CICLO DE KREBS

CICLO DE KREBS
Em condições aeróbias:
mitocôndria
citosol
Glicólise
2
piruvato
2 Acetil
CoA
ciclo
de
Krebs
Fosforilação oxidativa
CICLO DE KREBS OU CICLO DOS ÁCIDOS
TRICARBOXÍLICOS
Ligação entre a glicólise e o ciclo de Krebs:
Piruvato + CoA + NAD+
Piruvato desidrogenase
acetil CoA + CO2 + NADH
matriz
membrana
mitocondrial
interna
membrana
mitocondrial
externa
Visão geral do ciclo de Krebs
1. Condensação do oxaloacetato com o acetil CoA
citrato
sintetase
oxaloacetato
acetil CoA
citrato
2. Isomerização do citrato em isocitrato
aconitase
citrato
aconitase
cis-aconitato
isocitrato
3. Oxidação e descarboxilação do isocitrato
isocitrato
desidrogenase
isocitrato
isocitrato
desidrogenase
oxalosuccinato
α-cetoglutarato
4. Formação do succinil CoA
α-cetoglutarato
desidrogenase
α-cetoglutarato + NAD+ + CoA
succinil CoA + CO2 + NADH
5. Formação de uma ligação fosfato de alto potencial energético
succinil CoA
sintetase
+ GTP + CoA
+ Pi + GDP
succinil CoA
succinato
6. Regeneração do oxaloacetato por oxidação do succinato
succinato
desidrogenase
succinato
malato
desidrogenase
fumarase
fumarato
malato
COO–
O
CH2
CH3 C
HO
C
COO–
COO–
CH
COO –
oxaloacetato
C
CH2
COO–
O
C
citrato
CH2
NADH
oxaloacetato
COO–
cis-aconitato
HC
COO–
COO–
COO–
COO –
HO
C
malato
CH2
H
H C
CH2
HO
COO–
H2O
fumarato
C
COO–
H
isocitrato
COO–
COO –
COO–
CH
CH2
succinato
HC
COO–
FADH2
succinil-CoA
COO –
O
CH2
C S CoA
CH2
CH2
COO–
CH2
GTP
COO–
CO2
NADH
CH2
C
O
COO–
CO2
NADH
α-cetoglutarato
Estequiometria:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O
2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ + CoA
9 ATP
2 ATP
eq. 1 ATP
REVISÃO DO CICLO DO PONTO DE VISTA ENERGÉTICO
piruvato
CO2
-8,0
Ciclo altamente exergónico (mesmo nas
concentrações existentes na célula)
segue
espontaneamente o sentido dos ponteiros do
relógio
acetil-CoA
-9,08
citrato
oxaloacetato
+6,69
fumarato
0
succinato
+2,04
cis-aconitato
-0,45
malato
-0,88
TOTAL: ∆Go’ = -22,32 Kcal/mol
isocitrato
-1,70
α-cetoglutarato
-8,82
succinil-CoA
-2,12
piruvato
*
Inibido por ATP,
Acetil-CoA e NADH
acetil-CoA
Inibido por ATP
oxaloacetato
citrato
*
cis-aconitato
malato
isocitrato
Inibido por ATP
Estimulado por ADP
*
fumarato
α-cetoglutarato
*succinato
*
succinil-CoA
*
reacções que necessitam de aceitadores de electrões
(NAD+ ou FAD) regeneráveis na cadeia respiratória
glicogénio
* sítios de regulação
AMP (+)
glucose
Inibido por
Succinil-CoA e NADH
mais importantes
UDP-glucose
glucose-1-P
ADP (+)
fosfoenolpiruvato
glucose-6-P
*
piruvato
frutose-6-P
*
AMP (-)
ADP (-)
AMP (+) ATP (-)
ADP (+) NADH (-)
*
fosfoenolpiruvato
lactato
ADP (+)
ATP (-) NADH (-)
acetil-SCoA
frutose-1,6-DP
6 passos
ADP (+)
ATP (-) NADH (-)
oxaloacetato ATP (-) citrato
NADH (-)
malato
isocitrato
*
fumarato
succinato
ADP (+) NAD (+)
ATP (-) NADH (-)
α-cetoglutarato
succinil-SCoA
aminoácidos
piruvato
ácidos gordos
CO2
NH3
CO2
2H
2H
citrato
OAA
2H
2H
acetil CoA
malato
isocitrato
2H
CO2
α-cetoglutarato
fumarato
CO2
2H
succinato
2H
succinil CoA
GTP
NADH
(FADH2)
cadeia respiratória
mitocondrial
NADH
FADH2
2e-
ADP + Pi
NADH desidrogenase
2e-
ATP
coenzima Q
Cadeia
respiratória
mitocondrial
2e-
citocromo b
ADP + Pi
2e-
citocromo c1
ATP
2e-
citocromo c
2e-
citocromo oxidase (aa3)
2H+ + 1/2 O2
H2O
ADP + Pi
ATP
O envenenamento por arsénio e o ciclo de Krebs
- compostos de As (III) como o arsenito (AsO33-) e compostos
de arsénico orgânicos podem ligar-se a grupos sulfidrilo:
- na respiração, inibição da piruvato desidrogenase e
α-cetoglutarato desidrogenase
piruvato
(AsO33-)
(AsO33-)
- Napoleão Bonaparte, na ilha de Sta Helena:
suspeitas de envenenamento por arsénico;
- sintomas referidos por fontes históricas
- análise de uma madeixa de cabelo ⇒elevado
conteúdo em arsénico
- acidental (tinta do papel de parede) ou
provocado?
- raticida 1080:
aconitase
citrato
isocitrato
fluorcitrato (inibidor não competitivo)
Beriberi: deficiência de tiamina (vitamina B1)
Oriente: alimentação à base de arroz
(pior se fôr polido, sem camada exterior)
Falta de tiamina
TPP: grupo prostético, coenzima de
piruvato desidrogenase
α-cetoglutarato desidrogenase
problemas no funcionamento
do ciclo de Krebs
FACTOS RELACIONADOS COM O CICLO DE KREBS
1 TRANSAMINAÇÃO
(catalisada por transaminases)
cetoácido + aminoácido
transaminase
aminoácido + cetoácido
R1
R2
cetoácido (1)
aminoácido (2)
H3N - C
+
-
H3N - C - H
COOO= C - H
-
+
-
+
-
O= C
COO-
-
-
COO+
-
COO-
R1
R2
aminoácido (1)
cetoácido (2)
Globalmente: transferência de um grupo amina de um
aminoácido para um cetoácido
cetoácidos do ciclo: (piruvato), oxaloacetato, α-cetoglutarato
2 REACÇÕES ANAPLERÓTICAS (reacções
que fornecem intermediários ao ciclo)
esforço físico
stress emocional
não há OAA
suficiente para
responder
acetilCoA
Reacções anapleróticas:
piruvato carboxilase
1
piruvato + ATP + CO2
2
piruvato + NADPH + H+ + CO2
oxaloacetato + ADP + Pi
enzima málico
malato + NADP+
Glucose
Lípidos
-
CH3
C = O Piruvato
COO-
-
Ác. gordos
membranas
mitocondriais
CH3
C = O Piruvato
COO-
-
-
-
β-oxidação
CH3
C = O AcetilCoA
SCoA
-
1
-
COOO = CH
CH2
COO-
CH2 - COOHO - C - COOCH2- COO-
CO2
-
-
-
-
piruvato
carboxilase
ATP
ADP + Pi
2
OAA
Citrato
ciclo de Krebs
COO-
NADP+
HO - CH
CH2
Malato COO-
CO2
-
NADPH + H+
CO2
- -
enzima
málico
CO2
Ciclo de Krebs e gluconeogénese
piruvato
PEP
piruvato
OAA
malato
r. an
CO2
aple
rótic
a
hidratos de
fosfoenolpiruvato
carbono gluconeogénese
acetil CoA
citrato
oxaloacetato
malato
isocitrato
CO2
fumarato
succinato
CO2
α-cetoglutarato
succinil CoA
CITOPLASMA
MITOCÔNDRIA
Ciclo de Krebs no catabolismo
hidratos
de carbono
fosfoenolpiruvato
glicólise
TA
piruvato
asparagina
aspartato
transaminase (TA)
oxaloacetato
malato
tirosina
fenilalanina
treonina
glicina, serina, cisteína
alanina
piruvato
fumarato
β-oxidação
ac. gordos
asp
acetil CoA
acetil CoA
TA
citrato
oxaloacetato
malato
NADH e FADH2
para a produção
aeróbica de ATP
isocitrato
α-cetoglutarato
fumarato
GTP
succinato
TA
GDP,Pi
succinil CoA
glu
isoleucina, leucina,
lisina, fenilalanina
triptofano, tirosina
α-cetoglutarato
TA
glutamato
CITOPLASMA
MITOCÔNDRIA
valina, isoleucina,
metionina, treonina
prolina, arginina,
histidina, glutamina
succinil CoA
Ciclo de Krebs no catabolismo de aminoácidos
piruvato
TA
treonina
glicina, serina, cisteína
alanina
piruvato
asparagina
aspartato
transaminase (TA)
oxaloacetato
malato
tirosina
fenilalanina
fumarato
asp
acetil CoA
acetil CoA
TA
citrato
oxaloacetato
malato
NADH e FADH2
para a produção
aeróbica de ATP
isocitrato
α-cetoglutarato
fumarato
GTP
succinato
GDP,Pi
succinil CoA
TA
glu
isoleucina, leucina,
lisina, fenilalanina
triptofano, tirosina
α-cetoglutarato
TA
glutamato
CITOPLASMA
MITOCÔNDRIA
valina, isoleucina,
metionina, treonina
succinil CoA
prolina, arginina,
histidina, glutamina
Ciclo de Krebs no catabolismo de lípidos
hidratos
de carbono
fosfoenolpiruvato
piruvato
glicólise
piruvato
β-oxidação
acetil CoA
citrato
oxaloacetato
malato
NADH e FADH2
para a produção
aeróbica de ATP
isocitrato
α-cetoglutarato
fumarato
GTP
succinato
GDP,Pi
succinil CoA
CITOPLASMA
MITOCÔNDRIA
ac. gordos