ciclo de krebs prof. rodrigo alves do carmo. caso clínico cerca de 10% dos indivíduos alcoolistas...
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Ciclo de Krebs
Prof. Rodrigo Alves do Carmo
Caso ClínicoCaso Clínico
Cerca de 10% dos indivíduos alcoolistas desenvolvem algum problema grave de memória. Um desses quadros é a chamada Síndrome Wernicke-Korsakoff (SWK).
A SWK é caracterizada por descoordenação motora, movimentos oculares rítmicos como se estivesse lendo (nistagmo) e paralisia de certos músculos oculares.
Caso ClínicoCaso Clínico
Além desses sinais neurológicos o paciente pode apresentar confusão mental, ou se com a consciência clara, pode apresentar prejuízos evidentes na memória recente.
Este quadro deve ser considerado uma emergência, pois requer imediata reposição da vitamina B1 (tiamina) para evitar um agravamento do quadro.
Caso ClínicoCaso ClínicoOs sintomas neurológicos acima citados são rapidamente revertidos com a reposição da tiamina, mas o déficit da memória pode se tornar permanente.
a) Explique a função da tiamina no metabolismo.
b) Como podemos explicar os sintomas neurológicos em pacientes com essa síndrome e a acidose metabólica em alguns deles?
Ciclo de KrebsCiclo de Krebs
Descoberto por Hans Krebs, em 1937.
Visão Geral• O Ciclo de Krebs é também chamado de Ciclo
do Ácido Tricarboxílico (TCA) ou Ciclo do Ácido Cítrico.
• Sua função central é a oxidação do acetil-Coa a CO2 e H2O.
• Como conseqüência desta oxidação, é o maior fornecedor de elétrons para a Cadeia Respiratória, sendo assim um grande gerador de energia (ATP).
• O acetil-Coa é derivado do metabolismo de moléculas combustíveis como aminoácidos, ácidos graxos e carboidratos.
Três Estágios do Catabolismo
• O Ciclo de Krebs também participa em uma série de reações de síntese importantes:– Glicose a partir dos esqueletos de carbono dos
aminoácidos;– Fornece blocos estruturais para formação do heme.
MAPA II
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
GlyAlaSerCys
LeuIleLysPhe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
MAPA II
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
GlyAlaSerCys
LeuIleLysPhe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
GlyAlaSerCys
LeuIleLysPhe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
CaracterísticasCaracterísticas• É um ciclo metabólico, pois o É um ciclo metabólico, pois o oxaloacetato, oxaloacetato,
que inicia a via metabólica, sofre que inicia a via metabólica, sofre transformações e é regenerado no final do transformações e é regenerado no final do ciclo.ciclo.
• O ciclo de Krebs ocorre em O ciclo de Krebs ocorre em aerobiose.aerobiose.• O sistema enzimático do ciclo está O sistema enzimático do ciclo está
localizado nas mitocôndrias.localizado nas mitocôndrias.• É comum ao metabolismo dos glicídios, É comum ao metabolismo dos glicídios,
lipídios e proteínas.lipídios e proteínas.
CaracterísticasCaracterísticas
• O Ciclo de Krebs tem a característica de uma via anfibólica, isto é, degrada a acetil-CoA em dióxido de carbono e água (catabolismo) mas alguns de seus intermediários são utilizados para a síntese de outros compostos (anabolismo).
Localização do Sistema Localização do Sistema EnzimáticoEnzimático
DOIS carbonos entram no ciclo de Krebs como acetil-CoA e DOIS carbonos saem como CO2.
Ao longo do Ciclo, QUATRO reações de óxi-redução ocorrem, formando-se 3 moléculas de NADH e uma molécula de FADH2.
Uma ligação fosfato de alta energia (GTP) também é formada.
Características Gerais
Produção de AcetatoProdução de Acetato• Os esqueletos carbônicos dos açúcares e
ácidos graxos precisam ser degradados até o grupo acetil do acetil-Coa, a forma na qual o ciclo recebe a maior parte de seu combustível.
• O piruvato é oxidado a acetil-Coa e CO2.– Reação catalisada pelo complexo piruvato
desidrogenase (descarboxilação oxidativa).
Reação Global Catalisada pelo Reação Global Catalisada pelo Complexo Piruvato DesidrogenaseComplexo Piruvato Desidrogenase
O acetil-Coa doa 8 elétrons e 2 carbonos para o Ciclo de Krebs.
12
6
3
45
7
8
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Isocitrato1
2
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Citrato
Isocitrato
-Cetoglutarato
Succinil-CoA
Co-A
Succinato
Fumarato
Malato
Oxaloacetato
Visão Geral do Ciclo de Krebs
Passo 1: Condensação
H+
Passo 2: Isomerização
Passo 3: Saída de CO2 por enzima ligada a NAD+
Esta reação controla o funcionamento do Ciclo de Krebs.
A Isocitrato Desidrogenase é uma enzima alostérica.
Passo 4: Descarboxilação oxidativa (entra CoA)
Passo 5: Fosforilação a nível do Substrato
NOTA: Esta reação não faz parte do ciclo de Krebs.
Passo 6: Desidrogenação dependente de FAD
Passo 7: Hidratação na dupla ligação C-C
Passo 8: reação de desidrogenação que regenera Oxaloacetato
Controle doControle doCiclo de KrebsCiclo de Krebs
I - Fora do Ciclo:
efetores (-) : aumento das relações: AcetilCoAHSCoA
e NADredNADox
Piruvato Acetil-CoA + CO2
efetores (+) : aumento da concentração de piruvato e de ADP
Controle do Ciclo de KrebsControle do Ciclo de Krebs
II - Dentro do Ciclo :
(-) ATP e NADred
Acetil-CoA Citrato Cis- aconitato Isocitrato Citrato sintase Oxaloacetato ATP (-) NADred Malato Isocitrato desidrogenase ADP Fumarato NADox AMP (+) Mg+2 Oxalo-succinato Succinato - cetoglutarato Complexo enzimático da -cetoglutarato desidrogenase ATP Succinila-CoA (-) NADred Succinila-CoA
II- Dentro do CicloPrincipal enzima: isocitrato desidrogenase
Modulador alostérico Positivo – ADP e NAD+
Modulador alostérico Negativo – ATP e NADH
Portanto, a carga energética da célula regula o funcionamento da glicólise e do Ciclo de Krebs
Balanço EnergéticoBalanço Energéticodo Ciclo de Krebsdo Ciclo de Krebs
Piruvato Lactato
NADred NADox
Cadeia oxigênio NADox Respiratória
NADred
Acetil-CoA
Citrato Cis- IsocitratoOxaloacetato 1 2 aconitato 3
NADred NADox 10
NADox
Malato NADred 4
9 Oxalo-succinato Fumarato Cadeia oxigênio 5 Respiratória CO2
FADred 8 cetoglutarato
FADox Succinato ADP NADox 6 HS-CoA
GTP ATP
7 NADredHS-CoA GDP + Pin
Succinila-CoA
Balancete Energético do Ciclo de KrebsBalancete Energético do Ciclo de KrebsAcetila-CoAAcetila-CoA
++OxaloacetatoOxaloacetato
CitratoCitrato Cis-AconitatoCis-Aconitato
Iso-CitratoIso-Citrato
Oxalo-succinatoOxalo-succinatoNADHNADHC. R.C. R.
~3 ATP~3 ATP
CetoglutaratoCetoglutarato
Succinila-CoASuccinila-CoA NADHNADHSuccinatoSuccinato
ATP
FumaratoFumaratoFADH2
~2 ATP~2 ATP
MalatoMalatoNADHNADH
~3 ATP~3 ATP~3 ATP~3 ATP
Relações do Ciclo de Krebs comRelações do Ciclo de Krebs comoutras Vias Metabólicasoutras Vias Metabólicas
• O C.K. mantém amplas relações com O C.K. mantém amplas relações com outras vias metabólicas. A acetil-CoA tem outras vias metabólicas. A acetil-CoA tem origem na degradação de: glicose, ác. origem na degradação de: glicose, ác. graxos, glicerol e diversos aminoácidos. graxos, glicerol e diversos aminoácidos. O O -cetoglutarato, fumarato, malato e -cetoglutarato, fumarato, malato e oxaloacetato formam-se a partir de oxaloacetato formam-se a partir de compostos como aminoácidos e ác. compostos como aminoácidos e ác. graxos com ngraxos com noo ímpar de carbonos. ímpar de carbonos.
Piruvato
Acetil CoAAcetil CoA++
OxaloacetatoOxaloacetato
CitratoCitrato Cis-AconitatoCis-Aconitato
Iso-CitratoIso-Citrato
Oxalo-succinatoOxalo-succinato
a-Cetoglutaratoa-Cetoglutarato
Succinila-CoASuccinila-CoA
SuccinatoSuccinato
FumaratoFumarato
MalatoMalato
Aspartato
HistidinaHistidinaProlinaProlinaHidroxiprolinaHidroxiprolinaArgininaArginina
Glutamato
Inibição do Ciclo de KrebsInibição do Ciclo de Krebs• Numerosos compostos podem inibir o C.K.Numerosos compostos podem inibir o C.K.• Três inibições são bem características:Três inibições são bem características:
FluoracetatoFluoracetatoArsenitoArsenitoÁcido MalônicoÁcido Malônico
FluoracetatoFluoracetato• O O fluoracetatofluoracetato, uma substância que , uma substância que
não é intrinsecamente tóxica, forma não é intrinsecamente tóxica, forma com o oxaloacetato, o com o oxaloacetato, o fluorocitratofluorocitrato, , numa reação catalisada pela citrato numa reação catalisada pela citrato sintetase. sintetase.
• Esta substância é um composto Esta substância é um composto extremamente tóxico por inibir extremamente tóxico por inibir competitivamente a competitivamente a aconitaseaconitase. .
• É um típico exemplo de síntese letal.É um típico exemplo de síntese letal.
Síntese LetalSíntese LetalFluoracetatoFluoracetatoCHCH33-COOF-COOF
+ +H2O
citrato sintetasecitrato sintetase
Inibidor
aconitaseaconitase
CO-COOHCO-COOHCHCH22-COOH-COOH
oxaloacetatooxaloacetato CHCH22-COOH-COOH
CHCH22-COOH-COOHHO-C-HO-C-COOHCOOH
citratocitrato
F-CHF-CH22-COOH-COOH
CHCH22-COOH-COOHHO-C-HO-C-COOHCOOH
fluorcitratofluorcitrato
Ácido MalônicoÁcido Malônico
• A succinato desidrogenase A succinato desidrogenase é inibida competitivamente é inibida competitivamente pelo ácido malônico.pelo ácido malônico.
Inibição CompetitivaInibição Competitiva
FADoxFADox FADFADHH22
succinatosuccinatodesidrogenasedesidrogenase
CHCH22-COOH-COOHCHCH22-COOH-COOH
succinatosuccinato
COOHCOOH
COOHCOOH
malonatomalonato
CHCH22
CH-COOHCH-COOH CH-COOHCH-COOH
fumaratofumarato
ArsenitoArsenito
• A descarboxilação oxidativa do A descarboxilação oxidativa do --cetoglutarato (assim como a do cetoglutarato (assim como a do piruvato), é inibida pelo arsenito piruvato), é inibida pelo arsenito (H(H22AsOAsO33), que se combina com os ), que se combina com os grupos -SH do lipoato, uma das grupos -SH do lipoato, uma das coenzimas da coenzimas da -cetoglutarato -cetoglutarato desidrogenase.desidrogenase.