Ciclo de Krebs

Introdução O ciclo do ácido cítrico consiste numa série de reacções metabólicas que constituem a via final comum para a oxidação de moléculas alimentares e inicia-se num metabolito comum a todas as vias, a Acetil-CoA; E um processo aeróbio pois o único mecanismo que, na mitocondria, permite a regeneração de NAD+ e de FAD, consome O2 (cadeia respiratória).  

Ao contrário da glicólise, ocorre ao nível da matriz mitocondrial

Quadro Síntese das reacções no ciclo de krebs

Apresentação dos oito passos do ciclo

1º Passo -Condensação Condensação do Oxaloacetato com Acetil CoA e formação do citrato pela acção da enzima SINTASE DO CITRATO 1 molécula de Acetil CoA (C2) + A molécula de acido dicarboxilico (C4) 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;

É a primeira de duas descarboxilações oxidativas do Ciclo de Krebs

4º passo – Descarboxilação oxidativa do 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 Fumarato (C4) Succinato (C4)

7º passo – Hidratação do Fumarato Fumarato (C4) Malato(C4)

8º passo – Oxidação do L-Malato Oxaloacetato (C4) Malato(C4)

Equação global

Controlo do ciclo do ácido cítrico O controlo é estabelecido em 3 pontos Ao nível da condensação, a Citrato síntase é inibida pelo ATP que aumenta a KM para a Acetil CoA. Ao nível da descarboxilação oxidativa do isocitrato, a Isocitrato desidrogénase é inibida pelo ATP e pelo NADH. Ao nível da descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato, a α-cetoglutarato desidrogénase é inibida pelos produtos da reacção (Succinil CoA e NADH) e pelo ATP. Essencialmente, a velocidade do ciclo varia em função da concentração de ATP e dos co-factores NAD+ e FAD. Não varia com a conc. de acetil-CoA.

Vitaminas do Ciclo de Krebs A riboflavina (B2), sob a forma de flavina adenina dinucleótido (FAD), que é um co-factor do complexo α-cetoglutarato desidrogénase e da succinato desidrogénase;

Vitaminas do Ciclo de Krebs A niacina (vitamina B3), sob a forma de nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+), co-factor da isocitrato desidrogénase e da α-cetoglutarato desidrogénase;

Vitaminas do Ciclo de Krebs O ácido pantoténico (vitamina B5), fonte de coenzima A existente, nomeadamente, na acetil-CoA.

Vitaminas do Ciclo de Krebs A tiamina (vitamina B1), na forma de tiamina pirofosfato, essencial para a descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato;

Metabolismo Ciclo de Krebs Funções nos processos oxidativos - CATABOLISMO ANFIBOLICO Funções nos processos biossinteticos - ANABOLISMO

Metabolismo Ciclo de Krebs A partir do ciclo de Krebs partem algumas vias metabólicas anabolicas Gliconeogenese Transaminaçao (síntese de Aas) Síntese dos Ácidos Gordos

Gliconeogenese Todos os compostos que dao origem a intermediários do ciclo de Krebs são glicogenicos porque podem originar produção efectiva de glicose no FIGADO. Oxaloacetato + GTP Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP glicose Enzima : Fosfoenolpiruvato-carboxicinase Fonte de energia

O piruvato pode originar oxalacetato Formação de Oxaloacetato pela carboxilaçao do piruvato Enzima: Piruvato Carboxilase ATP + CO2 + H2O + Piruvato Oxaloacetato + ADP + Pi

Aminotransferases (transaminases) Produzem piruvato a partir da alanina Oxaloacetato a partir do aspartato E α-cetoglutarato a partir de glutamato Transaminaçao Aminotransferases (transaminases) O ciclo também serve para a síntese de aminoacidos não essenciais Reacções Reversíveis Aspartato + Piruvato Oxaloacetato + Alanina Glutamato+ Piruvato α-cetoglutarato + Alanina

Metabolismo Ciclo de Krebs

Síntese dos Ácidos Gordos Citrato + ATP + CoA Oxaloacetato +ADP+ Pi + acetil-CoA Enzima: ATP Citrato Liase Ac. gordos

Importância Biomedica A função principal do ciclo do ácido cítrico é a de actuar como via final comum para a oxidação dos hidratos de carbono, lípidos e proteínas; Este ciclo tem também um papel essencial na gliconeogénese, transaminação e lipogénese; Para o desenvolvimento normal do ser humano, não podem ocorrer anomalias genéticas nas enzimas intervenientes neste ciclo Repercussões

Caso Clinico Insuficiência de Tiamina Vitamina B1 Beribéri Afecta Coração Sistema Nervoso Central

Caso Clinico Beribéri Cardiovascular (Beribéri Húmido) que se caracteriza por uma insuficiência cardíaca de alto débito com taquicardia, aumento de pressão venosa central, retenção de sódio com ou sem edema periférico que pode evoluir para edema agudo de pulmão; Cerebral (Beribéri Seco) que se caracteriza por confusão mental e oftalmoplegia podendo evoluir para o coma (encefalopatia de Wernicke). A neuropatia periférica é acompanhada de distúrbio de sensibilidade e formigueiro nos membros inferiores.

Caso Clinico Esta vitamina faz parte do grupo prostético tiamina pirofosfato (TPP) integrante das enzimas piruvato desidrogenase, α-cetoglutarato desidrogenase e transcetolase (via das pentoses-P) Ocorrendo uma falta desta vitamina, normalmente devido à má nutrição, torna-se impossível sintetizar as enzimas mencionadas, ocorrendo uma consequente acumulação de piruvato e α-cetoglutarato no sangue. O diagnóstico da doença faz-se por teste da actividade da transcetolase nas hemácias, que em caso de doença é muito baixa.

Trabalho Realizado no âmbito da disciplina de Bioquímica por: Iolanda Rodrigues Vanessa Silva Turma 21 – Faculdade de Medicina Dentaria 03-04 Agradecemos a colaboração do Professor Rui Fontes