Prof. Rodrigo Alves do Carmo Ciclo de Krebs Prof. Rodrigo Alves do Carmo

Caso 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 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 Clínico Os 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 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.

Características É um ciclo metabólico, pois o oxaloacetato, que inicia a via metabólica, sofre transformações e é regenerado no final do ciclo. O ciclo de Krebs ocorre em aerobiose. O sistema enzimático do ciclo está localizado nas mitocôndrias. É comum ao metabolismo dos glicídios, lipídios e proteínas.

Características 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 Enzimático

Características Gerais 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.

Produção 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 Complexo Piruvato Desidrogenase

O acetil-Coa doa 8 elétrons e 2 carbonos para o Ciclo de Krebs.

Visão Geral do Ciclo de Krebs Citrato Oxaloacetato Isocitrato Isocitrato Malato -Cetoglutarato Co-A Fumarato Succinato Succinil-CoA

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 do Ciclo de Krebs

Controle do Ciclo de Krebs

II- Dentro do Ciclo Principal 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 Energético do Ciclo de Krebs

Balancete Energético do Ciclo de Krebs Acetila-CoA Citrato Cis-Aconitato + Oxaloacetato ~2 ATP NADH Iso-Citrato Malato C. R. NADH ~3 ATP Oxalo-succinato Fumarato ~3 ATP FADH2 ~3 ATP a-Cetoglutarato Succinato ATP NADH Succinila-CoA

Relações do Ciclo de Krebs com outras Vias Metabólicas O C.K. mantém amplas relações com outras vias metabólicas. A acetil-CoA tem origem na degradação de: glicose, ác. graxos, glicerol e diversos aminoácidos. O a-cetoglutarato, fumarato, malato e oxaloacetato formam-se a partir de compostos como aminoácidos e ác. graxos com no ímpar de carbonos.

+ Piruvato Acetil CoA Citrato Cis-Aconitato Oxaloacetato Iso-Citrato Aspartato Cis-Aconitato Oxaloacetato Iso-Citrato Histidina Prolina Hidroxiprolina Arginina Malato Oxalo-succinato Fumarato Glutamato a-Cetoglutarato Succinato Succinila-CoA

Inibição do Ciclo de Krebs Numerosos compostos podem inibir o C.K. Três inibições são bem características: Fluoracetato Arsenito Ácido Malônico

Fluoracetato O fluoracetato, uma substância que não é intrinsecamente tóxica, forma com o oxaloacetato, o fluorocitrato, numa reação catalisada pela citrato sintetase. Esta substância é um composto extremamente tóxico por inibir competitivamente a aconitase. É um típico exemplo de síntese letal.

Síntese Letal + CH3-COOF F-CH2-COOH +H2O HO-C-COOH CH2-COOH CH2-COOH Fluoracetato CH3-COOF Inibidor F-CH2-COOH CH2-COOH HO-C-COOH fluorcitrato +H2O + citrato sintetase aconitase CO-COOH CH2-COOH oxaloacetato CH2-COOH HO-C-COOH citrato

Ácido Malônico A succinato desidrogenase é inibida competitivamente pelo ácido malônico.

Inibição Competitiva CH-COOH CH2-COOH COOH CH2 fumarato succinato FADox FADH2 CH-COOH fumarato CH2-COOH succinato succinato desidrogenase COOH malonato CH2

Arsenito A descarboxilação oxidativa do a-cetoglutarato (assim como a do piruvato), é inibida pelo arsenito (H2AsO3), que se combina com os grupos -SH do lipoato, uma das coenzimas da a-cetoglutarato desidrogenase.