krebs para aumentar a produção de ATP ali. Os intermediários desse ciclo podem ser utilizados em outras rotas, portanto, é uma via anfibolica – serve tanto para processos catabólicos quanto para anabólicos. Reações anapleróticas Esse ciclo precisa dessas reações anapleroticas, que são reações de preenchimento, que ocorrem para reabastecer esses intermediários que foram para outros locais. A reação anaplerotica comandada pela piruvato carboxilase, que é de piruvato a oxaloacetato. Essa é a reação anaplerótica mais importante.
Compartilhar