aula 23.08.08 - ciclo de krebs
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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 =