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BC0411 - Transformações Bioquímicas

Ciclo de Krebs

Profa Ana Paula de Mattos Arêas

Centro de Ciências Naturais e Humanas

Ciclo do Ácido Cítrico acontece na Mitocôndria

•É um erro pensar que o

Ciclo do Ácido Cítrico é simplesmente uma continuação da Glicólise.

•É uma via central de aproveitamento de outras fontes metabólicas, através de acetil-CoA.

Estrutura da Mitocôndria

• Mitocôndria também possui DNA que codifica proteínas

• Ciclo do Ácido Cítrico acontece na Mitocôndria. das vias metabólicas que ocorrem nesta organela.

As reações do Ciclo do Ácido Cítrico

• Ciclo do Ácido Cítrico foi proposto nos anos 30 por Hans Krebs. • Muitos intermediários haviam sido caracterizados em plantas, que cederam seus nomes aos compostos:

Citrato: frutas cítricas Aconitato: Aconitum Succinato: âmbar (Succinum) Fumarato: Fumaria Malato: Maçã (Malus)

• Os outros dois intermediários α-cetoglutarato e oxaloacetato são conhecidos pelo seus nomes químicos, pois foram sintetizados antes de serem identificados em seres vivos.

Algumas características do Ciclo do Ácido Cítrico

•Também conhecido como Ciclo de Krebs e Ciclo do ácido tricarboxílico

(TCA), o Ciclo do Ácido Cítrico é uma via circular que oxida grupos acetil de muitas fontes, não só piruvato. É considerado a parte principal do metabolismo celular.

•A equação geral da via é:

3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + acetil-CoA3 NADH + FADH2 +

GTP + CoA + 2 CO2

•O oxaloacetato, que é consumido no início do ciclo, é regenerado na última etapa da via. Portanto, o Ciclo do Ácido Cítrico pode oxidar um número ilimitado de grupos acetil.

•Em eucariotos, todas as enzimas do Ciclo estão na mitocôndria. Então todos os substratos, GDP e NAD+ devem ser gerados na mitocôndria ou transportados a partir do citossol. Todos os produtos do Ciclo devem ser consumidos na mitocôndria ou transportados para o citossol.

Algumas características do Ciclo do Ácido Cítrico

•Os átomos de C de CO2 não vem diretamente de acetil- CoA que começa o Ciclo, mas o efeito global de cada

“round” é a oxidação de um grupo acetil a 2 CO2.

•Intermediários do Ciclo do Ácido cítrico são precursores para biossíntese de outros compostos, ex. Oxaloacetato para Gliconeogênese.

•A oxidação de 1 grupo acetil a 2 CO2 requer a transferência de 4 pares de e-. A redução de 3 NAD+ a 3

NADH usa 3 pares e a redução de FAD a FADH2 conta como o 4o par. A maioria da energia livre da oxidação dos grupos acetil é conservada nas coenzimas reduzidas. Energia também é recuperada como GTP.

Estrutura

de Acetil- CoA

Síntese de acetil-CoA a partir de piruvato

•Grupos acetil entram no ciclo como Acetil-CoA, um composto de alta energia.

•Sob condições aeróbicas, o produto da Glicólise é piruvato, que é transportado para a mitocôndria por uma proteína transportadora.

•Síntese de Acetil-CoA é catalisada pelo Complexo Multienzimático Piruvato Desidrogenase.

•Um complexo multienzimático é formado por enzimas associadas de forma não-covalente que catalisam 2 ou mais etapas seqüenciais em uma via metabólica. Vantagens:

•A distância entre os centros ativos é pequena.

•Distância pequena entre sítios ativos reduz a chance de formação de produtos alternativos.

•Reações catalisadas por complexos multienzimáticos podem ser controladas de forma coordenada.

Síntese de Acetil-CoA a partir de piruvato

•O complexo Piruvato desidrogenase catalisa 5 reações seqüenciais com equação geral:

Piruvato + CoA + NAD+ acetil-CoA + CO2 + NADH

Citrato sintase

•Citrato sintase catalisa a condensação de acetil-CoA e oxaloacetato.

•A ligação de oxaloacetato ao seu sítio de ligação na enzima provoca uma modificação conformacional, gerando o sítio de ligação a acetil- CoA e fechando o sítio de ligação do oxaloacetato, impedindo o acesso de solvente ao substrato ligado.

Aconitase

•A Aconitase catalisa a isomerização reversível entre Citrato e Isocitrato.

•Aconitase utiliza cluster [4Fe-4S] como cofator. Acredita-se que coordena grupo OH do Citrato. Geralmente cluster está envolvido em reações redox.

NAD+-dependente Isocitrato Desidrogenase

•Isocitrato desidrogenase catalisa a descarboxilação oxidativa de isocitrato a a-cetoglutarato.

•Reação produz primeiro CO2 e NADH do Ciclo. •Utiliza Mn2+ ou Mg2+ como cofator.

α-cetoglutarato desidrogenase

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