CICLO DE KREBS

• Visão Geral

• Descaboxilação do piruvato

• Etapas intermediarias

• Estequiometria do ciclo

• Controle do ciclo

• Reações anapleróticas

• Ciclo versus linear

DESCABOXILAÇÃO DO PIRUVATO

CICLO KREBS

VISÃO GERAL DO CICLO

RESPIRAÇÃO CELULAR

COMO A GLICOLISE SE RELACIONA

COM O CICLO

QUEM É ESTE

INDIVIDUO?

1930: Elucidação da Glicólise

Estudo da oxidação de glicose pelos músculos;

adição de malonato inibe a respiração (i.e. O2 uptake).

Malonato é um inibidor da oxidação do succinato a

fumarato

1935: Szent-Gÿorgyi: demonstraram que pequenas

quantidades (quantidades catalíticas) de succinato,

fumarato, malato ou oxaloacetato, aceleracam a taxa

de respiração.

Ele também mostrou a inter-conversão sequencial :

Succinato --- Fumerato --- malato ---oxaloacetato.

Perspectiva Histórica

Perspectiva Histórica

1936: Martius & Knoop: Encontraram a seguinte seqüência

de reações:

Citrato a cis-aconitase a Isocitrata a cetoglutarato a

succinato

1937: Krebs:

Conversão enzimática de Piruvato + Oxaloacetate a citrato

e CO2

Descobriu o ciclo dessas reações e encontrou que esta

via é o principal caminho para a oxidação do piruvato no

músculo

Krebs - Malonato

“O esquema básico de 1937 tem resistido ao teste do tempo. Existem

evidentemente grandes vazios em relação ao mecanismo da formação do

citrato a partir de oxaloacetato e piruvato“.

Citado em H. Krebs (1970) The history of the tricarboxylic acid cycle.

Perspect. Biol. Med. 14: 151-170

-H2O + 2H -2H

OAA Malato

Trioses CH2

C= O

COOH

COOH COOH

CH2O

CH2

COOH

-2H +2H

Fumarato Succinato WK

O2

Oxaloacetato -

OAA

Acetil - CoA

citrato + CoA

Piruvato

Lipman - CoA

Ochoa e Lynem mostraram que a acetil- coenzima A

(acetil-CoA) é o intermediário que reage com o

oxaloacetato para formar citrato.

REAÇÃO GERAL

Reação em tres etapas

QUEM CATALIZA?

C1 C2

2 e-

SEMPRE LIGADO À ENZIMA

BERI BERI DOENÇA FALTA

VITAMINA PP (TIAMINA)

“PRIMEIRA” etapa

Citrato sintase

Quais são as etapas desta reação?

His 274 doa 1 H+ para acetil CoA

H+ metil removido ASP 375

H+ His 320 OAA

ATAQUE ENOLICO

FORMAÇAO C-C

Sai Co A DEPOIS CITRATO

CITRIL CoA NÃO É

HIDROLISADO POR QUE?

• ORDEM DE LIGAÇÃO E

FUINDAMENTAL OAA LIGA

PRIMEIRO QUE ACoA

• MUDANÇA DE CONFORMAÇAO

IMPEDE A HIDROLISE

DESNECESSARIA

“SEGUNDA ETAPA”

aconitase

Onde citrato se liga na enzima?

CENTRO FERRO ENXOFRE

Etapas seguintes

Descarboxilação oxidativa do isocitrato formando -cetoglutarato

(remoção de um hidreto) seguida por uma descarboxilação)

2 descarboxilação oxidativa

R5: Succinil-CoA Sintetase

FOSFORILAÇÃO A NÍVEL DE SUBSTRATO

GTP+ADP ATP+GDP

ETAPAS FINAIS

R6: Succinato Desidrogenase

: Fumarase

Malato Desidrogenase

NÃO REVERSSIVEL

EM ANIMAIS

PASSO COMPROMETIDO

ENVENENAMENTO POR ARSENITO/HG

O ciclo do Ácido Cítrico é uma

via anfibólica

Intermediários para Biossíntese

-cetoglutarato é transaminado produzindo

glutamato, que pode ser usado pra fazer

nucleotídeos (purinas), Arg e Pro

Succinil-CoA pode ser usado para síntese de

porfirinas

Fumarato e oxaloacetato podem ser usados na

síntese de diversos aminoácidos e também

nucleotídeos (pirimidinas)

Reações Anapleróticas

Piruvato carboxilase – converte piruvato a OAA

PEP carboxilase – converte PEP a oxaloacetato

Enzima Malica – converte piruvato em malato

Re

açõ

es A

na

ple

rótic

as

O ciclo de Krebs Redutivo

• O inverso do ciclo poderia assimilar CO2

• Este pode ter sido a primeira via metabólica

• Qual a fonte de energia para dirigir esta via?

Poderia ser uma reação envolvendo FeS com

H2S para formar FeS2 (pirita de ferro)

• pirita de ferro, era abundante na era primitiva e

é uma versão antiga dos ‘clusters de ferro-

enxofre’!

Bacteria anaerobica usa o CAC incompleto para a produção de

precursores biossinteticos. Elas não tem a alfa-cetoglutarato

desidrogenase.

Regulação do Ciclo

Novamente, 3 reações do ciclo são chaves

• Citrato sintase - ATP, NADH e succinil-CoA

inibem

• Isocitrato desidrogenase - ATP inibe, ADP e NAD+

ativam

-cetoglutarato desidrogenase - NADH e succinil-

CoA inibem, AMP ativa

+ Piruvato desidrogenase: ATP, NADH, acetyl-CoA inibem, NAD+, CoA ativam

Regulação do Ciclo do Ácido

Cítrico

• Onde? 4 passos regulados

Energética do Ciclo do Ácido

Cítrico

• NADH = 2.5 ATP

• GTP = ATP (NDPK)

• FADH2 = 1.5 ATP

• 1 “volta” (1 acetil-CoA) = 12 ATP

• eficiência vs. Energia utilizada

Estequiometria da redução de Coenzimas e

formação de ATP

Transporte por lançadeiras de equivalentes de

redução NADH do citoplasma para a mitocôndria.

A NADH desidrogenase da membrana mitocondria linterna

aceita elétrons apenas do NADH na matriz. Sabendo-se que a

membrana interna não é permeável ao NADH citosólico, como

então o NADH gerado do lado de fora da mitocondriapode ser

reoxidado pela CTE?

•Lançadeira glicerol-fosfato: funciona no músculo esquelético e

no cérebro.

•*Lançadeira malato-aspartato: funciona nas mitocôndrias do

fígado, rim e coração.

Transporte de NADH

lançadeira 1:

Glicerolfosfato

Transporte de NADH Lançadeira 2:

Malato-

aspartato

o citrato mitocondrial pode ser exportado para

ser uma fonte citoplasmática de acetil-CoA e

OAA

Sites interessantes

• http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/tca/tca.htm

• http://www.brookscole.com/chemistry_d/templates/student_resources/shared_resources/animations/pdc/pdc.html

• http://science.nhmccd.edu/biol/bio1int.htm

• http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/krebs.html

• http://www.science.smith.edu/departments/

Biology/Bio231/krebs.html

http://www.wiley.com/legacy/colle

ge/boyer/0470003790/animations/t

ca/tca.htm

http://http://science.nhmccd.edu/bio

l/bio1int.htm

http://science.nhmccd.edu/biol/bio1

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http://www.science.smith.edu/depar

tments/Biology/Bio231/krebs.html