Ciclo de Krebs
- Objectivo: obtenção de energia a partir da oxidação de acetil-CoA
- Localização subcelular: matriz mitocondrial
- Condições em que ocorre: aerobiose
- Nº de reacções bioquímicas: 8
- Rendimento energético (por molécula de acetil-CoA): +3 NADH, 1 FADH2 e +1 GTP
- Produto final (por molécula de acetil-CoA): 2 CO2
Esta reacção irreversível é o 1º ponto de regulação do ciclo de Krebs. É uma reação em que o oxaloacetato se condensa com a acetil-CoA. Nesse processo forma-se um intermediário bastante energético (citroil-CoA) que rapidamente se converte em citrato. A molécula de CoA-SH libertada é reciclada para participar numa nova descarboxilação oxidativa do piruvato (catalisada pelo complexo piruvato desidrogenase).
Esta reacção ocorre através da formação de um intermediário, o cis-aconitato, que se obtém por desidratação do citrato. Seguidamente, ocis-aconitato é hidratado formando-se isocitrato. Portanto, o citrato e o isocitrato são isómeros. Apesar desta reacção em condições celulares estar deslocada no sentido de produzir apenas cerca de 10% de isocitrato, o rápido consumo deste produto de reacção desloca a reacção no sentido directo. O fluoroacetato é uma molécula tóxica porque em condições fisiológicas converte-se em fluoroacetil-CoA, que se condensa com o oxaloacetato para formar fluorocitrato, o que inibe a aconitase, causando acumulação de citrato.
Esta reação é um exemplo de uma descarboxilação oxidativa irreversível, sendo o 2º ponto de regulaçãodo ciclo de Krebs. Na realidade, esta reação é um conjunto de 3 reações diferentes:
1. Desidrogenação do isocitrato, originando oxalosuccinato e produzindo-se NADH.
2. Ligação do Mn2+ ao grupo carbonilo do oxalosuccinato, estabilizando o enol e promovendo a libertação de CO2.
3. Hidrogenação, com arranjo do híbrido de ressonância.
- Localização subcelular: matriz mitocondrial
- Condições em que ocorre: aerobiose
- Nº de reacções bioquímicas: 8
- Rendimento energético (por molécula de acetil-CoA): +3 NADH, 1 FADH2 e +1 GTP
- Produto final (por molécula de acetil-CoA): 2 CO2
Ciclo de Krebs (reações)
Passo 1: fomação de citrato
Esta reacção irreversível é o 1º ponto de regulação do ciclo de Krebs. É uma reação em que o oxaloacetato se condensa com a acetil-CoA. Nesse processo forma-se um intermediário bastante energético (citroil-CoA) que rapidamente se converte em citrato. A molécula de CoA-SH libertada é reciclada para participar numa nova descarboxilação oxidativa do piruvato (catalisada pelo complexo piruvato desidrogenase).
Passo 2: formação de isocitrato via cis-aconitato
Esta reacção ocorre através da formação de um intermediário, o cis-aconitato, que se obtém por desidratação do citrato. Seguidamente, ocis-aconitato é hidratado formando-se isocitrato. Portanto, o citrato e o isocitrato são isómeros. Apesar desta reacção em condições celulares estar deslocada no sentido de produzir apenas cerca de 10% de isocitrato, o rápido consumo deste produto de reacção desloca a reacção no sentido directo. O fluoroacetato é uma molécula tóxica porque em condições fisiológicas converte-se em fluoroacetil-CoA, que se condensa com o oxaloacetato para formar fluorocitrato, o que inibe a aconitase, causando acumulação de citrato.
Passo 3: oxidação de isocitrato a α-cetoglutarato e CO2
Esta reação é um exemplo de uma descarboxilação oxidativa irreversível, sendo o 2º ponto de regulaçãodo ciclo de Krebs. Na realidade, esta reação é um conjunto de 3 reações diferentes:
1. Desidrogenação do isocitrato, originando oxalosuccinato e produzindo-se NADH.
2. Ligação do Mn2+ ao grupo carbonilo do oxalosuccinato, estabilizando o enol e promovendo a libertação de CO2.
3. Hidrogenação, com arranjo do híbrido de ressonância.
Passo 4: oxidação de α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2
Esta reação, tal como a anterior, é outro exemplo de uma descarboxilação oxidativa irreversível. É o 3º (e último!) ponto de regulação do ciclo de Krebs. Esta reacção é virtualmente idêntica à descarboxilação oxidativa do piruvato, levando também à formação de NADH. É uma reação muito exergónica devido à energia armazenada na ligação S-CoA.
Passo 5: conversão de succinil-CoA em succinato
Esta reacção requer Mg2+. A enzima que catalisa esta reação, succinil-CoA sintetase, quebra a ligação tioéster (S-CoA), libertando uma grande quantidade de energia que é utilizada para fosforilar o GDP em GTP. É mais um exemplo de um acoplamente energético.
Passo 6: oxidação de succinato a fumarato
O succinato é oxidado a fumarato, levando à produção de FADH2 a partir de FAD. A reação é catalisada pela succinato desidrogenase que é a única enzima do ciclo de Krebs que não está na matriz, mas sim fortemente associada à membrana interna da mitocôndria.
Passo 7: Hidratação de fumarato a malato
Esta enzima é altamente estéreo-específica, produzindo apenas o esteroisómero L-malato. A reação é reversível nas condições celulares.
Passo 8: oxidação do malato a oxaloacetato
Esta reacção produz uma molécula de NADH a partir de NAD+. Em condições intracelulares a reacção está bastante deslocada no sentido inverso, mas como o oxaloacetato é continuamente removido (pela reacção de síntese de citrato, pela gluconeogénese ou por transaminação para originar aspartato), o equilíbrio é deslocado no sentido directo. O oxaloacetato utilizado na primeira reação do ciclo de Krebs é então regenerado, pelo que teoricamente uma molécula de oxaloacetato pode estar envolvida na oxidação de um número infinito de moléculas de acetil-CoA (tem um papel “catalítico”) e, por isso, o oxaloacetato está presente nas células em concentrações muito baixas.
Principais fontes bibliográficas:
- Quintas A, Freire AP, Halpern MJ, Bioquímica - Organização Molecular da Vida, Lidel
- Nelson DL, Cox MM, Lehninger - Principles of Biochemistry, WH Freeman Publishers(via Mundo da Bioquímica)
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