Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico
ou ciclos dos ácidos tricarboxílicos, é uma região central do metabolismo, com
vias degradativas chegando até ele sendo assim, o oxalacetato está pronto para
reagir com uma nova molécula de acetil-CoA e iniciar uma nova volta ao ciclo.
Em cada uma dessas voltas entra um grupo acetil (dois carbonos),
como acetil-CoA, e saem duas moléculas de CO2. Em cada volta, é empregada uma
molécula de oxaloacetato para gerar citrato, porém, após diversas reações, essa
molécula de oxaloacetato é regenerada. Portanto, no final não ocorre qualquer
remoção do oxaloacetato e uma molécula dele pode, teoricamente, ser suficiente
para participar da oxidação de um infinito número de grupos acetil.
Quatro dos oito passos desse processo são oxidação e a energia
nelas liberada é conservadora, possuindo elevada eficiência na formação dos
coenzimas reduzidos, que são NADH e FADH2.
Embora o ciclo de Krebs tenha um papel central nos mecanismos
metabólicos de obtenção de energia, seu papel não está limitado à conservação
de energia. Intermediários possuindo quatro a cinco átomos de carbono do ciclo
são utilizados como precursores biossintéticos de uma enorme variedade de
substâncias. Para que haja a substituição das moléculas desses intermediários
removidos, as células empregam as reações anapleróticas, ou reações de
reposição.
Como já foi dito, este ciclo possui oito passos, que serão
descritos mais aprofundadamente. São eles:
1.Formação do citrato: a
primeira reação é a condensação do acetil-CoA juntamente com o oxalacetato,
catalizada pela enzima citrato sintase, visando a formação do ácido cítrico.
2.Formação do isocitrato
via cis-aconitato: nesta etapa, a enzima aconitase, também conhecida como
hidratase, catalisa a formação reversível do citrato em isocitrato, por meio da
formação intermediária do cis-aconitato. A aconitase pode promover a adição
reversível da água na dupla ligação do cis-aconitato ligado no sítio catalítico
da enzima através de dois caminhos distintos, um levando a citrato e outro a
isocitrato.
3.Oxidação do isocitrato
à α-cetoglutarato e CO2: nesta etapa a enzima isocitrato desidrogenase catalisa
a descarboxilação oxidativa do isocitrato para gerar o α-cetoglutarato. Existem
duas formas distintas da desidrogenase isocítrica, uma que emprega o NAD+ como
recepetor de elétrons e outra que emprega o NADP+. A reação global catalizada
por ambas as enzimas é igual nos demais aspectos. Nas células de organismos
eucariontes, a enzima dependente de NAD está na matriz mitocondrial e atua no
ciclo de Krebs. A isoenzima que é dependente de NADP é encontrada tanto na
matriz mitocondrial quanto no citosol e sua função mais importante é a geração
de NADPH (molécula essencial nas reações anabólicas de redução).
4.Oxidação do
α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2: ocorre nova reação oxidativa, onde o
α-cetoglutarato é convertido e succinil-CoA e CO2 através da ação do complexo
da desidrogenase do α-cetoglutarato; o NAD+ serve como receptor de elétrons, e
o COA, como carreador do grupo succinil. A energia de oxidação do
α-cetoglutarato é conservada pela formação de uma ligação tioéster do
succinil-CoA. Esta reação inclui três enzimas análogas, a E1, E2 e E3, bem como
a TPP ligado a enzima, lipoato ligado às proteínas, FAD, NAD e à coenzima A.
5.Conversão do
succinil-CoA em succinato: o acetil-CoA e o succinil-CoA têm uma energia livre
de hidrólise de sua ligação tioéster forte e negativa. Deste modo, a energia
liberada na quebra dessa ligação é usada conduzir a síntese de uma ligação de
anidrido fosfórico no ATP ou no GTP, formando-se finalmente o succinato,
através da participação da enzima succinil-CoA sintetase ou tioquinase succínica.
6.Oxidação do succinato a
fumarato: através da ação da flavoproteína succinato desidrogenase, o
succinil-CoA é oxidado a fumarato. Nos seres eucarióticos, o succinato
desidrogenase ligado é fortemente ligado à membrana mitocondrial interna; nos
procariotos, ela é ligada à membrana plasmática.
7.Hidratação do fumarato
para produzir malato: a hidratação reversível do fumarato é em L-malato é
catalisada pela enzima fumarese (fumarato hidratase). Essa enzima é
extremamente estereoespeífica; ela catalisa a hidratação da dupla ligação trans
do fumarato, no entanto, não é capaz de agir no maleato (isômero cis do
fumarato).
8.Oxidação do maleato a
oxaloacetato: na última reação do ciclo, a enzima L-maleato desidrogenase,
ligada ao NAD, cataliza a oxidação do L-maleato em oxaloacetato. Nas células
intactas, o oxaloacetato é continuamente removido pela reação da citrato
sintase, conservando deste modo, a concentração do oxaloacetato na célula em
valores muito pequenos, deslocando a reação do maleato desidrogenase em direção
à formação de oxaloacetato.e vias anabólicas começando nele, que ocorre na
matriz mitocondrial dos organismos eucariontes e no citoplasma dos
procariontes.
Nos organismos aeróbicos, a glicose e outros tipos de açúcares,
ácidos graxos e a maioria dos aminoácidos são oxidados, em última instância, a
CO2 e H2O por meio do ciclo de Krebs. No entanto, antes que possam entrar no
ciclo, os esqueletos carbônicos dos açúcares e ácidos graxos precisam ser
quebrados até o grupo acetil do acetil-CoA, a forma na pela qual este ciclo
recebe a maior pare de sua energia.
Resumidamente,
este ciclo pode ser descrito da seguinte forma: para iniciar uma volta do
ciclo, o acetil-CoA transfere o seu grupo acetil para um composto com quatro
átomos de carbono, o oxaloacetato, para formar o citrato (composto com seis
átomos de carbono). Este, por sua vez, é transformado em isocitrato, também uma
molécula de seis átomos de carbono, e este é desidrogenado, perdendo o CO2,
para dar origem ao α-cetoglutarato (ou oxoglutarato), um composto com cinco
átomos de carbono. Este também perde CO2e libera o succinato (composto de
quatro átomos de carbono), sendo convertido enzimaticamente, em uma reação de
três passos em oxalacetato com quatro átomos de carbono, com o qual o ciclo foi
iniciado; sendo assim, o oxalacetato está pronto para reagir com uma nova
molécula de acetil-CoA e iniciar uma nova volta ao ciclo.
Meldau C.D Ciclo de Krebs
disponível em: http://www.infoescola.com/bioquimica/ciclo-de-krebs/
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