aula 4 ciclo de krebs

Universidade Federal de São João del-Rei Engenharia de Bioprocessos Bioquímica do Metabolismo

•  Ciclo do ácido cítrico; •  Ciclo dos ácidos tricarboxílicos (CAT);

•  Fase final para a oxidação completa de CH, AG e aminoácidos (CO2) •  Produção de precursores biossintéticos

•  Maioria dos eucariotos e alguns procariotos;

•  é anfibólico: opera tanto catabólica quanto anabolicamente

•  ponto de convergência do metabolismo CH, AG e aminoácidos;

alguns aminoácidos ácidos graxos carboidratos

Acetil-CoA

piruvato

Ciclo de Krebs

CO2

CO2 e–

NADH, FADH2 Cadeia respiratória e–

ADP ATP O2

Piruvato

Piruvato

citossol

mitocôndia

Acetil-CoA

CO2

CoA-SH

NAD+

NADH

TPP

FAD

Ácido lipóico

•  Composto por: - Três enzimas associadas não-covalentemente:

piruvato desidrogenase (E1)

diidrolipoil transacetilase (E2)

diidrolipoil desidrogenase (E3)

TPP

FAD

CoA-SH

NAD

lipoato

Vitaminas necessárias

Tiamina (B1)

Riboflavina (B2)

Ácido pantotênico (B5) Niacina (B3)

FAD S

S

E1 E2

E3

FAD HS

HS

E1 E2

E3

S

S

E1 E2

E3

F A

D H

2

H

H

FAD S

S

E1 E2

E3

CH

OH

H3C

FAD HS

S

E1 E2

E3

C

O

H3C

C

O

H3C C

O

O–

CO2

C

O

H3C SCoA

HSCoA

NAD+

NADH + H+

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1

Acetil-CoA

Oxalacetato

Malato

Fumarato

Succinato Succinil-CoA

Citrato

Isocitrato

α-Cetoglutarato

NAD+

NADH + H+ + CO2

NAD+ + CoA

NADH + H+ + CO2

GDP + Pi GTP + CoA

FAD FADH2

H2O

H2O CoA

NAD+ H+ + NADH

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1

Irreversível

+ CH2

C O

O C

O–

C O –O

CH3

CoA-S

O CCH2

HO C

C O –O

C O

O–

CH2

S CoA

C O

CH2

C O O–

CH2

HO C

C O –O

C O

O–

H2O

CoASH

Oxalacetato Acetil-CoA Citril-CoA Citrato

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1 Isocitrato

H2O

cis-aconitato

H2O CH2

C O O–

HCH

HO C

C O –O

C O

O–

Citrato

H2C

C O O–

HC

C

C O –O

C O

O–

CH2

C O O–

CH HO

HC

C O –O

C O

O–

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1

Cofator: NAD+, Mn2+

Irreversível

Isocitrato

CH2

C O O–

CH HO

HC

C O –O

C O

O–

Oxalosuccinato

CH2

C O O–

C O

HC

C O –O

C O

O–

CH2

C O O–

C O

CH2

C O –O

CO2

α-Cetoglutarato

NAD+

H+ + NADH

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1

Cofator: NAD+, FAD, TPP, lipoato, CoA

Irreversível

CH2

C O O–

C O

CH2

C O –O

CO2

α-Cetoglutarato

NAD+

H+ + NADH

CH2

C O O–

CH2

C O CoA-S

Succinil-CoA

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1

CoA GDP GTP CH2

C O O–

CH2

C O CoA-S

Succinil-CoA

Pi

ADP ATP nucleotídeo difosfato quinase

Succinato

CH2

C O O–

CH2

C O –O

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1

E-FAD E-FADH2

Succinato

CH2

C O O–

CH2

C O –O

Cofator: FAD (grupo prostético)

Fumarato

HC

C O O–

CH

C O –O

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1

HO–

Fumarato

HC

C O O–

CH

C O –O

Malato

CH

C O –O

CH2

C O –O

H+

HO –C

C O –O

C

C O –O

HO

H

H

C2-CoA

C6 C4

C6 C4

C4 C5

C4 C4-CoA

C1

C1 Malato

CH

C O –O

CH2

C O –O

HO

CH2

C O

O C

O–

C O –O

Oxalacetato

NAD+ H+ + NADH

Cofator: NAD+

Reações anapleróticas (preenchimento) Reabastece o Ciclo de Krebs com intermediários.

Garante sua continuidade mesmo com o consumo das reações biossintéticas (compensa retirada de intermediários)

Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD) Inibição pelo produto (competição pelos sítios de ligação)

Piruvato desidrogenase

Piruvato + CoA + NAD+

Acetil-CoA + NADH + CO2

–

–

Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD) CPD sujeito a modificação covalente (fosforilação independente de AMPc)

Piruvato desidrogenase (não fosforilada = ativa)

Piruvato desidrogenase (fosforilada = inativa) P

piruvato desidrogenase quinase

piruvato desidrogenase fosfatase

PD quinase e PD fosfatase também presentes no CPD

Piruvato

Acetil-CoA

ATP

H2O

Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD) Sensibilidade a hormônios (insulina)





Piruvato

Acetil-CoA

Insulina +

Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD) Regulação alostérica


Piruvato

Acetil-CoA




ATP, Acetil-CoA, NADH

+

ADP, Piruvato

–

–

Regulações alostéricas das reações do Ciclo de Krebs Regulação alostérica

Acetil-CoA

Oxalacetato

Malato

Fumarato


Citrato

Isocitrato

α-Cetoglutarato

ADP

Piruvato

ATP Ca2+

+

+

+

–

–

Músculo

Reação anaplerótica

Regulações alostéricas das reações do Ciclo de Krebs Inibição competitiva

Acetil-CoA

Oxalacetato

Malato

Fumarato


Citrato

Isocitrato

α-Cetoglutarato

Sem regulação por modificação covalente (exceto ex: E. coli)

–

–

–

NADH

–

Inibição pelo produto

–

Inibição por retroalimentação

Exemplo de integração do Ciclo de Krebs a outras vias ↑ [ATP]/[ADP]

↓ isocitrato desidrogenase ↑ [citrato]

↓ citrato sintase ↓ fosfofrutoquinase

↓ piruvato quinase e fosfofrutoquinase

↓ via glicolítica e ciclo de Krebs

Permite síntese líquida de carboidratos a partir de Acetil-CoA Ocorre em plantas e determinados micro-organismos Necessidade das enzimas isocitrato liase e malato sintase Demais etapas são equivalentes ao ciclo de Krebs

Acetil-CoA

Oxalacetato

Malato

Citrato

Isocitrato

Glioxilato + Succinato

Glioxissomo (vegetais)

Mitocôndria

Citossol

Malato

Fumarato

Succinato Acetil-CoA

CoA

CoA

Malato

Oxalacetato

CK

Isocitrato liase

gliconeogênese

Malato sintase

aconitase citossólica

2 Acetil-CoA + NAD+ + 2H2O Succinato + 2CoA + NADH + H+

Complexo piruvato desidrogenase •  Transformação irreversível de piruvato a Acetil-CoA e CO2, com produção de 1NADH.

Ciclo de Krebs: •  Oxidação dos carboidratos a CO2. •  8 reações, 3 irreversíveis (pontos de controle). •  Produção de 3NADH, 1GTP e 1FADH2 por ciclo. •  Inibido por alta carga energética (ATP/ADP) ou redutora (NADH/NAD+) • Síntese de precursores

1.  Ciclo do glioxilato a)  Explique o papel do Ciclo do glioxilato em sementes de

plantas em germinação b)  Determine o destino do isocitrato, explicando como os

ciclos do glioxilato e ciclo de Krebs são regulados coordenadamente.

2.  O que são reações anapleróticas? Qual sua importância para o metabolismo?

3.  Estude o efeito dos seguintes produtos na regulação simultânea da via glicolitica, da gliconeogênese e do ciclo de Krebs: a)  Insulina b)  Glucagon c)  ATP e ADP d)  NADH e NAD+

e)  Acetil-CoA

1. Nelson, DL; Cox, MM. Lehninger - Princípios de bioquímica. Traduzido por Simões, A. A.; Lodi, W. R. N. 3ª ed. São Paulo: Sarvier, 2002.

2. Marzzoco, A; Torres, BB. Bioquímica básica. 2a. Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999.

3. Voet, D; Voet, JG. Bioquímica. 3a. Ed. Porto Alegre: Artmed, 2006.

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