Slide - Ciclo de Krebs - 2023-2

2023 2023 CICLO DE KREBS CICLO DE KREBS Ciclo dos ácidos tricarboxílicos Ciclo dos ácidos tricarboxílicos Hans Adolf Krebs Sheffield University, UK Prêmio Nobel* de Fisiologia ou Medicina em 1953, pela descoberta do Ciclo do Ácido Cítrico *Dividiu o prêmio com Fritz Lipmann (Ciclo do ATP) COMO NASCEU A IDÉIA DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO Idéia Original: Hans Krebs estudava o efeito apresentado por ânions de ácidos orgânicos sobre a velocidade do consumo de oxigênio em suspensões de músculo de peito de pombo. Estes tecidos foram utilizados porque tem alta atividade oxidativa; De certa forma, Krebs checou estudos anteriores feitos por Albert Szent- Györgyi na Hungria, mostrando que os ácidos orgânicos (Succinato, fumarato, malato e oxalacetato) estimulavam o consumo de oxigênio pelo músculo. Além de confirmar esta hipótese, Krebs demonstrou que estes ácidos orgânicos estimulavam a oxidação do piruvato; Descobriu ainda a participação do citrato, cxis-aconitato e isocitrato e - Cetoglutarato; Outras decobertas de H. Krebs : O Malonato (devido a sua estrutura química) contitui-se inibidor competitivo do Succinato, pela ligação com a enzima Succinato desidrogenase, acarretando o acúmulo de citrato, -Cetoglutarato e Succinato. Anos depois, descobriu-se que o Ciclo de Krebs ocorre de forma universal na maioria dos organismos aeróbicos. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DE KREBS ou CICLO DE KREBS LOCALIZAÇÃO LOCALIZAÇÃO : Matriz mitocondrial : Matriz mitocondrial A A oxidação final oxidação final da glicose até CO da glicose até CO22 e H e H22O libera uma O libera uma quantidade de energia muito maior que aquela liberada pela quantidade de energia muito maior que aquela liberada pela glicólise: glicólise: Glicose 2 lactato + 2 H Glicose 2 lactato + 2 H++ ................ ∆G ................ ∆Go’ o’ = - 47,0 Kcal/mol = - 47,0 Kcal/mol Glicose + 6 O Glicose + 6 O22 6 CO 6 CO22 + 6 H + 6 H22O...... ∆G O...... ∆Go’ o’ = - 686 Kcal/mol = - 686 Kcal/mol O Ciclo de Krebs é a via final comum de oxidação do acetato para o qual convergem, durante o catabolismo, a maioria das moléculas orgânicas das células : ácidos graxos, carboidratos e aminoácidos. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DE KREBS ou CICLO DE KREBS Oxidação do piruvato até Acetil-CoA e CO Oxidação do piruvato até Acetil-CoA e CO22 Localização Localização : Matriz mitocondrial : Matriz mitocondrial O piruvato atravessa a membrana mitocondrial e sofre oxidação O piruvato atravessa a membrana mitocondrial e sofre oxidação (descarboxilação e desidrogenação) através do complexo (descarboxilação e desidrogenação) através do complexo Piruvato Desidrogenase (PDH). Piruvato Desidrogenase (PDH). Piruvato + NAD Piruvato + NAD++ + CoA-SH + CoA-SH ACETIL-CoA + NADH + H ACETIL-CoA + NADH + H++ + CO + CO22 ∆Go’ = - 8,0 kcal/mol CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DE KREBS ou CICLO DE KREBS Piruvato desidrogenase (E Piruvato desidrogenase (E11)) Diidrolipoil transacetilase (E Diidrolipoil transacetilase (E22)) Complexo PDH Complexo PDH Diidrolipoil desidrogenase (E Diidrolipoil desidrogenase (E33)) Coenzimas : TPP, FAD, CoA, NAD, Coenzimas : TPP, FAD, CoA, NAD, ácido lipóico ácido lipóico O Acetil-CoA formado segue a via oxidativa na mitocôndria O Acetil-CoA formado segue a via oxidativa na mitocôndria (Ciclo de Krebs); a coenzima NADH segue para ser reoxidado na (Ciclo de Krebs); a coenzima NADH segue para ser reoxidado na cadeia respiratória. cadeia respiratória. MECANISMO DE ATUAÇÃO DO COMPLEXO PDH MECANISMO DE ATUAÇÃO DO COMPLEXO PDH CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS O CICLO DE KREBS SE DESENVOLVE EM OITO REAÇÕES O CICLO DE KREBS SE DESENVOLVE EM OITO REAÇÕES ENZIMÁTICAS A PARTIR O ACETIL-CoA FORMADO PELA PDH. ENZIMÁTICAS A PARTIR O ACETIL-CoA FORMADO PELA PDH. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS 1. Citrato sintase : Cataliza a condensação entre Acetil-Coa + AOA, formando Citrato + CoA-SH + H CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS 2. Aconitase : Cataliza a conversão do citrato até Isocitrato, via cis-aconitato. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS 3. Isocitrato desidrogenase : Descarboxila o Isocitrato, onde o NAD+ será reduzido a NADH, com formação de  - Cetoglutarato. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS 4. Complexo enzimático -Cetoglutarato desidrogenase: Descarboxila o  - Cetoglutarato até Succinil–CoA, c/ redução do NAD+ até NADH. O complexo envolve a participação de TPP, Mg2+, CoA, NAD, FAD e Ác. lipóico. 5. Succinil-CoA Sintetase : Converte o Succinil-CoA em Succinato, com fosforilação (em nível de substrato) do GDP até GTP. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS GTP + ADP GDP + ATP Mg 2+ Nucleosídeo difosfoquinase ∆Go’ = 0,0 kcal/mol 6. Succinato Desidrogenase: Desidrogenação do succcinato, formando Fumarato, com formação acoplada de FADH2 CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS 7. Fumarase (Fumarato hidratase): Hidratação da dupla ligação do Fumarato, formando L-Malato. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS 8. Malato Desidrogenase: Desidrogenação do L-Malato com regeneração do Oxalacetato e redução do NAD+, formando NADH. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DE KREBS ou CICLO DE KREBS Reações enzimáticas que regulam o ciclo de Krebs Reações enzimáticas que regulam o ciclo de Krebs Sistema PDH Sistema PDH (Piruvato Desidrogenase): Regula a formação de (Piruvato Desidrogenase): Regula a formação de Acetil- CoA, substrato inicial do ciclo de Krebs. Acetil- CoA, substrato inicial do ciclo de Krebs. O sistema PDH pode ser inibido alostericamente por altas taxas O sistema PDH pode ser inibido alostericamente por altas taxas de [ATP] / [ADP] ou [Acetil-CoA] / [CoA] os quais indicam estado de [ATP] / [ADP] ou [Acetil-CoA] / [CoA] os quais indicam estado energético suficiente para o sistema. energético suficiente para o sistema. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DE KREBS ou CICLO DE KREBS Reações enzimáticas que regulam o ciclo de Krebs Reações enzimáticas que regulam o ciclo de Krebs Citrato Sintetase Citrato Sintetase: Pode sofrer retroinibição por compostos : Pode sofrer retroinibição por compostos subseqüentes, como Citrato e Sucinil-CoA, ou por compostos subseqüentes, como Citrato e Sucinil-CoA, ou por compostos conservadores de energia como ATP e NADH. conservadores de energia como ATP e NADH. Isocitrato desidrogenase Isocitrato desidrogenase: Retroinibida pelo ATP : Retroinibida pelo ATP -Cetoglutarato desidrogenase -Cetoglutarato desidrogenase: Retroinibida por Succinil-CoA e : Retroinibida por Succinil-CoA e NADH NADH CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS REGULAÇÃO DA ATIVIDADE DO COMPLEXO PDH ATRAVÉS DE MODIFICAÇÃO COVALENTE REVERSÍVEL DE SUAS FORMAS ATIVA E INATIVA CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS BALANÇO ENERGÉTICO BALANÇO ENERGÉTICO VIA DAS PENTOSES- FOSFATO VIA DAS PENTOSES- FOSFATO É UMA VIA SECUNDÁRIA DO CATABOLISMO DA GLICOSE ! É UMA VIA SECUNDÁRIA DO CATABOLISMO DA GLICOSE ! A maior parte do piruvato produzido na glicólise, será oxidado A maior parte do piruvato produzido na glicólise, será oxidado no ciclo de Krebs (função energética). No entanto, existem vias no ciclo de Krebs (função energética). No entanto, existem vias secundárias para o catabolismo da glicose (via das pentoses- secundárias para o catabolismo da glicose (via das pentoses- fosfato), cuja função é fornecer intermediários para síntese de fosfato), cuja função é fornecer intermediários para síntese de outros compostos, assim como NADPH outros compostos, assim como NADPH22.. Localização Localização: Citosol e/ou cloroplasto das células não : Citosol e/ou cloroplasto das células não fotossintéticas (ex.: couve-flor) e em células de folhas de ervilha fotossintéticas (ex.: couve-flor) e em células de folhas de ervilha e espinafre, respectivamente. e espinafre, respectivamente. VIA DAS PENTOSES-FOSFATO VIA DAS PENTOSES-FOSFATO PRINCIPAIS CLASSES DE COMPOSTOS PRODUZIDOS NESTA VIA: PRINCIPAIS CLASSES DE COMPOSTOS PRODUZIDOS NESTA VIA: NADPH NADPH22: Requerido para a biossíntese de l : Requerido para a biossíntese de liipídeos, esteróides e pídeos, esteróides e aminoácidos; aminoácidos; RIBOSE 5-FOSFATO: Requerido para a síntese de ácidos RIBOSE 5-FOSFATO: Requerido para a síntese de ácidos nucléicos; nucléicos; ERITROSE 4-FOSFATO: Precursor da via do ácido Chiqu ERITROSE 4-FOSFATO: Precursor da via do ácido Chiquíímico, mico, requerido para a biossíntese de fenóis, lignina, hormônios, requerido para a biossíntese de fenóis, lignina, hormônios, flavonóides, etc. flavonóides, etc. Ribulose 5-phosphate, Xylulose 5-phosphate, Ribose 5-phosphate, Nucleic acids, Sedoheptulose 7-phosphate, Glyceraldehyde 3-phosphate, Glycolysis, Fructose 6-phosphate, Erythrose 4-phosphate, Lignin, Polyphenols, Amino acids, Dihydroxyacetone phosphate, Glyceraldehyde 3-phosphate, Glycolysis, ATP, ADP, Fructose 1,6-bisphosphate VIA DAS PENTOSES-FOSFATO VIA DAS PENTOSES-FOSFATO A VIA OCORRE EM DUAS FASES A VIA OCORRE EM DUAS FASES:: Via oxidativa (Fase 1): compreende a degradação oxidativa de Via oxidativa (Fase 1): compreende a degradação oxidativa de Glicose 6-fosfato até a formação de D-Ribose 5-fosfato + Glicose 6-fosfato até a formação de D-Ribose 5-fosfato + NADPH NADPH Via não-oxidativa (Fase 2): Compreende a regeneração de Via não-oxidativa (Fase 2): Compreende a regeneração de hexoses -fosfato, a partir das pentoses-fosfato. hexoses -fosfato, a partir das pentoses-fosfato. VIA DAS PENTOSES-FOSFATO VIA DAS PENTOSES-FOSFATO VIA OXIDATIVA (FASE 1) VIA OXIDATIVA (FASE 1):: VIA DAS PENTOSES-FOSFATO VIA DAS PENTOSES-FOSFATO VIA NÃO-OXIDATIVA (FASE 2) VIA NÃO-OXIDATIVA (FASE 2):: Epimerase Isomerase VIA DAS PENTOSES-FOSFATO VIA DAS PENTOSES-FOSFATO REGULAÇÃO DA VIA DAS PENTOSES-FOSFATO REGULAÇÃO DA VIA DAS PENTOSES-FOSFATO O principal ponto de regulação é sobre a atividade da O principal ponto de regulação é sobre a atividade da enzima Glucose 6-P desidrogenase ( enzima Glucose 6-P desidrogenase (fase oxidativa fase oxidativa), a qual ), a qual sofre influência da relação alta entre [NADPH] / [NADP], pH sofre influência da relação alta entre [NADPH] / [NADP], pH do meio, Mg do meio, Mg2+ 2+ e Glicose 6-P. e Glicose 6-P. REAÇÕES ANAPLERÓTICAS REAÇÕES ANAPLERÓTICAS O Ciclo de Krebs é O Ciclo de Krebs é anfibólico, ou seja, além do aspecto energético, , ou seja, além do aspecto energético, o mesmo pode ser depositário de intermediários precursores da o mesmo pode ser depositário de intermediários precursores da biossíntese de outros compostos. biossíntese de outros compostos. Alguns destes intermediários podem ser removidos Alguns destes intermediários podem ser removidos enzimaticamente do ciclo de Krebs e empregados como esqueletos enzimaticamente do ciclo de Krebs e empregados como esqueletos carbônicos para a biossíntese de aminoácidos em transaminações, carbônicos para a biossíntese de aminoácidos em transaminações, por ex. por ex.:: Succinil-CoA – Síntese de hemoglobina Succinil-CoA – Síntese de hemoglobina Citrato – Acumula-se em frutas cítricas Citrato – Acumula-se em frutas cítricas Malato – Acumula-se em maçã Malato – Acumula-se em maçã Acetil-CoA – Beta-oxidação de ácidos graxos Acetil-CoA – Beta-oxidação de ácidos graxos CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS REAÇÕES ANAPLERÓTICAS REAÇÕES ANAPLERÓTICAS Frente ao rebaixamento da concentração d Frente ao rebaixamento da concentração doos intermediários, ocorre s intermediários, ocorre reposição por reações enzimáticas chamadas anapleróticas. reposição por reações enzimáticas chamadas anapleróticas. Por ex.: Se o Ciclo de Krebs está defasado em AOA, o piruvato será Por ex.: Se o Ciclo de Krebs está defasado em AOA, o piruvato será oxidado a AOA pela enzima Piruvato Carboxilase. oxidado a AOA pela enzima Piruvato Carboxilase. ATP + HCO ATP + HCO33 + Piruvato + Piruvato AOA + ADP + Pi +2H (Tecido Animal) AOA + ADP + Pi +2H (Tecido Animal) (PEPcase) (PEPcase) PEP + HCO PEP + HCO33 AOA + Pi (Plantas e microrg.) AOA + Pi (Plantas e microrg.) CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ou CICLO DE KREBS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS ou CICLO DOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS CICLO DO GLIOXILATO CICLO DO GLIOXILATO É um desvio do Ciclo de Krebs, cuja função é a obtenção É um desvio do Ciclo de Krebs, cuja função é a obtenção precursores da síntese de carboidratos como o PEP precursores da síntese de carboidratos como o PEP (Fosfoenolpiruvato) a partir de ácidos graxos. (Fosfoenolpiruvato) a partir de ácidos graxos. Este ciclo é exclusivo de plantas superiores, e alguns Este ciclo é exclusivo de plantas superiores, e alguns microrganismos. microrganismos. Localização Localização : Glioxissomos, que são organelas citoplasmáticas : Glioxissomos, que são organelas citoplasmáticas presentes em cotilédones de sementes de espécies oleaginosas. presentes em cotilédones de sementes de espécies oleaginosas. CICLO DO CICLO DO GLIOXILATO GLIOXILATO β-Amylase (inactive), Protease, Starch, β-Amylase (active), Glucose, Gibberellic acid, Aleurone, Endosperm, Embryo, α-Amylase O Acetato liberado pela oxidação de ácidos O Acetato liberado pela oxidação de ácidos graxos serve como substrato inicial do ciclo. graxos serve como substrato inicial do ciclo. CICLO DO CICLO DO GLIOXILATO GLIOXILATO O succinato formado a partir da degradação do isocitrato (via isocitrato liase) poderá ser convertido a PEP (via AOA-aspartato) o qual servirá para a biossíntese de glicose. CICLO DO CICLO DO GLIOXILATO GLIOXILATO