Ciclo do Ácido Cítrico

Transcrição

1 Ciclo do Ácido Cítrico Estágio final do metabolismo dos carboidratos, lipídeos e aminoácidos Ciclo Oxidativo - requer O2 Também conhecido como ciclo de Krebs Homenagem a Hans Krebs quem primeiro o descreveu

2 O Respirômetro de Warburg Década de 20 Coloca o substrato Tecido Meio de cultura Fluido com cor Papel de filtro com KOH Detecta CO2 Produzido Detecta o O Consumido

3 Qual o destino do Piruvato na presença de O2? A: Piruvato (C3) + 3O2 3CO2 + 3 H2O B: Piruvato (C3) + ácidos dicarboxílicos (C4) + 7O2 3CO2 + 3 H2O Músculo de peito de pombo Moles CO2 produzidos B A Tempo (min) Szent Györg (1930) testa os ácidos C4 Malato Oxalacetato Succinato Fumrato 20 Não eram consumidos na reação Efeito catalítico na respiração dos tecidos

4 Sir Hans-Krebs (1935) Testa ácidos dicarboxílicos de 5 carbonos - Alfa cetoglutarato Moles CO2 produzidos Piruvato Não eram consumidos na reação Efeito catalítico na respiração dos tecidos

5 Sir Hans-Krebs (1937) Testa ácidos tricarboxílicos de 6 carbonos Moles CO2 produzidos Piruvato Citrato Aconitato Isocitrato Não eram consumidos na reação Efeito catalítico na respiração dos tecidos

6 Krebs NOBEL (1943)

7 Coenzima a importante para reações de tranferência de carbonos

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9 E1 Piruvato Desidrogenase E2 - Dihidrolipoil Transacetilase E3 Dihidrolipoil Dehidrogenase

10 Ciclo do Ácido Cítrico - Tiamina Pirofosfato (TPP) E1 (piruvato desidrogenase) - Flavina Adenina Dinucleotídeo (FAD) E2 (diidrolipoil transacetilase) - Coenzima A (CoA) E3 (diidrolipoil desidrogenase) - Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) - Lipoato Quatro vitaminas hidrossolúveis diferentes são necessárias na nutrição humana e componentes vitais neste sistema: 1) Tiamina na TPP; 2) Riboflavina no FAD; 3) Niacina no NAD e 4) Ácido pantotênico na CoA

11 Ciclo do Ácido Cítrico Descarboxilação Oxidativa do Piruvato Um processo que envolve 9 passos. Convertendo acetato (acetilcoa) em CO2

12 MITOCÔNDRIA Estruturas alongadas (mitos) na maioria das células ou arredondadas (chondrion, pequenos grânulos) em intestino e fígado. Estão relacionadas à demanda energética da célula em ovócitos -Células renais, em torno de 300 -Células vegetais, em geral, número menor

13 MITOCÔNDRIA Métodos de estudo Microscopia -Corante verde janus: substância redox; é oxidado pela citocromo c oxidase na mitocondria -Microscopia eletrônica Purificação por centrifugação diferencial

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15 MITOCÔNDRIA Ultra-estrutura Constituídas de duas membranas, estrutural e funcionalmente diferentes, que definem dois compartimentos: o espaço intermembranar e a matriz mitocondrial. Maior fluidez; além disso, apresenta uma proteína chamada porina, que forma canais Proteínas com funções bem definidas e que conferem maior seletividade à entrada de substâncias

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17 Aspecto mais particulado

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19 As Mitocôndrias podem se concentrar em determinadas regiões da célula onde a necessidade energética é maior

20 Associação entre a mitocôndria e gotículas de lipídio

21 Origem da Mitocôndria A teoria simbiótica é mais aceita

22 Como surgiu a hipótese da origem simbiótica? 1) A dupla-hélice de DNA é circular 2) Ribossomos têm um coeficiente de sedimentação em torno de 55S (mais próximo do de bactérias) 3) Síntese de proteínas na mitocôndria é inibida por cloranfenicol (antibiótico) 4) O aminoácido iniciador da tradução não é a metionina, mas sim a formilmetionina, como em procariotos 5) A membrana interna possui um alto conteúdo do lipídio cardiolipina, assim como a membrana plasmática de bactérias

23 Biogênese das Mitocôndrias Ocorre a partir da divisão e crescimento de mitocôndrias pré-existentes

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25 Biogênese das Mitocôndrias Embora as mitocôndrias contenham DNA, este não contém todas as informações para que a organela possa sobreviver independentemente do resto da célula. Apenas 13 proteínas são codificadas pelo DNA mitocondrial Para que a mitocôndria possa realizar todos os processos de replicação, transcrição e tradução, é necessário que proteínas ribossomais, aminoácidos, etc... sejam importados do citosol. Algumas doenças degenerativas já foram associadas a mutações no DNA mitocondrial (que apresenta uma taxa de mutação maior do que o DNA nuclear por não ter a maquinaria de reparo) Atualmente o DNAmt tem sido utilizado para se traçar os ancestrais da espécie humana

26 Outros destinos do piruvato produzido pela glicólise MITOCÔNDRIA CITOSOL

27 Transdução de energia Uma das características mais impressionantes das mitocôndrias é sua capacidade de aproveitar a energia presente em ligações químicas covalentes, entre átomos de carbono (C-C) e transformá-la em energia elétrica, para novamente armazená-la em ligações químicas na formação da molécula de ATP.

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29 NADH+H NAD+ Piruvato CoA-SH CO2

30 Ciclo do Ácido Cítrico 2C 1 Acetil-CoA (consumido) 1 oxaloacetato (regenerado) 2 CO2 (produzido) 6C 4C 4C 6C 4C 4C 5C 4C

31 Enzimas do Ciclo do Ácido Cítrico

32 Ciclo do Ácido Cítrico 1. Formação do Citrato Regeneração da CoA [ ]s Grupamento metil é ligado ao grupo carbonila do oxaloacetato.

33 2. Formação do Isocitrato INTERMEDIÁRIO Isocitrato é mais facilmente oxidado que o citrato e constantemente consumido na etapa seguinte do ciclo.

34 Ciclo do Ácido Cítrico 3. Oxidação do Isocitrato Produção de NADH

35 4. Oxidação do α-cetoglutarato Produção de NADH Consumo de CoA CoA atua como carreadora do grupo succnil. Reação semelhante à catalisada pelo complexo Piruvato desidrogenase

36 Ciclo do Ácido Cítrico 5. Succinil-CoA a Succinato Regeneração de CoA Energia liberada na quebra da ligação tioéster é utilizada para a síntese de uma molécula de GTP (ATP) GTP+ ADP GDP + ATP

37 6. Oxidação a Fumarato Succinato desidrogenase é a única enzima do Ciclo de Krebs associada à membrana mitocondrial interna

38 Ciclo do Ácido Cítrico 7. Fumarato a Malato 8. Malato a Oxaloacetato [ ]s G = + 29,7 kj/mol

39 Ciclo do Ácido Cítrico

40 Papel do CK não está confinado à oxidação do acetato Papel central no metabolismo intermediário: produtos de 4C e 5C servem como combustíveis para outras vias. Pontos de entrada de intermediários formados em outras vias de degradação É a via que representa maior vantagem seletiva. Alguns seres anaeróbicos usaram algumas das reações dessa via em processos biossintéticos e alguns microorganismos ainda as utilizam.

41 Ciclo do Ácido Cítrico é Anfibólico Reações anapleróticas

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43 Regulação do Ciclo do Ácido Cítrico Regulação na formação de Acetil-CoA Regulação na entrada de Acetil-CoA Regulação no ciclo

44 Regulação do Ciclo do Ácido Cítrico Piruvato desidrogenase: além da regulação alostérica sofre regulação por fosforilação S S TPP lipoato E1 E3 E2 ATP Quinase S S TPP PO4 Fosforilase ATP lipoato E1 INATIVA FAD E2 FAD E3