O ciclo do acido cítrico

O ciclo do ácido cítrico, também conhecido como ciclo de Krebs, é como as células eucarióticas convertem carboidratos, gorduras e proteínas em energia química. A célula absorve nutrientes e oxigênio, processa-os através de uma série de reações enzimáticas para gerar trifosfato de adenosina (ATP) e expele CO 2.  Esse processo é conhecido como respiração celular.

Os cursos de bioquímica exigem que você conheça todas as estruturas, as transformações químicas, as enzimas e os metabólitos do produto final. Isso é muita informação, pois o  é um dos caminhos mais complexos que você encontrará. Seu primeiro objetivo é memorizar as estruturas e a ordem em que elas aparecem no ; consulte o guia de estudo do Krebs para isso. Seu segundo objetivo será entender cada transformação catalítica. Este guia irá focar a transformação enzimática em maior detalhe.

Respiração Celular e Mitocôndrias

ATP é a moeda molecular da energia em uma célula. Este guia enfoca a síntese de ATP em células não fotossintéticas. As mitocôndrias (mitocôndrias singulares) são o principal local para a produção de ATP em células eucarióticas. Há duas partes na respiração celular, (1) a produção do ciclo de ácido cítrico de NADH e FADH 2, e (2) a cadeia de transporte de elétrons que usa NADH e FADH 2 para produzir ATP.

A membrana interna terá interfaces chamadas cristas que se projetam na matriz. Essas dobras são revestidas com proteínas associadas à cadeia de transporte de elétrons (ETC). O  não produz ATP diretamente; em vez disso, produz os metabólitos necessários para alimentar a ETC, que produz ATP. Para gerar ATP, o ETC requer oxigênio e portadores de elétrons de alta energia (NADH e FADH 2 ). Todo o processo de absorção de oxigênio e geração de ATP, calor e CO 2 como subprodutos é a respiração celular.

Ciclo do ácido cítrico

Guia rápido sobre enzimas. Existem muitas enzimas associadas ao. Conhecer a nomenclatura enzimática ajuda a entender o tipo de reação e os substratos envolvidos. As enzimas seguem a convenção: [ substrato ou ligante ] [tipo de reação] - ase. Por exemplo, citrato sintase : citrato é um ligante, a reação foi uma síntese, e -ase marca como o nome da enzima. Algumas sintases são abreviadas como apenas ligadas: por exemplo, a fumarato sintase à fumarase.

Acetil CoA

As mitocôndrias precisam de um suprimento constante de acetil-CoA para alimentar o ciclo do ácido cítrico. Esta molécula é formada através da quebra de ácidos graxos, aminoácidos e glicogênio (a forma armazenada de glicose). Procure nosso guia de estudo de glicólise e ácidos graxos para uma explicação mais profunda. Os ácidos graxos são decompostos em acetil-CoA diretamente. O processo não é tão simples para a glicose.

Glicólise é o processo que converte glicose em piruvato. Isso ocorre no citosol da célula. Uma molécula de glicose produz dois piruvatos, que então se movem para a matriz da mitocôndria e são convertidos em acetil-CoA. Piruvato de piruvato desidrogenase  oxidativamente descarboxilatos (perda de CO 2 ) e os elétrons são capturados pelo NAD +. O grupo de acilo resultante acetila a coenzima A (CoA-HS) dando acetil-CoA com CO gasoso 2 e NADH como produtos secundários. Essa reação é irreversível.

AcetilCoA ➔  Citrato

Acetil CoA agora pode se mover para o  propriamente dito. O oxaloactato, o produto final do, reage com acetil CoA para formar citrato na presença de citrato sintase. As sintases catalisam reações que unem moléculas sem o uso de ATP.

Esta é uma reação aldólica seguida por uma hidrólise de CoA. O acetil CoA age como o enolato nucleofílico e ataca o oxaloacetato eletrofílico no carbonil. O intermediário citrilo-CoA resultante é de curta duração e a hidrólise da ligação tioéster forma citrato. A hidrólise de acetil-CoA é energeticamente desfavorável, o que é bom. Isto evita a hidrólise prematura da matéria prima primária para o. A citrato sintase realiza a hidrólise, aproximando os dois substratos e polariza as ligações dentro da bolsa da enzima. A citrato sintase só pode hidrolisar citrilo-CoA e não acetil-CoA.

Citrato ➔  Isocitrato

O grupo hidroxilo terciário em citrato não é propício para a descarboxilação oxidativa que se segue. A enzima aconitase vai isomerizar o citrato, mantendo a mesma fórmula molecular, mas movendo a posição do álcool.

A isomerização é realizada por uma desidratação do álcool para formar o cis-aconito. Esta reação é reversível, a ligação dupla é hidratada,  mas apenas o produto anti-Markovnikov, isocitrato, prosseguirá para a próxima etapa. Reveja as regras de Markovnikov de substituir ligações duplas da química orgânica.

Isocitrato ➔ α- cetoglutarato

Esta é a primeira das quatro reações de redução da oxidação (redox) no  que produzem NADH ou FADH 2 ; sem contar a conversão de piruvatos em acetil-CoA. As mitocôndrias usam NADH e FADH 2 como portadores de elétrons de alto potencial de transferência para a ETC produzir ATP.

A descarboxilação oxidativa do isocitrato para o α- cetoglutarato é catalisada pela isocitrato desidrogenase. Quando ligado à enzima, o isocitrato é primeiro oxidado ao oxalosuccinato de b-cetoácido , com a redução concomitante de NAD + a NADH. O oxalosuccinato resultante é um intermediário instável e rapidamente descarboxilatos. A perda de CO 2 impulsiona essa reação irreversível. A formação de α-cetoglutarato é o passo limitante da taxa global no  (ver abaixo Limitação da Taxa pela Regulamentação Aloárica).

α-cetoglutarato ➔  Succinil CoA

Esta é a segunda reação redox no  e também é impulsionada pela descarboxilação oxidativa. Como na reação anterior, a perda de CO 2 torna essa via irreversível.

Resumo

O ciclo do ácido cítrico é um dos sistemas mais complexos que os estudantes de bioquímica são obrigados a conhecer. O que dificulta a aprendizagem do ciclo de Krebs é o grande volume de informações. Divida as informações o máximo que puder. Aprenda as estruturas, suas seqüências e enzimas associadas primeiro, seguidas pelos mecanismos enzimáticos.