aula 23.08.08 - ciclo de krebs

CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS

Disciplina: Bioquímica da NutriçãoProfessora: Michelle Galindo

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

Ciclo do Ácido CítricoCiclo do Ácido Cítrico

Ciclo do CitratoCiclo do Citrato

Ciclo dos Ácidos TricarboxílicosCiclo dos Ácidos Tricarboxílicos

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

É um ciclo metabólico, sendo o oxaloacetato, que

inicia a via metabólica, transformado e regenerado

no final do ciclo.

O ciclo de Krebs ocorre em aerobiose.

O sistema enzimático do ciclo está localizado nas

mitocôndrias.

É fundo comum no metabolismo dos glicídios,

lipídios e protídios.

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

O Ciclo de Krebs tem a característica de uma via

anfibólica, isto é, degrada a acetila-CoA em

dióxido de carbono e água (catabolismo) mas

alguns de seus intermediários são utilizados para a

síntese de outros compostos (anabolismo).

Glicose

Amino ácidosÁcidos Graxos

Piruvato

Acetil CoA

Fosforilação oxidativa (Cadeia Respiratória

GTPCO2

CO2

Ciclo de Krebs

2H+ + 2 e-

11 ATP

ATP

FUNÇÕES DO CICLO DE KREBSFUNÇÕES DO CICLO DE KREBS

Oxidar a acetila-CoA em CO2 e H2O.

Como conseqüência desta oxidação, é o maior

fornecedor de elétrons para a Cadeia Respiratória

e, sendo assim, é um grande gerador de energia

(ATP).

Alguns de seus intermediários são precurssores de

compostos bioquimicamente importantes.

LOCALIZAÇÃO DO SISTEMA ENZIMÁTICOLOCALIZAÇÃO DO SISTEMA ENZIMÁTICO

Matriz MitocondrialMatriz Mitocondrial

O piruvato para ser transportado para dentro da

mitocondria utiliza um transportador para

ultrapassar a membrana mitocondrial.

SEQÜÊNCIA DE SUBSTRATOSSEQÜÊNCIA DE SUBSTRATOS

Acetila-CoAAcetila-CoA++

OxaloacetatoOxaloacetato

CitratoCitrato Cis-AconitatoCis-Aconitato

Iso-CitratoIso-Citrato

Oxalo-succinatoOxalo-succinato

CetoglutaratoCetoglutarato

Succinila-CoASuccinila-CoA

SuccinatoSuccinato

FumaratoFumarato

MalatoMalato Ciclode

Krebs

O C.K. inicia com a condensação da acetila-CoA

(2 carbonos) resultante da descarboxilação do

piruvato ..., com o oxaloacetato (4 carbonos),

formando então o citrato (6 carbonos).

Esta reação é virtualmente irreversível.

Ao final do ciclo, o oxalacetato é regenerado

(intermediário não é consumido)

CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS

CHCH33-CO--CO-SCoASCoAacetila-CoAacetila-CoA

++H2O

citrato sintasecitrato sintase

HS-CoA

CO-COOHCO-COOH

CHCH22-COOH-COOH

oxaloacetatooxaloacetato

CHCH22-COOH-COOH

CHCH22-COOH-COOH

HO-C-COOHHO-C-COOH

citratocitrato

CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS

Acetila-CoAAcetila-CoA++

OxaloacetatoOxaloacetato

Citrato Citrato (-)(-)

Cis-AconitatoCis-Aconitato

Iso-Citrato Iso-Citrato

Oxalo-succinatoOxalo-succinato

CetoglutaratoCetoglutarato

Succinila-CoA (-)Succinila-CoA (-)

SuccinatoSuccinato

FumaratoFumarato

MalatoMalato

ATIVAÇÃO : Ca+ ATP INIBIDA : ATP , NADH

(-) FOSFOFRUTOCINASE = GLICÓLISE

(+)

ACETIL-COA-CARBOXILASE = SÍNTESE DE GORDURA

CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS

O citrato sofre uma isomerização a isocitrato, tendo

como intermediário o cis-aconitato.

São reações reversíveis e mediadas pela mesma

enzima (aconitase).

Acetila-CoAAcetila-CoA++

OxaloacetatoOxaloacetatoCitratoCitrato Cis-AconitatoCis-Aconitato

Iso-CitratoIso-Citrato

Oxalo-succinatoOxalo-succinato

CetoglutaratoCetoglutarato

Succinila-CoASuccinila-CoA

SuccinatoSuccinato

FumaratoFumarato

MalatoMalato

ISOMERIZAÇÃO DO CITRATOISOMERIZAÇÃO DO CITRATO

-H-H22OO

aconitaseaconitaseReação reversívelReação reversível

CHCH22-COOH-COOH

CCHH22-COOH-COOH

HOHO-C-COOH-C-COOH

citratocitratoCHCH22-COOH-COOH

CH-COOHCH-COOH

C-COOHC-COOH

cis-aconitatocis-aconitato

+H+H22OO

aconitaseaconitase

Reação reversívelReação reversível

CHCH22-COOH-COOH

CH-COOHCH-COOH

C-COOHC-COOH

cis-aconitatocis-aconitato

CHCH22-COOH-COOH

CH-COOHCH-COOH

HOHO-C-CHH22-COOH-COOH

isocitratoisocitrato

ISOMERIZAÇÃO DO CITRATOISOMERIZAÇÃO DO CITRATO

OXIDAÇÃO E DESCARBOXILAÇÃOOXIDAÇÃO E DESCARBOXILAÇÃODO ISOCITRATODO ISOCITRATO

O isocitrato, por oxidação, forma oxalo-succinato que,

por descarboxilação, origina α-cetoglutarato.

A primeira reação é reversível e a segunda irreversível.

Ambas são catalisadas pela mesma enzima

(isocitrato desidrogenase).

Acetila-CoAAcetila-CoA++

OxaloacetatoOxaloacetatoCitratoCitrato Cis-AconitatoCis-Aconitato

Iso-CitratoIso-Citrato

Oxalo-succinatoOxalo-succinato

CetoglutaratoCetoglutarato

Succinila-CoASuccinila-CoA

SuccinatoSuccinato

FumaratoFumarato

MalatoMalato

DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVADESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA

NADNAD++ NADNADHH + + HH++

isocitratodesidrogenaseReação reversível

CHCH22-COOH-COOH

CH-COOHCH-COOH

HHO-CO-CHH-COOH-COOH

isocitratoisocitratoCHCH22-COOH-COOH

CH-COOHCH-COOH

CO-COOHCO-COOH

oxalo-succinatooxalo-succinato

ATIVADA : ADP e Ca + INIBIDA: ATP e NADHOBS: 1ª FORMAÇÃO DE

NADH E CO2

-CO2

isocitratodesidrogenaseReação irreversível

CHCH22-COOH-COOH

CH-CH-COOCOOHH

CO-COOHCO-COOH

oxalo-succinatooxalo-succinatoCHCH22-COOH-COOH

CHCH22

CO-COOHCO-COOH

-cetoglutarato-cetoglutarato

DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVADESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA

DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA DODESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA DO αα-CETOGLUTARATO-CETOGLUTARATO

O -cetogutarato que por uma descarboxilação

oxidativa dá origem à succinila-CoA,

que por hidrólise libera succinato e HS-CoA.

São reações reversíveis.

Na segunda reação há uma fosforilação ao nível do substrato.

NADNAD++ NADH + HNADH + H++

HHS-CoAS-CoA-CO-CO22

-cetoglutarato-cetoglutaratodesidrogenasedesidrogenase

Reação irreversível

CO-CO-COOCOOHH

CHCH22-COOH-COOH

CHCH22

-cetoglutarato-cetoglutarato

CHCH22-COOH-COOH

CHCH22-CO--CO-SCoASCoA

succinila-CoAsuccinila-CoA

DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA DODESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA DOαα-CETOGLUTARATO-CETOGLUTARATO

OBS: 2ª FORMAÇÃO DE NADH E CO2

-HS-CoA-HS-CoA

Succinil-Coa-sintetaseSuccinil-Coa-sintetase

GDP+PGDP+P GTPGTP

ADPADPATPATPnucleosídionucleosídio

difosfatodifosfatocinasecinase

Reação reversível

CHCH22-COOH-COOH

CHCH22-CO-SCoA-CO-SCoA

succinila-CoAsuccinila-CoACHCH22-COOH-COOH

CHCH22-COOH-COOH

succinatosuccinato

OXIDAÇÃO DO SUCCINATOOXIDAÇÃO DO SUCCINATO

O succinato se oxida a fumarato.

O fumarato, por hidratação, forma malato, que por

sua vez regenera o oxaloacetato, por oxidação.

Completa-se desta forma o Ciclo de Krebs,

pois foi com o oxaloacetato que começou

o ciclo (oxaloacetato+acetila-CoA).

OXIDAÇÃO DO SUCCINATOOXIDAÇÃO DO SUCCINATO

FADoxFADox FADHFADH22

succinatosuccinatodesidrogenasedesidrogenase

Reação reversívelReação reversível

CHCH22-COOH-COOH

CHCH22-COOH-COOH

succinatosuccinatoCH-COOHCH-COOH

CH-COOHCH-COOH

fumaratofumarato

OBS: O FAD, E NÃO O NAD, É O ACEPTOR DE ELÉTRONS, POIS O PODER REDUTOR DO SUCCINATO NÃO É SUFICIENTE PARA REDUZIR O NAD.

INIBIDA PELO OXALACETATO

HIDRATAÇÃO DO FUMARATOHIDRATAÇÃO DO FUMARATO

+H2O

fumarasefumarase

Reação reversívelReação reversível

CH-COOHCH-COOH

CH-COOHCH-COOH

fumaratofumaratoCH-COOHCH-COOH

CCHH22-COOH-COOH

malatomalatoHOHO--

OXIDAÇÃO DO MALATOOXIDAÇÃO DO MALATO

Malato-desidrogenaseMalato-desidrogenase ou desidrogenaseou desidrogenase

málicamálica

Reação reversívelReação reversível

CCHH-COOH-COOH

CHCH22-COOH-COOH

malatomalato

HHO-O- CO-COOHCO-COOH

CHCH22-COOH-COOH

oxaloacetatooxaloacetatoNADNAD++ NADNADHH + + HH++

OBS: 3ª FORMAÇÃO DE NADH

PRODUÇÃO DE ENERGIA

2 átomos de carbono entram no ciclo na forma

de acetil-Coa e o deixam na forma de CO2.

O ciclo não envolve consumo ou produção de

qualquer intermediário.

3 pares de elétrons => NAD a NADH =>3 ATP

1 par de elétrons =>FAD a FADH2 => 2 ATP

BALANCETE ENERGÉTICO DOCICLO DE KREBS

BALANCETE ENERGÉTICO DOCICLO DE KREBS

Acetila-CoAAcetila-CoA++

OxaloacetatoOxaloacetato

CitratoCitrato Cis-AconitatoCis-Aconitato

Iso-CitratoIso-Citrato

Oxalo-succinatoOxalo-succinato

NADHNADH~3 ATP~3 ATP

CetoglutaratoCetoglutarato

Succinila-CoASuccinila-CoA NADHNADH

SuccinatoSuccinato

ATP

FumaratoFumarato

FADH2

~2 ATP~2 ATP

MalatoMalatoNADHNADH

~3 ATP~3 ATP

~3 ATP~3 ATP

BALANCETE ENERGÉTICOBALANCETE ENERGÉTICO

3 NADred ~ 9 ATP1 FADred ~ 2 ATP1 Fosforilação ao nível do substrato 1 ATP

TOTAL : ~ 12 ATPTOTAL : ~ 12 ATP

LIMITANTES DA REAÇÃO

ADP / ATP

NADH E FADH 2 = Ocorre devido aos processos de

oxidação e fosforilação serem simultâneos. À medida que o

NADH e o FADH2 se acumulam, há uma depleção de suas

formas oxidadas, fazendo com que a oxidação de acetil-

CoA pelo ciclo do ácido cítrico seja inibida, em função da

falta de coenzimas oxidadas.

Enzima reguladoras chaves

CONTROLE DO CICLO DE KREBSCONTROLE DO CICLO DE KREBS

Piruvato

Acetil CoAAcetil CoA++

OxaloacetatoOxaloacetatoCitratoCitrato Cis-AconitatoCis-Aconitato

Iso-CitratoIso-Citrato

Oxalo-succinatoOxalo-succinato

CetoglutaratoCetoglutarato

Succinila-CoASuccinila-CoA

SuccinatoSuccinato

FumaratoFumarato

MalatoMalato

PONTOS DE CONTROLE =