Marilvia Dansa – UENF - 2014

Glicose, frutose, manose ou galactose

Glicólise

Ciclo do Ácido Cítrico

(CAC)

Cadeia transportadora de

elétrons (CTE)

Fosforilação oxidativa (Fox)

Glicose é quebrada parcialmente a duas moléculas de 3C (piruvato), formando 2 ATPs e 2 NADH.H+.

Poder redutor convertido a ATP (energia química)

Síntese de água

Otto Warburg – prêmio Nobel de Medicina

1931

Respirômetro de Warburg

http://www.nndb.com/people/682/000127301/http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1931/warburg-bio.html

“O esquema básico de 1937 tem resistido ao teste do tempo. Existem evidentemente

grandes vazios em relação ao mecanismo da formação do citrato a partir de

oxaloacetato e piruvato“.

Citado em H. Krebs (1970) The history of the tricarboxylic acid cycle.

Perspect. Biol. Med. 14: 151-170

-H2O + 2H -2H

Oxaloacetato Malato

Trioses CH2

C= O

COOH

COOH

COOH

CH2O

CH2

COOH

-2H+2H

Fumarato Succinato WK O2

-H2O + 2H -2H

Oxaloacetato Malato

Trioses CH2

C= O

COOH

COOH

COOH

CH2O

CH2

COOH

-2H+2H

Fumarato Succinato WK O2

Ao contrário do que acontecia na glicólise, a adição de inibidores das reações abaixo causavam

um aumento nos intermediários anteriores ao ponto de inibição e logo depois um aumento dos

intermediários posteriores ao ponto de inibição.

Oxaloacetato (OAA)

Acetil - CoA

citrato + CoA

Piruvato

Fritz Albert Lipman - CoA

Severo Ochoa e Feodor Lynem mostraram que a molécula de acetil- coenzima A (acetil-CoA) é o intermediário que reage com o oxaloacetato para formar citrato.

Glicose

Lipman Lynem

Ochoa

Ponte - Piruvato Desidrogenase

Entrada - Citrato Sintase

Descarboxilações oxidativas

Regeneração do oxaloacetato

Regulação do ciclo

Outras funções do CAC

Transportador de Piruvato

Transportadores de NADH

Transportador de Citrato

Uma reação é a ponte entre a glicólise e o CAC

PDH usa TPP, CoASH, ácido lipoico, FAD e NAD+

NADH e succinil-CoA são inibidores alostéricos

• Acetil – CoA

• CO2

• NADH

Cadeia de Transporte de elétrons

Ciclo do ácido cítrico

Localização - matriz mitocondrial

Importância

Uma série de reações que:

Opera sob condições aeróbicas

Oxida os dois átomos de carbono do acetil-CoA a CO2

Fornece coenzimas reduzidas

O

||

CH3–C – CoA 3 NADH+ H+, FADH2, 1 ATP, 2 CO2

acetyl CoA

Piruvato (acetato) da glicólise é degradado a CO2

ATP é produzido

NADH é gerado

NADH será utilizado para produção de

mais ATP na cadeia transportadora de

elétrons e fosforilação oxidativa

6C

6C

5C

4C

4C

4C

4C

2C

Um caminho para clivar acetato a CO2...

Caminho para condensar acetato com oxaloacetato (OAA)

O ciclo combina esta reação de condensação com oxidação

para formar CO2, regenerar oxaloacetato e capturar toda

energia como moléculas de NADH e ATP!

1. Acetil CoA (2C) + Oxaloacetato (4C) Citrato (6C)

A única subunidade da citrato sintase sem nenhum substrato ligado

O que acontece quando o oxaloacetato se liga à enzima?

A ligação do oxaloacetato (vermelho) à enzima causa uma dramatica mudança conformacional e cria um sitio de ligação para o acetilCoA (verde)

Isomerização de Citrato a Isocitrato

Citrato é um substrato pobre para oxidação

Aconitase isomeriza citrato para formar isocitrato que

tem uma OH- secundária, que pode ser oxidada

Aconitase usa um agregado ferro-enxofre

Descarboxilação oxidativa do isocitrato formando α -cetoglutarato

Isocitrato + NAD+ α-cetoglutarato + CO2 + NADH + H+

Química clássica do NAD+ (remoção de um hidreto)

seguida por uma descarboxilação

Isocitrato desidrogenase é uma ligação para a cadeia

de transporte de elétrons porque produz NADH

A segunda descarboxilação oxidativa

Enzima é similar à piruvato desidrogenase - estrutural e

mecanisticamente

Cinco coenzimas usadas – TPP, CoASH, ácido lipóico,

NAD+, FAD

Fosforilação no nível de substrato

Um nucleosídeo trifosfato é produzido

Sua síntese é dirigida pela hidrólise de um éster de CoA

O mecanismo envolve uma fosfohistidina

GTP + ADP ATP + GDP

Uma oxidação envolvendo FAD

• Mechanismo envolve remoção de um hidreto pelo FAD e uma

desprotonação

• Esta enzima é parte da cadeia transportadora de elétrons na

membrana interna mitocondrial

• Os elétrons transferidos do succinato para o FAD (para formar FADH2)

são passados diretamente para a ubiquinona (UQ) na CTE

Hidratação

trans-adição de elementos da água em uma dupla ligação

Uma oxidação NAD+-dependente

O carbono que será oxidado é um dos que recebem OH da reação anterior

Esta reação é energeticamente cara:

∆Go' = +30 kJ/mol

Um acetato no ciclo produz dois CO2, um ATP, quatro coenzimas

reduzidas por ciclo (ou por Acetil-CoA)

Atenção para as desidrogenases,

descarboxilações oxidativas,

compostos de alta energia

Novamente, algumas reações são chaves

Piruvato desidrogenase: ATP, NADH, acetyl-CoA inibem, NAD+, CoA ativam

No CAC:

Citrato sintase : ATP, NADH e succinil-CoA inibem

Isocitrato desidrogenase**** : ATP inibe, ADP e NAD+ ativam****

α -cetoglutarato desidrogenase : NADH e succinil-CoA inibem, AMP ativa

Malato desidrogenase: NADH inibe

• Onde?

NADH = 2.5 ATP

GTP = ATP (NDPK)

FADH2 = 1.5 ATP

1 “volta” (1 acetil-CoA) = 12 ATP

eficiência vs. Energia utilizada

α -cetoglutarato é transaminado produzindo glutamato, que pode ser usado

pra fazer nucleotídeos (purinas), Arg e Pro

Succinil-CoA pode ser usado para síntese de porfirinas

Fumarato e oxaloacetato podem ser usados na síntese de diversos

aminoácidos e também nucleotídeos (pirimidinas)

PEP carboxilase converte PEP a oxaloacetatoPiruvato carboxilase converte piruvato a OAA Enzima Malica converte piruvato em malato

As duas enzimas controlam o uso do piruvato e são reguladas

reciprocamente

AcetilCoA inibe a desidrogenase e ativa a carbolxilase

Alta carga energética favorece a ativação da carboxilase e inibe a

desidrogenase.

Baixa carga energética favorece a desidrogenase

Qual o sentido da regulação recíproca?

a disponibilidade de OAA determina a velocidade de oxidar de acetil-CoA

Por hoje é só, pessoal!