4B-Ciclo d e Krebs

CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS

O Piruvato vai O Piruvato vai sofrer um sofrer um conjunto de conjunto de reacções num reacções num processo cíclico processo cíclico designado por designado por ciclo dos Ácidos ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos Tricarboxílicos ou de Krebsou de Krebs

CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS O ciclo de Krebs O ciclo de Krebs

processa-se no processa-se no interior das interior das mitocondriasmitocondrias

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

Entre a Entre a matriz da matriz da mitocondria e mitocondria e o citosol da o citosol da célula célula movem-se movem-se moléculas moléculas constituintes constituintes do ciclo de do ciclo de KrebsKrebs

CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS


O piruvato produzido na glicólise ainda contém bastante poder redutor. Este poder redutor vai ser aproveitado pela célula no ciclo de Krebs ou dos ácidos tricarboxílicos.

Em primeiro lugar, o piruvato é utilizado para produzir Em primeiro lugar, o piruvato é utilizado para produzir acetil-CoA, que é uma forma activada de acetato acetil-CoA, que é uma forma activada de acetato (CH3COO-).(CH3COO-).

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs A hidrólise da ligação tioéster (S-C=O) do acetil-CoA é A hidrólise da ligação tioéster (S-C=O) do acetil-CoA é

bastante exergónica, pelo que a sua formação exige bastante exergónica, pelo que a sua formação exige energia. Essa energia provém da descarboxilação do energia. Essa energia provém da descarboxilação do piruvato que forma acetil e COpiruvato que forma acetil e CO22). ).

Na primeira reacção do ciclo de Krebs, o acetil-CoA é Na primeira reacção do ciclo de Krebs, o acetil-CoA é adicionado a oxaloacetato, dando origem a citrato, numa adicionado a oxaloacetato, dando origem a citrato, numa reacção de adição aldólicareacção de adição aldólica


Por meio da enzima citrato sintetase dá-se a Por meio da enzima citrato sintetase dá-se a condensação do oxaloacetato com o acetil-CoA. condensação do oxaloacetato com o acetil-CoA. A enzima retira um A enzima retira um H+ do acetil-CoA H+ do acetil-CoA formando um carbanião que ataca o grupo ceto formando um carbanião que ataca o grupo ceto do oxaloacetato para dar citril-CoAdo oxaloacetato para dar citril-CoA

Enz-B H-C-C-CoA

H

H

O

Enz-B H -C-C-CoA

H

H

O+

+

-O2C-CH2-C-CH2O2-

OCH2-C-CoA

HO-C-CO2-

CH2-CO2-

Acetil-coA adição Aldólica

Oxaloacetato

CitrilcoA


A energia que permite a reacção é a da ligação tioéster rica A energia que permite a reacção é a da ligação tioéster rica em energia no citrilCoAem energia no citrilCoA

A energia de hidrólise posta em jogo é A energia de hidrólise posta em jogo é G=-30 kJmol-1G=-30 kJmol-1 O citrato é uma molécula simétrica cujos dois grupos –O citrato é uma molécula simétrica cujos dois grupos –

CHCH22COCO22-- são proquirálicos são proquirálicos

CH2-C-CoA

HO-C-CO2-

CH2-CO2-

CitrilcoA

HO-C-CO2-

CH2-CO2-

Citrato

CH2-CO2- Pro-R

Pro-S

H2O CoA-SH

Citrato sintetase


O citrato é depois isomerizado a O citrato é depois isomerizado a isocitrato. Este é então descarboxilado isocitrato. Este é então descarboxilado a a -cetoglutarato. -cetoglutarato.


A isomerização do citrato a isocitrato faz-se por A isomerização do citrato a isocitrato faz-se por intermédio da enzima aconitase envolvendo um intermédio da enzima aconitase envolvendo um equilíbrio entre o S-citrato, o cis-aconitato e o 2R,3S-equilíbrio entre o S-citrato, o cis-aconitato e o 2R,3S-isocitrato.isocitrato.

No equilíbrio a relação entre as três substâncias é de No equilíbrio a relação entre as três substâncias é de 90:4:6. Dos quatro diastereoisómeros do citrato apenas 90:4:6. Dos quatro diastereoisómeros do citrato apenas um se produz. um se produz.

HO-C-CO2-

CH2-CO2-

S-Citrato

CH2-CO2-

-H2OC=C

CO2-

H

-O2C

CH2

CO2-

CO2-

OHH

CO2-

HCH2CO2

-

cis-aconitato 2R,3S-isocitrato


O citrato tem dois pares de hidrogénios O citrato tem dois pares de hidrogénios proquirálicos, um par na parte pro-R e outro na proquirálicos, um par na parte pro-R e outro na parte pro-S. A enzima aconitase remove o parte pro-S. A enzima aconitase remove o hidrogénio pro-R numa eliminação anti da água hidrogénio pro-R numa eliminação anti da água para dar cis-aconitato para dar cis-aconitato

Enz-B

H

H-O2C

CO2--O2C

OHS[2-14C]-Citrato

14

C=CCO2

-

H

-O2C

CH2

CO2-

14

Cis-Aconiato


Um átomo de Fe Um átomo de Fe 2+2+, no centro activo , no centro activo da aconitase coloca o citrato numa da aconitase coloca o citrato numa posição que permite a reacção, posição que permite a reacção, formando um complexo que envolve formando um complexo que envolve dois grupos carboxilo e um grupo dois grupos carboxilo e um grupo oxidrilo. Os dois hidrogénios oxidrilo. Os dois hidrogénios proquirálicos da parte pro-R estão em proquirálicos da parte pro-R estão em diferentes proximidades neste diferentes proximidades neste complexo.complexo.

Só um dos dois complexos coloca o Só um dos dois complexos coloca o hidrogénio pro-R em Chidrogénio pro-R em C22 da parte pro-R da parte pro-R em posição anti em relação ao grupo em posição anti em relação ao grupo OH requerido para a eliminção anti.OH requerido para a eliminção anti.

O outro complexo não está O outro complexo não está correctamente posicionado e por isso correctamente posicionado e por isso não permite a eliminação.não permite a eliminação.

O cis-aconitato tem dois spO cis-aconitato tem dois sp2 2 carbonos carbonos pró-quirálicos. As duas faces do pró-quirálicos. As duas faces do sistema planar são indicadas pela sistema planar são indicadas pela quiralidade de cada carbono pró-quiralidade de cada carbono pró-quirálico.quirálico.

CO2-

-O2C

CO2-

H

R-S face

S-C-face

R

S

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs A aconitase adiciona água ao cis-aconitato com o OHA aconitase adiciona água ao cis-aconitato com o OH- -

atacando o Catacando o C22 do lado da face S-R e o H+ atacando o C do lado da face S-R e o H+ atacando o C33 do lado da face R-S, formando o 2R,3S-isocitrato.do lado da face R-S, formando o 2R,3S-isocitrato.

Pela acção da isocitrato dehidrogenase dá-se a Pela acção da isocitrato dehidrogenase dá-se a descarboxilação oxidativa do isocitrato com passagem descarboxilação oxidativa do isocitrato com passagem intermédia a oxalosuccinato e por fim a intermédia a oxalosuccinato e por fim a -cetoglutarato-cetoglutarato

a) Passagem do isocitrato a oxalosuccinato por oxidação a) Passagem do isocitrato a oxalosuccinato por oxidação do NADdo NAD++..

CO2-

OHH

CO2-

HCH2CO2

-

2R,3S-isocitrato

+ NAD+S

RCO2

-

O

CO2-

HCH2CO2

-

S + NADH

3S-oxalosuccinato

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs b) O 3S-oxalosuccinato não se dissocia da b) O 3S-oxalosuccinato não se dissocia da

enzima e é descarboxilado produzindo enzima e é descarboxilado produzindo --cetoglutaratocetoglutarato

A citrato dehidrogenase é uma proteína A citrato dehidrogenase é uma proteína tetrâmera cuja ligação ao citrato é do tipo tetrâmera cuja ligação ao citrato é do tipo sigmoidal o que significa uma cooperatividade sigmoidal o que significa uma cooperatividade positiva entre as sub-unidades. O NADH é um positiva entre as sub-unidades. O NADH é um poderoso inibidor da enzima. O NADH entra poderoso inibidor da enzima. O NADH entra na cadeia oxidativa formando três moléculas na cadeia oxidativa formando três moléculas de ATP. Altas concentrações de AMP e ADP de ATP. Altas concentrações de AMP e ADP estimulam a produção de ATP, enquanto estimulam a produção de ATP, enquanto elevadas concentrações de ATP e NADH elevadas concentrações de ATP e NADH inibem a sua formação. inibem a sua formação.


O O -cetoglutarato sofre descarboxilação -cetoglutarato sofre descarboxilação oxidativa, transformando-se em succinilCoA.oxidativa, transformando-se em succinilCoA.

Por acção da Por acção da -cetoglutarato dehidrogenase, -cetoglutarato dehidrogenase, em presença de fosfato de tiamina, ácido em presença de fosfato de tiamina, ácido lipóico ligado a uma trans-acetilase e NADlipóico ligado a uma trans-acetilase e NAD++ forma-se succinil-CoAforma-se succinil-CoA

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs O succinilCoA em presença de succinato O succinilCoA em presença de succinato

tiocinase e GDP, sofre hidrólise, com tiocinase e GDP, sofre hidrólise, com produção de energia e formação de produção de energia e formação de succinato.succinato.

A energia armazenada na ligação tio-éster A energia armazenada na ligação tio-éster do succinil-CoA é conservada na forma de do succinil-CoA é conservada na forma de anidrido fosfórico no GTP.anidrido fosfórico no GTP.


O succinato sofre redução a fumarato que é hidrolisado a O succinato sofre redução a fumarato que é hidrolisado a malato que por redução forma oxaloacetato.malato que por redução forma oxaloacetato.

a) Por acção da enzima succinato dehidrogenase em a) Por acção da enzima succinato dehidrogenase em presença de FAD o succinato é oxidado a fumarato.presença de FAD o succinato é oxidado a fumarato.

A succinato dehidrogenase é uma proteína estrutural da A succinato dehidrogenase é uma proteína estrutural da membrana interior das mitocondrias e pertence ao grupo membrana interior das mitocondrias e pertence ao grupo das flavoproteínas, na qual a flavina se encontra ligada das flavoproteínas, na qual a flavina se encontra ligada por covalência à proteína. por covalência à proteína.


A succinato tiocinase A succinato tiocinase contém uma fosfohistina contém uma fosfohistina no seu centro activo que no seu centro activo que resulta de uma resulta de uma fosforilação fosforilação aparentemente efectuada aparentemente efectuada ao mesmo tempo que a ao mesmo tempo que a quebra da ligação tio-quebra da ligação tio-éster, porque se éster, porque se marcarmos o oxigénio do marcarmos o oxigénio do grupo fosfato com grupo fosfato com 1818O, O, ele aparece no succinatoele aparece no succinato

N

NH

Enz

-O-P-18O-

O-

OC

CO2-

SCoA

O

N+

NH

Enz

+

C (S)CO2

-

SCoA

O-

18O-

H+

CoA-SH + succinato

+ GDP

-P-O-

O-

O

N+

NH

Enz

-P-O-

O-

O

GTP


O GTP por acção da nucleosido difosfato cinase O GTP por acção da nucleosido difosfato cinase por reacção com ADP forma ATP.por reacção com ADP forma ATP.

O GTP desempenha um papel importante na O GTP desempenha um papel importante na síntese proteica e na do succinato que funciona síntese proteica e na do succinato que funciona como um precursor da biosíntese do Hemecomo um precursor da biosíntese do Heme

GDP + ADP ATP + GTPNucleosido

difosfato cinase


Na succinato dehidrogenase dos mamíferos a Na succinato dehidrogenase dos mamíferos a flavina está ligada ao resíduo da His pelo seu 8-flavina está ligada ao resíduo da His pelo seu 8-CHCH33..

N

N

H3CN

NR

N

N O

O

Proteína

Histidil-8--FAD

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs A succinato dehidrogenase é um dímero em A succinato dehidrogenase é um dímero em

que a maior sub-unidade se encontra ligada que a maior sub-unidade se encontra ligada ao FAD e ambas as sub-unidades contêm um ao FAD e ambas as sub-unidades contêm um centro Ferro-Enxofre.centro Ferro-Enxofre.

O succinato é uma molécula simétrica que O succinato é uma molécula simétrica que tem dois pares de hidrogénios proquirálicos.tem dois pares de hidrogénios proquirálicos.

CO2-

HS-C-HR

HR-C-HS

CO2-

Succinato


b) Por acção da enzima fumarase dá-se uma anti-adição b) Por acção da enzima fumarase dá-se uma anti-adição de água à molécula de fumarato formando-se S-malato. de água à molécula de fumarato formando-se S-malato.

A estereoquímica observada resulta da adição de um A estereoquímica observada resulta da adição de um protão à face R-R da dupla ligação, seguida da adição protão à face R-R da dupla ligação, seguida da adição de água ao carbanião na sua face s-s.de água ao carbanião na sua face s-s.

HH

CO2-

Face R-R

C=O

Face S-S

B-H

NH3+O-

B

H

H

CO2-

C=O

BH

NH3+O-

B

O HH

H

+

(E)H

H

CO2-

-O2CCO2

-

-O2CHS

HR

HR OHSS-MalatoFumarato


c) Por acção da enzima malato dehidrogenase, em c) Por acção da enzima malato dehidrogenase, em presença de NADpresença de NAD++, o S-malato é oxidado a oxaloacetato , o S-malato é oxidado a oxaloacetato completando-se assim o ciclo dos ácidos tricarboxílicos completando-se assim o ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou de Krebs.ou de Krebs.

Esta reacção é endotérmica com uma constante de Esta reacção é endotérmica com uma constante de equilíbrio inferior a 1. Esta reacção processa-se “in vivo” equilíbrio inferior a 1. Esta reacção processa-se “in vivo” porque o oxaloacetato é removido do sistema ao porque o oxaloacetato é removido do sistema ao condensar-se com o AcetilCoA para formar citrato.condensar-se com o AcetilCoA para formar citrato.

CO2-

-O2CHS

HR

HR OHSS-Malato

+ NAD+ CO2-

-O2CH H

O

Oxaloacetato

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs O resultado do Ciclo de Krebs é dado pela equação:O resultado do Ciclo de Krebs é dado pela equação: Acetil-CoA + oxaloacetato + 3 NAD+ + GDP + Pi +FAD --> Acetil-CoA + oxaloacetato + 3 NAD+ + GDP + Pi +FAD -->

oxaloacetato + 2 CO2 + FADH2 + 3 NADH + 3 H+ + GTP oxaloacetato + 2 CO2 + FADH2 + 3 NADH + 3 H+ + GTP Sob o ponto de vista termodinâmico a energia que leva à Sob o ponto de vista termodinâmico a energia que leva à

oxidação do malato é a quebra do citril-CoAoxidação do malato é a quebra do citril-CoA Malato + NADMalato + NAD++ + 29,3 kJmol + 29,3 kJmol-1-1 = oxaloacetato + NAPH = oxaloacetato + NAPH

Oxaloacetato + AcetilCoA = Citrato + CoASH + 33,5 kJmolOxaloacetato + AcetilCoA = Citrato + CoASH + 33,5 kJmol-1-1

Na totalidade temos:Na totalidade temos: Malato + NAD+ + AcetilCoA = Citrato + CoASH + NADH + Malato + NAD+ + AcetilCoA = Citrato + CoASH + NADH +

4,2 kJmol-14,2 kJmol-1 Como se verifica ainda sobram 4,2 kJmol-1 de energiaComo se verifica ainda sobram 4,2 kJmol-1 de energia


Os principais factores que regulam o Ciclo dos Os principais factores que regulam o Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos são:Ácidos Tricarboxílicos são:

1-Concentração do oxaloacetato1-Concentração do oxaloacetato 2-concentração do AcetilCoA2-concentração do AcetilCoA 3-Razão NADH/NAD3-Razão NADH/NAD++

4-Razão ATP/ADP4-Razão ATP/ADP

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs 1-Concentração do oxaloacetato1-Concentração do oxaloacetato Nos animais o oxaloacetato é sintetizado a partir do piruvato e Nos animais o oxaloacetato é sintetizado a partir do piruvato e

do CO2 por acção da enzima piruvato carboxilase dependente do CO2 por acção da enzima piruvato carboxilase dependente do cofactor biotina.do cofactor biotina.

O acetilCoA é um efector alostérico da enzima piruvato O acetilCoA é um efector alostérico da enzima piruvato carboxilase e, a sua concentração reflete a necessidade em carboxilase e, a sua concentração reflete a necessidade em energia e assegura um fornecimento de oxaloacetatoenergia e assegura um fornecimento de oxaloacetato

CH3CCO2- +

ONHN

O

SEnz

-O-CO

Piruvato

N1-carboxibiotina

CH2CCO2- + biotina

O

Oxaloacetato

-O-C-O


A NA N11-Carboxibiotina forma-se pela acção da -Carboxibiotina forma-se pela acção da biotina carboxilase que requer a presença de biotina carboxilase que requer a presença de ATP. Forma-se intermediariamente um anidrido ATP. Forma-se intermediariamente um anidrido misto o fosfato de carbonilo.misto o fosfato de carbonilo.

CO

O-HO PO

O-OO-

PO

OO-

PO

O-AdeO- C

O

OHOPO

OHO-

+ ADP

HidrogenocarbonatoATP Fosfato de

carbonilo


As amidas são fracos nucleófilos mas a biotina devido à As amidas são fracos nucleófilos mas a biotina devido à ressonância competitiva entre Nressonância competitiva entre N11 e N e N33 é um nucleófilo é um nucleófilo semelhante a aminas secundárias. O Nsemelhante a aminas secundárias. O N11 é o azoto é o azoto reactivo devido ao impedimento estéreo que sofre o Nreactivo devido ao impedimento estéreo que sofre o N33 pela presença do grupo R.pela presença do grupo R.

NHNH

O

(R)(S)

S

(S)

COOH

NHNH

(E)

O-

(R)(S)

S

(S)

COOH

+NHNH

(E)

O-

(R)(S)

S

(S)

COOH

+

Estruturas de ressonância da biotina

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs O composto intermediário Fosfato de Carbonilo é O composto intermediário Fosfato de Carbonilo é

atacado pelo par de electrões de N1 da biotina atacado pelo par de electrões de N1 da biotina formando a N1-Carboxibiotina e formando a N1-Carboxibiotina e monohidrogenofosfatomonohidrogenofosfato

NHNH

O

(R)(S)

S

(S)

COOH

CO

OHOPO

OHO-

NHN

O

S

-O-CO

N1-carboxibiotina

COOH

+ HPO4-


Em presença de piruvato dá-se um ataque Em presença de piruvato dá-se um ataque nucleofílico ao grupo carboxi da Nnucleofílico ao grupo carboxi da N11--carboxibiotina formando oxaloacetato e carboxibiotina formando oxaloacetato e libertando a biotina por acção da enzima libertando a biotina por acção da enzima carboxilasecarboxilase

Enz

B

CHH

H C-O2C

ON

NH

O(R)

(S)

S

(S)

HOOC

-O-CO

NH

N(E)

OH(R)

(S)

S

(S)

HOOC

+ CH

H C-O2C

O

O

Biotina Oxaloacetato

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs 2-CONCENTRAÇÃO DE 2-CONCENTRAÇÃO DE

ACETIL-CoAACETIL-CoA Nos mamíferos o piruvato em Nos mamíferos o piruvato em

condições aéróbias oxida-se a condições aéróbias oxida-se a acetil activo que em presença acetil activo que em presença de Coenzima A forma AcetilCoA de Coenzima A forma AcetilCoA que entra no ciclo dos ácidos que entra no ciclo dos ácidos tricarboxílicos para formar em tricarboxílicos para formar em presença de oxaloacetato o presença de oxaloacetato o citrato.citrato.

A enzima responsável pela A enzima responsável pela formação do Acetil-CoA é a formação do Acetil-CoA é a piruvato dehidrogenase.piruvato dehidrogenase.

A piruvato dehidrogenase é um A piruvato dehidrogenase é um complexo enzimático formado complexo enzimático formado pelas enzimas e cofactores pelas enzimas e cofactores indicados no quadro.indicados no quadro.

Enzimas

Piruvato dehidrogenase

Cofactores

Pirofosfatode tiamina

ATP

Sub-unidadespor complexo

40

Dihidrolipoiltransacetilase

Ácido lipóico

CoA-SH

60

Dihidrolipoildehidrogenase

NAD+

FAD

10

Piruvato dehidrogenasecinase

ATP

Mg2+

5

Piruvato dehidrogenasefosfatase

5

Complexo enzimático da Piruvato dehidrogenase


Estrutura daTiamina pirofosfatoEstrutura daTiamina pirofosfato

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs Na sua acção este complexo enzimático actua por fases.Na sua acção este complexo enzimático actua por fases. Fase AFase A O coenzima pirofosfato de tiamina (TPP) forma em O coenzima pirofosfato de tiamina (TPP) forma em

presença piruvato hidroxietilamina pirofosfato (HETPP). O presença piruvato hidroxietilamina pirofosfato (HETPP). O mecanismo da reacção compreende uma adição mecanismo da reacção compreende uma adição nucleofílica do Cnucleofílica do C22 do TPP ao grupo ceto do piruvato do TPP ao grupo ceto do piruvato

SN

(E)

H

(Z)

R

R´´´R

Enz-B

+ SN

(E)

(Z)

R

R´´´R

Enz-BH

+-

CH3-C-CO2-

O

S N(E)

(Z)

R

´´R R´

+

CH3-C-CO2-

OH

Enz-B


Por perda de CO2, o composto formado transforma-se Por perda de CO2, o composto formado transforma-se em hidroximetilpirofosfato (HETPP).em hidroximetilpirofosfato (HETPP).

Nesta fase a piruvato dehidrogenase tem como activador Nesta fase a piruvato dehidrogenase tem como activador o AMP e como inibidor o ATPo AMP e como inibidor o ATP

S N(E)

(Z)

R

´´R R´

+

CH3-C-C=O

OH

CO2

O-S N

(Z)

R

´´R R´

CH3C-OHEnz-BH

S N(E)

(Z)

R

´´R R´

CH3C-OH

+

H

HETPP


Fase BFase B O HETPP formado O HETPP formado

por acção da por acção da dihidrolipoil dihidrolipoil transacetilase transacetilase transfer o grupo transfer o grupo hidroxietil já hidroxietil já oxidado na forma oxidado na forma de acetilo para o de acetilo para o lipoato ligado por lipoato ligado por uma função amida uma função amida à Lis do centro à Lis do centro activo da enzima.activo da enzima.

S N(E)

(Z)

R

´´R R´

CH3C-OH

+

H

HETPP

S N(E)

(Z)

R

´´R R´

CH3C-OH

+

Enz-B

Enz-BH

(-)

SS

R

S N(E)

(Z)

R

´´R R´

CH3C

+

O HS

R

SH

Enz-B

S N(E)

(Z)

R

´´R R´

CH3C OS

R

SH

Enz-BH


O grupo acetilo ligado ao lipoato é em seguida O grupo acetilo ligado ao lipoato é em seguida transferido para o grupo sulfidrilo do CoA.transferido para o grupo sulfidrilo do CoA.

A enzima dihidrolipoil transcetilase é inibida pelo A enzima dihidrolipoil transcetilase é inibida pelo AcetilCoA e activada pelo Coenzima AAcetilCoA e activada pelo Coenzima A

CH3C OS

R

SH

CoA-S-H

H+

CH3C O-

SR

SH

CoA-S

H+CH3C O

HSR

SH

CoA-S+


A estrutura do acetil Coenzima AA estrutura do acetil Coenzima A


O composto resultante do lipoil é regenerado por O composto resultante do lipoil é regenerado por acção da enzima dihidrolipoildehidrogenase em acção da enzima dihidrolipoildehidrogenase em presença de FAD.presença de FAD.

Esta enzima é inibida pelo NADH e activada pelo Esta enzima é inibida pelo NADH e activada pelo NADNAD++..

HSR

SH+ FAD S

SR + FADH2

FADH2 + NAD+ FAD + NHADH + H+


A reacção globalA reacção global

Estrutura do ácido lipóicoEstrutura do ácido lipóico

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs A dihidrolipoil dehidrogenase é inactivada por A dihidrolipoil dehidrogenase é inactivada por

intermédio da fosforilação do resíduo de Ser do intermédio da fosforilação do resíduo de Ser do centro activo em presença da centro activo em presença da dihidrolipoildehidrogenase cinase.dihidrolipoildehidrogenase cinase.

Dihidrolipoildehidrogenase-Ser-OH(activa)

+ Mg2+ATP

Dihidrolipoildehidrogenasecinase

Dihidrolipoildehidrogenase-Ser-O-PO32-

(Inactiva)+ Mg2+ADP

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs A reactivação da enzima fosforilada é feita por intermédio A reactivação da enzima fosforilada é feita por intermédio

de uma fosfatase que retira o grupo fosfato ligado ao de uma fosfatase que retira o grupo fosfato ligado ao resíduo de Ser.resíduo de Ser.

As enzimas piruvatode hidrogenase cinase e piruvato As enzimas piruvatode hidrogenase cinase e piruvato dehidrogenase fosfatase estão sujeitas a regulação dehidrogenase fosfatase estão sujeitas a regulação metabólica.metabólica.

Dihidrolipoildehidrogenase-Ser-O-PO32-

(Inactiva) Piruvato dehidrogenasefosfatase

Dihidrolipoildehidrogenase-Ser-O-H + HPO42-

(Inactiva)


A piruvato dehidrogenase cinase é inibida pelo piruvato A piruvato dehidrogenase cinase é inibida pelo piruvato e ADP e controlada pela presença de Mg 2+- A e ADP e controlada pela presença de Mg 2+- A concentração de Mg2+ livre regula a ctividade quer da concentração de Mg2+ livre regula a ctividade quer da piruvato dehidrogenase cinase como da piruvato piruvato dehidrogenase cinase como da piruvato dehidrogenase fosfatase. A concentração de Mg2+ livre dehidrogenase fosfatase. A concentração de Mg2+ livre depende da razão ATP/ADP, devido à diferente depende da razão ATP/ADP, devido à diferente afinidade que apresenta para os dois nucleótidos. afinidade que apresenta para os dois nucleótidos. Elevadas concentrações inibem a cinase e activam a Elevadas concentrações inibem a cinase e activam a fosfatase.fosfatase.

Os iões Mg 2+ promovem a ligação da piruvato Os iões Mg 2+ promovem a ligação da piruvato dehidrogenase fosfatase ao complexo enzimático, dehidrogenase fosfatase ao complexo enzimático, inibindo simultaneamente a ligação da piruvato inibindo simultaneamente a ligação da piruvato dehidrogenase cinase ao mesmo complexo.dehidrogenase cinase ao mesmo complexo.

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs Além destes locais de Além destes locais de

controle o ciclo dos controle o ciclo dos ácidos tricarboxílicos ácidos tricarboxílicos é ainda controlado é ainda controlado nas enzimas isocitrato nas enzimas isocitrato dehidroganase e a-dehidroganase e a-cetoglutarato cetoglutarato dehidrogenase.dehidrogenase.

A deficiência em A deficiência em Tiamina pirofosfato, Tiamina pirofosfato, origina uma doença o origina uma doença o Bér-béri resultante do Bér-béri resultante do aumento de piruvato aumento de piruvato nas células, nas células, produzindo uma produzindo uma paralesia das pernas, paralesia das pernas, produzindo um produzindo um movimento movimento semelhante ao andar semelhante ao andar das ovelhas.das ovelhas.

(+)Acetil-CoA

Piruvato

OAA

Malato

Succinato

citrato

Isocitrato

Succinil-CoA

Biotina-CO2

Fumarato

-cetoglutarato

cis-aconitato

Acetil-CoA

(-) ATP, NADH, acetilCoA(+)NAD+, CoASH

(-)ATP

(-) ATP, NADH(+) ADP, AMP

(+)AMP(-)succinil-CoANADH

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs REGULAÇÃO DO CATABOLISMO DOS AÇÚCARESREGULAÇÃO DO CATABOLISMO DOS AÇÚCARES Considerando os factores, nas células animais, que Considerando os factores, nas células animais, que

contribuem, com maior incidência, para o controle do contribuem, com maior incidência, para o controle do catabolismo da glucose e do glicogénio e da sua síntese catabolismo da glucose e do glicogénio e da sua síntese e que, de um modo dinâmico, regulam as suas e que, de um modo dinâmico, regulam as suas concentrações, temos:concentrações, temos:

1-Todas as células são capazes de degradar a glucose 1-Todas as células são capazes de degradar a glucose na presença e ausência de oxigéniona presença e ausência de oxigénio

2-Os açúcares são metabolizados, assim como o ácido 2-Os açúcares são metabolizados, assim como o ácido láctico e outros produtos resultantes da fermentação da láctico e outros produtos resultantes da fermentação da glucose, mais rapidamente em condições anaeróbias do glucose, mais rapidamente em condições anaeróbias do que aeróbias. Esta inibição da glicólise pelo oxigénio que aeróbias. Esta inibição da glicólise pelo oxigénio designa-se por Efeito Pasteurdesigna-se por Efeito Pasteur

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs 3-O consumo de oxigénio a expensas de 3-O consumo de oxigénio a expensas de

substratos facilmente oxidáveis é inibido pela substratos facilmente oxidáveis é inibido pela adição de glucose-Efeito de Crabtreeadição de glucose-Efeito de Crabtree

4-Nas células a síntese de glicogénio e glúcidos, 4-Nas células a síntese de glicogénio e glúcidos, em geral, processa-se muito rapidamente em em geral, processa-se muito rapidamente em meio anaeróbio que em aeróbiomeio anaeróbio que em aeróbio

As condições aeróbias:As condições aeróbias: a) Removem fosfato e ADP para formar ATPa) Removem fosfato e ADP para formar ATP b) Produzem CO2, acetil-CoA e ácidos b) Produzem CO2, acetil-CoA e ácidos

tricarboxílicos num processo muito mais efectivo tricarboxílicos num processo muito mais efectivo que emcondições anaeróbiasque emcondições anaeróbias

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs Uma diminuição da disponibilidade de fosfato e Uma diminuição da disponibilidade de fosfato e

ADP em favor da formação de ATP origina uma ADP em favor da formação de ATP origina uma diminuição da velocidade da glicólise e um diminuição da velocidade da glicólise e um aumento da síntese de glucoseaumento da síntese de glucose

No caso de células aeróbias o NADH é oxidado No caso de células aeróbias o NADH é oxidado pela cadeia mitocondrial de transpote electrónico.pela cadeia mitocondrial de transpote electrónico.

No caso das células anaeróbias o NADH é No caso das células anaeróbias o NADH é oxidado por reacções cruzadas em que a mis oxidado por reacções cruzadas em que a mis importante, nas células animais, é a conversão importante, nas células animais, é a conversão de piruvato a lactato.de piruvato a lactato.

Diferentes tecidos e células contêm enzimas Diferentes tecidos e células contêm enzimas específicos em distintas quantidades que podem específicos em distintas quantidades que podem ser preponderantemente ou exclusivamente ser preponderantemente ou exclusivamente glicolíticos e gluconeogénicosglicolíticos e gluconeogénicos


A síntese enzimática e os níveis A síntese enzimática e os níveis enzimáticos podem ser regulados pelo enzimáticos podem ser regulados pelo ambiente (dieta e fome) e factores ambiente (dieta e fome) e factores hormonais.hormonais.

Nos microrganismos a glucose e outros Nos microrganismos a glucose e outros metabolitos de glucose podem reprimir a metabolitos de glucose podem reprimir a síntese de uma grande variedade de síntese de uma grande variedade de enzimas designada por Repressão enzimas designada por Repressão CatabólicaCatabólica


IMPORTÂNCIA IMPORTÂNCIA DO ACETIL CoADO ACETIL CoA

A molécula do A molécula do AcetilCoA obtido a AcetilCoA obtido a partir do partir do metabolismo da metabolismo da glicose e ácidos glicose e ácidos gordos pode gordos pode intervir na síntese intervir na síntese de inúmeras de inúmeras substâncias como substâncias como se mostra na se mostra na figura ao lado.figura ao lado.

Glicogénio

Glucose

Acetil-CoA

Ácidos gordos Alguns aminoácidos

Acetoacetil-CoAMalonil-CoA

Ácidos gordos

Triacilgliceridos Prostaglandinas

Lípidos dasmembranas

Hidroximetilglutaril-CoA

Corpos cetónicos

Colesterol

Ácidos biliareshormonasesteróides

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs Como se mostra na Como se mostra na

figura a mitocondria figura a mitocondria é uma organela da é uma organela da maior importância maior importância no metabolismo de no metabolismo de todas as todas as substâncias substâncias recebendo do recebendo do exterior ou exterior ou enviando para o enviando para o exterior metabolitosexterior metabolitos


BibliografiaBibliografia http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://

www.elergonomista.com/biologia/www.elergonomista.com/biologia/krebs.JPG&imgrefurl=http://krebs.JPG&imgrefurl=http://www.elergonomista.com/biologia/www.elergonomista.com/biologia/krebs.htm&h=562&w=523&sz=40&hl=pt-krebs.htm&h=562&w=523&sz=40&hl=pt-PT&start=7&tbnid=jbKqAuUR6h4pvM:&tbnh=13PT&start=7&tbnid=jbKqAuUR6h4pvM:&tbnh=133&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dciclo3&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dciclo%2Bde%2Bkrebs%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT %2Bde%2Bkrebs%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT Ciclo de Krebs Ciclo de Krebs

http://www.monografias.com/trabajos48/respiracihttp://www.monografias.com/trabajos48/respiracion-celular/Image3.gifon-celular/Image3.gif mitocondria e metabolismo mitocondria e metabolismo


http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://www.educa.aragob.es/iescarin/depart/biogeo/www.educa.aragob.es/iescarin/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%25202/8-varios/BiologiaCurtis/Seccion%25202/8-10.jpg&imgrefurl=http://www.educa.aragob.es/10.jpg&imgrefurl=http://www.educa.aragob.es/iescarin/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/iescarin/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%25202/2%2520-%2520CapituloSeccion%25202/2%2520-%2520Capitulo%25208.htm&h=661&w=428&sz=41&hl=pt-%25208.htm&h=661&w=428&sz=41&hl=pt-PT&start=15&tbnid=k7yMrrWZLGmH4M:&tbnh=PT&start=15&tbnid=k7yMrrWZLGmH4M:&tbnh=138&tbnw=89&prev=/images%3Fq%3Dciclo138&tbnw=89&prev=/images%3Fq%3Dciclo%2Bde%2Bkrebs%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT %2Bde%2Bkrebs%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT relaça~da glicólise com o transporte electrónico relaça~da glicólise com o transporte electrónico


Biochemistry-J.David Rawn-Harper International-pag Biochemistry-J.David Rawn-Harper International-pag 815815

Biological chemistry-Mahler Harper and Tow pág. 525Biological chemistry-Mahler Harper and Tow pág. 525 Bichimie Médicale-Polonovsky Masson et Cie pág 129Bichimie Médicale-Polonovsky Masson et Cie pág 129 http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://

upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c9/upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c9/Atp_synthase_pt.png/280px-Atp_synthase_pt.png/280px-Atp_synthase_pt.png&imgrefurl=http://pt.wikipedia.org/Atp_synthase_pt.png&imgrefurl=http://pt.wikipedia.org/wiki/Metabolismo&h=373&w=280&sz=124&hl=pt-wiki/Metabolismo&h=373&w=280&sz=124&hl=pt-PT&start=17&tbnid=gj8KoQb2QczOpM:&tbnh=122&tbnPT&start=17&tbnid=gj8KoQb2QczOpM:&tbnh=122&tbnw=92&prev=/images%3Fq%3DCICLO%2BDOw=92&prev=/images%3Fq%3DCICLO%2BDO%2BGLIOXILATO%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT%26sa%2BGLIOXILATO%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT%26sa%3DX Metabolismo%3DX Metabolismo

Ciclo de Krebs Ciclo de Krebs http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://www.uic.edu/classes/http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://www.uic.edu/classes/

phar/phar332/Clinical_Cases/vitamin%2520cases/thiamin/tpp-phar/phar332/Clinical_Cases/vitamin%2520cases/thiamin/tpp-acid.gif&imgrefurl=http://www.uic.edu/classes/phar/phar332/acid.gif&imgrefurl=http://www.uic.edu/classes/phar/phar332/Clinical_Cases/vitamin%2520cases/thiamin/Clinical_Cases/vitamin%2520cases/thiamin/closer_look_at_the_role_of_thiam2.htm&h=286&w=414&sz=6&hl=pcloser_look_at_the_role_of_thiam2.htm&h=286&w=414&sz=6&hl=pt-t-PT&start=2&tbnid=NpRq5dTmOkKz1M:&tbnh=86&tbnw=125&prev=PT&start=2&tbnid=NpRq5dTmOkKz1M:&tbnh=86&tbnw=125&prev=/images%3Fq%3DTPP%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT Função da /images%3Fq%3DTPP%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT Função da TPPTPP

http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://www.aging-women-http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://www.aging-women-vitamins.com/illustrations/alphalipoicacid-vitamins.com/illustrations/alphalipoicacid-chemical.jpg&imgrefurl=http://www.nutrinow.net/product_info.phpchemical.jpg&imgrefurl=http://www.nutrinow.net/product_info.php%3Fproducts_id%3D936&h=88&w=250&sz=6&hl=pt-%3Fproducts_id%3D936&h=88&w=250&sz=6&hl=pt-PT&start=19&tbnid=dCm7Qjosb5eb0M:&tbnh=39&tbnw=111&prev=PT&start=19&tbnid=dCm7Qjosb5eb0M:&tbnh=39&tbnw=111&prev=/images%3Fq%3D%25C3%25A1cido%2Blip%25C3%25B3ico/images%3Fq%3D%25C3%25A1cido%2Blip%25C3%25B3ico%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT Ácido lipóico%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-PT Ácido lipóico


http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobihttp://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/neurobioquimica/PDHC.gifoquimica/libros/neurobioquimica/PDHC.gif complexo enzimático da piruvato dehidrogenase complexo enzimático da piruvato dehidrogenase

http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/neurobioquimica/neurobioquimica/libros/neurobioquimica/desarlanzaderas_archivos/desarlanzaderas_archivos/acetylcoatransport.gif&imgrefurl=http://acetylcoatransport.gif&imgrefurl=http://fundacionannavazquez.wordpress.com/2007/07/17/fundacionannavazquez.wordpress.com/2007/07/17/comunicacion-nerviosa/&h=384&w=493&sz=11&hl=pt-comunicacion-nerviosa/&h=384&w=493&sz=11&hl=pt-PT&start=21&tbnid=5NA8bfIctEyf7M:&tbnh=101&tbnw=1PT&start=21&tbnid=5NA8bfIctEyf7M:&tbnh=101&tbnw=130&prev=/images%3Fq%3Dlipoamida%26start30&prev=/images%3Fq%3Dlipoamida%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-PT%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-PT%26sa%3DN %26sa%3DN

4B-Ciclo d e Krebs

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