Ciclo De Krebs

Ciclo de Krebs

O metabolismo é dividido em catabolismo e anabolismo. O catabolismo são as reações de degradação de macromoléculas a seus precursores e o anabolismo são as reações de síntese dessas macromoléculas a partir dos seus precursores. Geralmente, no catabolismo há produção de ATP e das coenzimas reduzidas (NADH + H+ e FADH2), ou seja, produção de energia química. Essa energia química produzida pode tanto ser utilizada para a manutenção do metabolismo quanto para a produção de novas macromoléculas.

Geralmente, as vias de degradação tanto de aminoácidos quanto de ácidos graxos e glicose geram uma molécula comum: a acetil-coenzima A (acetil-CoA). A acetil-CoA pode ser utilizada em vias de síntese de novas macromoléculas ou pode ser degradada no Ciclo de Krebs, dependendo das necessidades metabólicas do organismo. Durante o Ciclo de Krebs serão geradas coenzimas reduzidas, que doarão seus elétrons para a cadeia de transporte de elétrons (oxidação fosforilativa), que sintetizará o ATP. Assim, a degradação das macromoléculas que formarão acetil-CoA formará energia.

• Complexo enzimático piruvato-desidrogenase:

O piruvato é formado através das reações de quebra da glicose no citossol:

GLICOSE (6C) → 2 PIRUVATO (3C)

O piruvato pode ser transformado em acetil-CoA. Essa transformação é mediada por um complexo enzimático chamado de piruvato-desidrogenase, presente na mitocôndria. Como a glicólise, que formará piruvato, acontece no citossol, o piruvato deverá ser transportado para dentro da mitocôndria para a formação de acetil-CoA. Esse transporte é feito através do transportador “piruvato-transportase”. A piruvato-transportase faz um co-transporte de piruvato e de prótons H+. Assim, o piruvato só entra na mitocôndria se houver prótons H+.

Dentro da mitocôndria, o piruvato pode enfim ser transformado em acetil-CoA. Essa conversão acontece através de uma descarboxilação (saída de CO2) e a formação de uma coenzima reduzida NADH + H+:

PIRUVATO (3C) + CoA → ACETIL-CoA (2C) + CO2

A saída de CO2 acontece porque o piruvato possui três carbonos e o acetil-CoA só possui dois carbonos. O complexo enzimático piruvato-desidrogenase é composto por três enzimas que são responsáveis pela conversão do piruvato em acetil-CoA, sendo elas E1, E2 e E3. A enzima E1 é a piruvato-desidrogenase propriamente dita, que dá nome ao complexo. A E2 é a diidro-lipolipoil-transacetilase. A E3 é a diidro-lipoil-desidrogenase. A reação catalisada pelo complexo enzimático piruvato-desidrogenase necessita, também, de cinco coenzimas: tiamina-pirofosfato, ácido lipóico, coenzima A, FAD e NAD+. A reação acontece em cinco etapas:

1- A primeira etapa da reação é catalisada ela piruvato desidrogenase, que utiliza o TPP, que se liga ao grupo acetil, como coenzima, e o piruvato como substrato, descarboxilando o piruvato transformando-o em HETTP.

2- A segunda etapa da reação é catalisada pela diidro-lipoil-transacetilase que vai retirar o grupo acetil que se ligou ao TPP e transferi-lo. Quando a enzima percebe HETPP, ocorre uma redução na lipoamida, gerando uma diidro-lipoamida, agora capaz de receber o acetil ligado ao TPP, formando um intermediário acetil-diidro-lipoamida.

3- Ligada, enfim, ao grupo acetil, a E2 pode transferi-lo para a coenzima A e gerar o produto da terceira etapa da reação: acetil-CoA. O subproduto da reação é a diidro-lipoamida ligada à E2.

4- A quarta etapa da reação é catalisada pela E3 (diidro-lipoamida-desidrogenase). A E3 é uma flavoproteína, ou seja, está ligada à coenzima FAD. O FAD está envolvido em reações de oxirredução e está ligado covalentemente à E3. A E3 reduz o FAD ligado a ela, oxidando a diidro-lipoamida, formando novamente a E2 original, com seu complexo lipoamida com capacidade oxidativa.

5- Os elétrons recebidos pelo FAD são transferidos para o NAD+, gerando novamente a E3 original, com seu FAD capaz de oxidar a E2.

Primeiramente, vale ressaltar a diferença entre o FAD e o NAD: ambos são coenzimas capazes de receber e transferir elétrons, porém o FAD liga-se covalentemente à enzima (formando flavoproteínas) e o NAD não se liga às enzimas. Dessa forma, o NADH + H+ (estado reduzido do NAD) pode ser descrito como subproduto da reação, enquanto o FADH2 (estado reduzido do FAD) não o é, pois este faz parte da enzima.

Enfim, analisando novamente as reações do complexo enzimático piruvato-desidrogenase, pode-se perceber que a E1 e a E2 foram as responsáveis pela formação do acetil-CoA e a E3 foi a responsável pela recuperação do estado natural da lipoamida da E2, para que a E2 seja capaz de realizar novamente sua função.

• Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico)

O ciclo de Krebs é composto por oito reações enzimáticas, que vão oxidar o acetil-CoA. Ele recebe esse nome, pois, diferentemente de outras vias metabólicas em que o substrato é somente precursor do produto, de forma linear, no Ciclo de Krebs, por exemplo, o produto da última reação enzimática é utilizado, novamente, na primeira reação, formando um ciclo. As oito reações do Ciclo de Krebs são catalisadas por oito enzimas. Durante cada volta do Ciclo de Krebs (entrada de um novo acetil-CoA) são produzidas 3 coenzimas reduzidas (NADH + H+), 1 FADH2 e 1 molécula de GTP, que pode ser convertida em ATP. As reações são as seguintes:

1- Condensação do oxalacetato (4C) com o acetil-CoA (2C). Essa reação é catalisada pela citrato-sintase, formando o citrato (6C). Durante a reação, dois aminoácidos do sítio ativo da citrato-sintase se destacam: o aspartato e a histidina. Eles interagem com os substratos, primeiramente com o acetil-CoA e, depois, com o oxalacetato, catalisando a formação do citrato. Durante a reação é formado um intermediário, o citril-CoA, que perde sua coenzima A e é liberado como citrato.

2- Catalisada por uma enzima que liga Fe2+, a aconitase. A aconitase vai converter o citrato em isocitrato, primeiramente eliminando uma molécula de H2O e formando o intermediário cis-aconitato e, posteriormente, incorporando uma molécula de H2O, formando finalmente o isocitrato. A diferença do citrato e do isocitrato é a posição do grupamento hidroxila (-OH): essa hidroxila é ligada, no citrato, no carbono 3 e, no isocitrato, no carbono 2. A conversão do citrato a isocitrato é feita porque a enzima que vai catalisar a próxima etapa do ciclo (isocitrato-desidrogenase) não é capaz de reconhecer