Slide 1 - Bioquímica

Ciclo do Ácido Cítrico
Profa. Alana Cecília
Glicólise: Produtos
Reações citossólicas: diferentes produtos
para o ciclo do ácido cítrico
Ciclo do Ácido Cítrico
Uma diferença importante entre a glicólise e o ciclo do ácido cítrico é o local
da célula onde a via ocorre. Nos eucariotos, a glicólise ocorre no citosol,
enquanto que o ciclo do ácido cítrico ocorre na mitocôndria.
A mitocôndria possui uma membrana interna e uma externa. A região
delimitada pela membrana interna é chamada matriz mitocondrial, e há um
espaço intermembranas entre as membranas interna e externa.
As reações do ciclo do ácido cítrico ocorrem na matriz, exceto por uma na
qual o aceptor intermediário de elétrons é o FAD. A enzima ligada ao FAD
que catalisa a reação é parte integrante da membrana mitocondrial interna
e está ligada diretamente à cadeia transportadora de elétrons.
A mitocôndria é
formada por um
conjunto de duas
membranas que
divide a organela
em 4
compartimentos: M.
externa, espaço
intermembranar, m.
interna e matriz
mitocondrial
MEMBRANA
EXTERNA TEM
PORINAS
(PROTEÍNAS) QUE
PERMITEM A
PASSAGEM DE
MOLÉCULAS
MENORES QUE 10
KdA
A marcada presença de carreadores facilita o movimento de metabólitos entre
o citossol e a matriz mitocondrial
Ciclo do ácido cítrico (CAC)
- Move elétrons de ácidos orgânicos para cofatores redox oxidados NAD+ e
FAD, formando NADH + H+, FADH2, CO2 e ATP
Como o piruvato é convertido em Acetil-CoA?
O piruvato pode ser derivado de várias fontes, incluindo a glicólise.
Ele se desloca do citosol para a mitocôndria por meio de um
transportador específico. Ali um sistema chamado complexo da
piruvato desidrogenase é responsável pela conversão do piruvato
a dióxido de carbono e à porção acetil da acetil-CoA.
Há um grupo –SH em uma extremidade da molécula da CoA, que é
o ponto no qual o grupo acetila é fixado. Como resultado, a CoA é
frequentemente mostrada em equações como CoA-SH.
Uma reação de oxidação precede a transferência do grupo acetila
para a CoA. O processo todo envolve várias enzimas, que fazem
parte do complexo piruvato desidrogenase.
Piruvato + CoA-SH + NAD+  Acetil-CoA + CO2 + H+ + NADH
Cinco enzimas compõem o complexo piruvato desidrogenase em
mamíferos:
Piruvato Desidrogenase (PDH), a diidrolipoil transacetilase, a
diidrolipoil desidrogenase, a piruvato desidrogenase quinase e a
piruvato desidrogenase fosfatase.
As três primeiras estão envolvidas na conversão de piruvato a
acetil-CoA. A quinase e a fosfatase são enzimas usadas na controle
de PDH e estão presentes em um único polipeptídeo.
Reação preparatória do Ciclo de Krebs: formação de
AcetilCoa
Piruvato
Piruvato desidrogenase
(PDH)
(um complexo
multienzimático de três
enzimas)
Cofactores:
- TPP (tiamina pirofosfato,
derivado da vit. B1)
-FAD
- Lipoato
Coenzima A
(CoA-SH)
NAD+
NADH
Reação de descarboxilação
oxidativa
AcetilCoa
+ CO2
Entrada do Piruvato no CAC
 Complexo da piruvato desidrogenase:
E1 – piruvato desidrogenase
 Cofatores: TPP, ácido
lipóico, coenzima A,
NAD+ e FAD
E2 – Diidrolipoil transacetilase
E3 – Diidrolipoil desidrogensase
Sofisticado mecanismo de regulação
.: REGULAÇÃO
Fosforilação/desfosforilação
Também é inibida
por Acetil-coA e
NADH feedback
negativo
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico
1. Acetil-CoA + Oxalacetato + H2O  Citrato + CoA-SH (Citrato Sintase)
2. Citrato  Isocitrato (Aconitase)
3. Isocitrato + NDA+  -Cetoglutarato + NADH + CO2 + H+ (Isocitrato
Desidrogenase)
4. -Cetoglutarato + NDA+ + CoA-SH  Succinil-CoA + NADH + CO2 + H+
(-Cetoglutarato desidrogenase)
5. Succinil-CoA + GDP + Pi  Succinato + GTP + CoA-SH (Succinil-CoA
sintetase)
6. Succinato + FAD  Fumarato + FADH2 (Succinato desidrogenase)
7. Fumarato + H2O  Malato (Fumarase)
8. Malato + NAD+  Oxalacetato + NADH +H+ (Malato Desidrogenase
1º Passo –Condensação
Condensação do Oxaloacetato com Acetil CoA e formação do citrato
pela acção da enzima SINTASE DO CITRATO
Condensação do
Oxaloacetato com
Acetil CoA e formação
do citrato pela acção
da enzima SINTASE
DO CITRATO
Acido tricarboxilico
(C6)
2º Passo - Isomerização do citrato
Isomerizaçao do citrato a Isocitrato pela acção
da enzima ACONITASE (isomerase)
Acido
tricarboxilico (C6)
Citrato
Isocitrato(C6)
3º passo – Descarboxilação oxidativa do
isocitrato
O
isocitrato é desidrogenado e descarboxilado na presença
da isocitrato desidrogénase formando o α-cetoglutarato;
4º passo – Descarboxilação oxidativa do αcetoglutarato
α-cetoglutarato
+
NAD+
+
CoA
Succinil-CoA
+
NADH
+
CO2
5º passo – Fosforilação ao nível do substrato
Formação de uma ligação fosfato de elevada
energia a partir de Succinil CoA
O
GTP é utilizado na formação de um ATP pela nucleosídio
difosfocínase ( permite a transferencia do fosfato terminal do
GTP)
Assim,
esta reacção é o único exemplo no ciclo do ácido cítrico
em que há formação de um fosfato de alta energia ao “nível do
substrato”
6º passo – Oxidação do succinato
A desidrogenase do succinato (complexo II) esta na membrana
interna da mitocondria
Succinato (C4)
Fumarato
(C4)
7º passo – Hidratação do Fumarato
Fumarato
(C4)
Malato(C4)
8º passo – Oxidação do L-Malato
Malato(C4)
Oxaloacetato (C4)
P. Desidrogenase + 8 ENZIMAS
1 volta: 3C do Pir são
liberados como CO2, 1 ATP, 4
NADH e 1 FADH2 são
formados.
Descarboxilações em:
Piruvato DH, Isocitrato DH,
Cetoglutarato DH
Fosforilação ao nível do
substrato ATP Succinil CoA....
Em animais é formado GTP
C. Alfa cetoglutarato
desidrogenase é muito
semelhante ao C. da P.
desidrogenase, mas não é
regulada por fosforilação.
Succinato desidrogenase é a
única enzima do ciclo ligada a
membrana (C. II)... Junto com
a fumarase são encontradas
apenas em mitocôndrias
(enzimas marcadoras).
Malato desidrogenase é
inibida pelo produto NADH e
Acetil coA
Glicólise e CAC: vias biossintéticas
Complexo piruvato-desidrogenase:
Piruvato + CoA-SH + NAD+
Acetil-CoA + NADH + CO2
Ciclo do ácido cítrico:
Acetil-CoA+3 NAD++FAD+GDP+Pi+2 H2O
2 CO2+CoA-SH+3 NADH+FADH2
Eventual produção de ATP a partir de piruvato (via fosforilação oxidativa):
4 NADH 10 ATP (2,5 ATP por cada NADH)
1 FADH2 1,5 ATP (1,5 ATP por FADH2)
1 GTP 1 ATP
TOTAL: 12,5 ATPs por piruvato ou 25 ATPs por molécula de glicose
E tem mais!!!:
- 2 ATP produzidos na glicólise
- 2 NADH produzidos na glicólise (= 5 ATPs)
Somando a glicólise: 32 ATPs por molécula de glicose oxidada!!!
RESUMO: Estágios do Ciclo de Krebs
Tipo de reação
Enzima
Estágio I
1. Condensação: 2C + 4C = 6C
citrato sintase
Estágio II
2. Isomerização
aconitase
3. Descarb. Oxidativa: 6C5C
isocitrato descarboxilase
4. Descarb. Oxidativa: 5C4C
-cetoglutarato desidrogenase
5. Fosforilação a nível de substrato
succinil CoA sintetase
Estágio III
6. Oxidação
succinato desidrogenase
7. Hidratação
fumarase
8. Oxidação
malato desidrogenase
3 NADH
1 FADH2
1 GTP
Produção(por molécula de piruvato
descarboxilada
O ciclo do ácido cítrico é considerado parte no metabolismo
aeróbio, porém não encontramos nenhuma reação neste capítulo
na qual o oxigênio participe. As reações do ciclo do ácido cítrico
estão intimamente relacionadas à cadeia transportadora de elétrons
e a fosforilação oxidativa, que eventualmente levam ao oxigênio.
O ciclo do ácido cítrico fornece um elo vital entre a energia química
dos nutientes e a energia química do ATP.
Ciclo do Glioxilato
Em plantas e bactérias, mas não em animais, a acetil-CoA pode
atuar como matéria prima para a biossíntese de carboidratos.
Os animais podem converter carboidratos em gorduras, mas não
gordura em carboidratos.
Duas enzimas são responsáveis pela capacidade de plantas e
bactérias produzirem glicose a partir de ácidos graxos. A isocitrato
liase cliva o isocitrato, produzindo glioxilato e succinato. A malato
sintase catalisa a reação do glioxilato com a acetil-CoA para
produzir malato.
Essas duas reações sucessivas evitam as duas etapas de
descarboxilação oxidativa do ciclo do ácido cítrico.
O resultado líquido é uma via alternativa, o ciclo do glioxilato.
Duas moléculas de acetil-CoA entram no ciclo do glioxilato; elas
originam uma molécula de malato e, eventualmente, uma molécula
de oxalacetato.
A glicose pode ser produzida a partir de oxalacetato pela
gliconeogênese. Essa é uma diferença sutil, porém muito
importante, entre o ciclo do glioxilato e o ciclo do ácido cítrico.
Nas plantas, as organelas especializadas, chamadas glioxissomos,
são os sítios onde ocorre o ciclo do glioxilato.
Essa via é particularmente importante na germinação de sementes.
Os ácidos graxos armazenados nas sementes são decompostos
para produzir energia durante a germinação.
O ciclo do glioxilato também ocorre em bactérias. Elas possuem
vias metabólicas capazes de produzir todas as biomoléculas de que
necessitam a partir de moléculas bastantes simples. O ciclo do
glioxilato é um exemplo de como as bactérias conseguem esse
feito.
Ciclo do Glioxilato