O documento discute o ciclo do ácido cítrico e a produção de acetil-CoA a partir do piruvato. Apresenta as reações do ciclo do ácido cítrico, as coenzimas envolvidas e a regulação do ciclo. Explica também a cadeia de transporte de elétrons na mitocôndria e a fosforilação oxidativa para a produção de ATP.

1. +
Bioquímica - Universidade Católica de Brasília
Ciclo do ácido cítrico
Prof. Dr. Gabriel da Rocha Fernandes
Universidade Católica de Brasília
gabrielf@ucb.br - fernandes.gabriel@gmail.com

2. + 2
O que devo saber ao fim desta
aula?
n Importância do ciclo de Krebs
n Funcionamento da PDH
n Coenzimas necessárias
n Reações do ciclo
n Regulação do cilco de Krebs
n Cadeia de transporte de elétros
n Funcionamento da sintese de ATP

3. + 3
Introdução
n Em
condições aeróbicas o piruvato é oxidado a água e gás
carbônico.
n Processo conhecido como respiração celular.
n Três estágios principais:
n Produção de Acetil-CoA
n Oxidação da Acetil-CoA
n Transferência de elétrons e fosforilação oxidativa
n Processo
evolutivamente recente, aparece junto com as
cianobactérias.

4. + 4
Estágios
Glicólise
2!
ΔG’° = -146 kJ/mol
GLICOSE
Oxidação completa (+ 6 O2)
6 CO2 + 6 H2O!
ΔG’° = -2840 kJ/mol

5. + 5
Produção de Acetil-CoA
n Glicose, ácidos
graxos e aminoácidos tem que ser convertidos
a Acetil-CoA para entrar no ciclo de Krebs.
n A
oxidação do piruvato a Acetil-CoA é feita pelo complexo da
piruvato-desidrogenase (PDH).
n Conjunto
de enzimas localizadas na mitocôndria dos
eucariotos, e no citosol nas bactérias.
n Intermediários químicos permanecem ligados ao complexo
enzimático.
n Regulação por modificações covalentes e regulação alostérica.

6. + 6
Produção de Acetil-CoA
n Reação geral é uma descarboxilação oxidativa.
n Irreversível.
n Um grupo carboxil é removido em forma de gás carbônico.

7. + 7
As coenzimas
n A
reação requer a ação em sequencia de três diferentes
enzimas.
n Cinco diferentes coenzimas ou grupos prostéticos
n Pirofosfato de tiamina (TPP)
n Dinucleotideo de flavina adenina (FAD)
n Coenzima A
n Dinucleotideo de nicotinamida adenina (NAD)
n Lipoato
n Quatro
delas vem de vitaminas: tiamina, riboflavina, niacina e
pantotenato.

8. + 8
As enzimas
n Piruvato desidrogenase (E1)
n Diidrolipoil transacetilase (E2)
n Diidrolipoil desidrogenase (E3)
n O
número de cópias de casa enzima
varia entre as espécies.
n E2
é o ponto de conexão para o
lipoato, em que se liga a um resíduo
de Lys.

9. + 9
As enzimas
n Sítio ativo de E1 ligado a TPP, e de E2 ligado ao FAD.
n Duas proteínas de regulação: uma cinase e uma fosfatase.

10. + 10
A cadeia de reações
n Etapa 1 - C1 do piruvato sai em forma de CO2, e o C2 se liga a
TPP.
n Éa etapa mais lenta e serve para reconhecer a especificidade
com o substrato.
n Etapa 2 - Grupo hidroxietil é oxidado a acetato.
n Os eletros retirados reduzem o S-S do lipoil a grupos tiol (-SH)
n Etapa 3 - O acetato é transesterificado a Acetil-CoA.
n Etapa 4 e 5 - Transferência de eletrons para regenerar o lipoil.

11. + 11
A cadeia de reações

12. + 12
Reações do ciclo do ácido cítrico

13. + 13
Formação do citrato
n Condensação de oxaloacetato e acetil-CoA para formar citrato.
n Citrato-sintase, irreversível.

14. + 14
Formação de isocitrato via cis-
aconitato
n Utiliza um intermediário cis-aconitato.
n Aconitase, reversível.

15. + 15
Oxidação do isocitrato a alfa-
cetoglutarato e CO2
n Descarboxilização oxidativa.
n isocitrato-desidrogenase, irreversível

16. + 16
Oxidação da alfa-cetoglutarato a
succinil-CoA e CO2
n Outra descarboxilação oxidativa.
n Complexo alfa-cetoglutarato desidrogenase, irreversível.
n Complexo enzimático semelhante a PDH.

17. + 17
Conversão de succinil-CoA a
succinato.
n A
succinil-CoA, assim como a Acetil-
CoA, possui uma ligação tioéster com
uma energia livre de hidrólise grande
e negativa.
n Utiliza isso para a sintese de ATP ou
GTP.
n Succinato-tiocinase, reversível.

18. + 18
Oxidação do succinato a fumarato
n Oxidação a fumarato.
n Succinato-desidrogenase, reversível.

19. + 19
Hidratação do fumarato a malato
n Formação de estado de transição carbânion.
n Fumarato-hidratase, reversível.

20. + 20
Oxidação do malato a oxaloacetato
n L-malato-desidrogenase, reversível.

21. + 21
Saldo de armazenamento de
energia

22. + 22
Via anfibólica
n Abastecida por produtos de outras vias.
n Muitos
metabólitos da via são utilizados em outras vias de
Princípios de Bioquímica de Lehninger – David L. Nelson & Michael M. Cox
biossíntese.

23. + 23
Regulação desse equilibrio
n Piruvato carboxilase é inativa na ausência de Acetil-CoA.
n Se
tem excesso de acetil-CoA, a enzima estimula a conversão
de piruvato a oxaloacetato.
n A
fosfoenolpiruvato caboxilase é ativada por frutose-1,6-
bifosfato.
n Frutose-1,6-bifosfato
acumula quando o ciclo do ácido cítrico
processa lentamente o piruvato.
n O ciclo em si é regulado por:
n PDH é inibida alostericamente por metabólitos que sinalizam
suficiência de energia.
n Reações irreversíveis.

24. + 24
Mitocôndria

25. + 25
Transferência de eletrons em
mitocondrias
Princípios de Bioquímica de Lehninger – David L. Nelson & Michael M. Cox
n Moléculas carreadoras de eletrons:
n Ubiquinona (Q)
n Citocromos
n Proteinas ferro-enxofre
n Esses
carreadores atuam em complexos
multienzimáticos:
n Complexo I: NADH a Ubiquinona (NADH-
desidrogenase)
n Complexo II: Succinato a Ubiquinona (Succinato-
desidrogenase)
n Complexo III: Ubiquinona ao citocromo c (citocromo c
oxirredutase)
n Complexo IV: Citocromo c para O2 (citocromo oxidase)

26. + 26
Transporte de protons

27. + 27
Fluxo de elétrons gera energia para
bombear protons

28. + 28
Sintese de ATP pela ATP-sintase

29. +
Bioquímica - Universidade Católica de Brasília
Catabolismo de aminoácidos e ciclo da uréia
Prof. Dr. Gabriel da Rocha Fernandes
Universidade Católica de Brasília
gabrielf@ucb.br - fernandes.gabriel@gmail.com

30. + 30
O que devo saber ao fim desta
aula?
n Destinos metabólicos dos grupos amino
n Importância e funcionamento do ciclo da uréia.
n Destinos dos esqueletos de carbono

31. + 31
Aminoácidos como fontes de
energia
Princípios de Bioquímica de Lehninger – David L. Nelson & Michael M. Cox
n Alguns
seres vivos são capazes de
absorver energia através do
catabolismo de aminoácidos.
n Aminoácidos são provenientes de
várias fontes:
n Renovação das proteinas (proteassomo)
n Degradação de proteínas da dieta.
n Degradação de proteínas teciduais.

32. + 32
Destino dos metabólitos

33. + 33
Aminoácidos carreadores de
amônia
n O
grupo amino do glutamato
deve ser removido e excretado.
n Nohepatócito, o glutamato é
transportado para a mitocondria
onde sofre uma desaminação
oxidativa.
n No
musculo esquelético, a
alanina é o carreador de amônia.
n Ciclo glicose-alanina.

34. + 34
O ciclo da uréia
n Eliminação da amônia (tóxica).
n O
primeiro passo é converter a amônia livre a um carbamoil-
fosfato.
n Daí seguem-se cinco etapas:
n Carbamoil fosfato doa o grupo carbamoil para a ornitina, formando
citrulina. (mitocôndria)
n Condensação entre grupo amino de um aspartato e o carbonil da
citrulina, formando arginino-succinato. (2 etapas)
n Clivagem do arginino-succinato para formar arginina e succinato livres.
n Clivagem da arginina formando uréia e ornitina.

35. + 35
O ciclo da uréia

36. + 36
Integração com o ciclo do ácido
cítrico

37. + 37
Degradação dos aminoácidos