1. O documento descreve o ciclo do glioxilato, que permite a síntese de carboidratos a partir de acetil-CoA em plantas, e sua relação com o ciclo de Krebs. 2. As reações anapleróticas reabastecem intermediários no ciclo de Krebs para compensar sua retirada para biossíntese. 3. O documento explica como vários produtos como insulina, ATP, NADH regulam simultaneamente a glicólise, gliconeogênese e ciclo de Krebs

1. Universidade Federal de São João del-Rei
Engenharia de Bioprocessos
Bioquímica do Metabolismo

2. • Ciclo do ácido cítrico;
• Ciclo dos ácidos tricarboxílicos (CAT);
• Fase final para a oxidação completa de CH, AG e aminoácidos (CO2)
• Produção de precursores biossintéticos
• Maioria dos eucariotos e alguns procariotos;
• é anfibólico: opera tanto catabólica quanto anabolicamente

4. • ponto de convergência do metabolismo CH, AG e aminoácidos;
alguns aminoácidos ácidos graxos carboidratos
Acetil-CoA
piruvato
Ciclo de
Krebs
CO2
CO2
e–
NADH, FADH2 Cadeia respiratória
e–
ADP ATP
O2

5. Piruvato
Piruvato
citossol
mitocôndia
Acetil-CoA
CO2
CoA-SH
NAD+
NADH
TPP
FAD
Ácido lipóico

6. • Composto por:
- Três enzimas associadas não-covalentemente:
piruvato desidrogenase (E1)
diidrolipoil transacetilase (E2)
diidrolipoil desidrogenase (E3)
TPP
FAD
CoA-SH
NAD
lipoato
Vitaminas necessárias
Tiamina (B1)
Riboflavina (B2)
Ácido pantotênico (B5)
Niacina (B3)

7. FAD
S
S
E1
E2
E3
FAD
HS
HS
E1
E2
E3
S
S
E1
E2
E3
FADH2
H
H
FAD
S
S
E1
E2
E3
CH
OH
H3C
FAD
HS
S
E1
E2
E3
C
O
H3C
C
O
H3C C
O
O–
CO2
C
O
H3C SCoA
HSCoA
NAD+
NADH + H+

8. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
Acetil-CoA
Oxalacetato
Malato
Fumarato
Succinato Succinil-CoA
Citrato
Isocitrato
α-Cetoglutarato
NAD+
NADH + H+ + CO2
NAD+ + CoA
NADH + H+ + CO2
GDP + PiGTP + CoA
FAD
FADH2
H2O
H2O CoA
NAD+
H+ + NADH

9. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
Irreversível
+
CH2
C
O
OC
O–
C
O–O
CH3
CoA-S
OC
CH2
HO C
C
O–O
C
O
O–
CH2
SCoA
C O
CH2
C
OO–
CH2
HO C
C
O–O
C
O
O–
H2O
CoASH
Oxalacetato Acetil-CoA Citril-CoA Citrato

10. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
Isocitrato
H2O
cis-aconitato
H2O
CH2
C
OO–
HCH
HO C
C
O–O
C
O
O–
Citrato
H2C
C
OO–
HC
C
C
O–O
C
O
O–
CH2
C
OO–
CHHO
HC
C
O–O
C
O
O–

11. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
Cofator: NAD+, Mn2+
Irreversível
Isocitrato
CH2
C
OO–
CHHO
HC
C
O–O
C
O
O–
Oxalosuccinato
CH2
C
OO–
CO
HC
C
O–O
C
O
O–
CH2
C
OO–
CO
CH2
C
O–O
CO2
α-Cetoglutarato
NAD+
H+ + NADH

12. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
Cofator: NAD+, FAD, TPP, lipoato, CoA
Irreversível
CH2
C
OO–
CO
CH2
C
O–O
CO2
α-Cetoglutarato
NAD+
H+ + NADH
CH2
C
OO–
CH2
C
OCoA-S
Succinil-CoA

13. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
CoAGDP GTP
CH2
C
OO–
CH2
C
OCoA-S
Succinil-CoA
Pi
ADPATP
nucleotídeo difosfato
quinase
Succinato
CH2
C
OO–
CH2
C
O–O

14. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
E-FAD E-FADH2
Succinato
CH2
C
OO–
CH2
C
O–O
Cofator: FAD (grupo prostético)
Fumarato
HC
C
OO–
CH
C
O–O

15. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
HO–
Fumarato
HC
C
OO–
CH
C
O–O
Malato
CH
C
O–O
CH2
C
O–O
H+
HO
–C
C
O–O
C
C
O–O
HO
H
H

16. C2-CoA
C6C4
C6C4
C4 C5
C4 C4-CoA
C1
C1
Malato
CH
C
O–O
CH2
C
O–O
HO
CH2
C
O
OC
O–
C
O–O
Oxalacetato
NAD+ H+ + NADH
Cofator: NAD+

17. Reações anapleróticas (preenchimento)
Reabastece o Ciclo de Krebs com intermediários.
Garante sua continuidade mesmo com o consumo das reações
biossintéticas (compensa retirada de intermediários)

18. Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD)
Inibição pelo produto (competição pelos sítios de ligação)
Piruvato desidrogenase
Piruvato + CoA + NAD+
Acetil-CoA + NADH + CO2
–
–

19. Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD)
CPD sujeito a modificação covalente (fosforilação independente de AMPc)
Piruvato desidrogenase
(não fosforilada = ativa)
Piruvato desidrogenase
(fosforilada = inativa)
P
piruvato desidrogenase quinase
piruvato desidrogenase fosfatase
PD quinase e PD fosfatase também presentes no CPD
Piruvato
Acetil-CoA
ATP
H2O

20. Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD)
Sensibilidade a hormônios (insulina)
Piruvato desidrogenase
(não fosforilada = ativa)
Piruvato desidrogenase
(fosforilada = inativa) P
piruvato desidrogenase quinase
piruvato desidrogenase fosfatase
Piruvato
Acetil-CoA
Insulina
+

21. Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD)
Regulação alostérica
Piruvato desidrogenase
(não fosforilada = ativa)
Piruvato
Acetil-CoA
Piruvato desidrogenase
(fosforilada = inativa)
P
piruvato desidrogenase quinase
piruvato desidrogenase fosfatase
ATP, Acetil-CoA, NADH
+
ADP, Piruvato
–
–

22. Regulação do Complexo Piruvato Desidrogenase (CPD)
Regulação alostérica
Piruvato desidrogenase
(não fosforilada = ativa)
Piruvato
Acetil-CoA
Piruvato desidrogenase
(fosforilada = inativa)
P
piruvato desidrogenase quinase
piruvato desidrogenase fosfatase
ATP, Acetil-CoA, NADH
+
ADP, Piruvato
–
–

23. Regulações alostéricas das reações do Ciclo de Krebs
Regulação alostérica
Acetil-CoA
Oxalacetato
Malato
Fumarato
Succinato Succinil-CoA
Citrato
Isocitrato
α-Cetoglutarato
ADP
Piruvato
ATPCa2+
+
+
+
–
–
Músculo
Reação anaplerótica

24. Regulações alostéricas das reações do Ciclo de Krebs
Inibição competitiva
Acetil-CoA
Oxalacetato
Malato
Fumarato
Succinato Succinil-CoA
Citrato
Isocitrato
α-Cetoglutarato
Sem regulação por modificação covalente (exceto ex: E. coli)
–
–
–
NADH
–
Inibição pelo produto
–
Inibição por retroalimentação

25. Exemplo de integração do Ciclo de Krebs a outras vias
↑ [ATP]/[ADP]
↓ isocitrato desidrogenase ↑ [citrato]
↓ citrato sintase ↓ fosfofrutoquinase
↓ piruvato quinase e fosfofrutoquinase
↓ via glicolítica e ciclo de Krebs

26. Permite síntese líquida de carboidratos a partir de Acetil-CoA
Ocorre em plantas e determinados micro-organismos
Necessidade das enzimas isocitrato liase e malato sintase
Demais etapas são equivalentes ao ciclo de Krebs

27. Acetil-CoA
Oxalacetato
Malato
Citrato
Isocitrato
Glioxilato + Succinato
Glioxissomo (vegetais)
Mitocôndria
Citossol
Malato
Fumarato
Succinato
Acetil-CoA
CoA
CoA
Malato
Oxalacetato
CK
Isocitrato liase
gliconeogênese
Malato sintase
aconitase
citossólica
2 Acetil-CoA + NAD+ + 2H2O  Succinato + 2CoA + NADH + H+

28. Complexo piruvato desidrogenase
• Transformação irreversível de piruvato a Acetil-CoA e CO2,
com produção de 1NADH.
Ciclo de Krebs:
• Oxidação dos carboidratos a CO2.
• 8 reações, 3 irreversíveis (pontos de controle).
• Produção de 3NADH, 1GTP e 1FADH2 por ciclo.
• Inibido por alta carga energética (ATP/ADP) ou redutora
(NADH/NAD+)
• Síntese de precursores

29. 1. Ciclo do glioxilato
a) Explique o papel do Ciclo do glioxilato em sementes de
plantas em germinação
b) Determine o destino do isocitrato, explicando como os
ciclos do glioxilato e ciclo de Krebs são regulados
coordenadamente.
2. O que são reações anapleróticas? Qual sua importância
para o metabolismo?
3. Estude o efeito dos seguintes produtos na regulação
simultânea da via glicolitica, da gliconeogênese e do ciclo
de Krebs:
a) Insulina
b) Glucagon
c) ATP e ADP
d) NADH e NAD+
e) Acetil-CoA

30. 1. Nelson, DL; Cox, MM. Lehninger - Princípios de
bioquímica. Traduzido por Simões, A. A.; Lodi, W. R. N.
3ª ed. São Paulo: Sarvier, 2002.
2. Marzzoco, A; Torres, BB. Bioquímica básica. 2a. Ed. Rio
de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999.
3. Voet, D; Voet, JG. Bioquímica. 3a. Ed. Porto Alegre:
Artmed, 2006.