Ciclo de Krebs: características desta via metabólica - Médico - 2023

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Nossas células são verdadeiras indústrias de energia. Em seu interior ocorrem todos os tipos de reações bioquímicas destinadas a manter um equilíbrio correto entre energia e matéria. Isso significa que, por um lado, eles devem obter a energia necessária para se manterem funcionais a nível fisiológico, mas, por outro lado, consumi-la para fabricar moléculas que constituem nossos órgãos e tecidos.

Qualquer ser vivo (inclusive nós, é claro) é uma "fábrica" de reações químicas voltada para a manutenção de um equilíbrio correto entre o consumo e a obtenção de energia e matéria. E isso é conseguido quebrando moléculas (que vêm dos alimentos que comemos), liberando energia; mas também consumindo essa energia para nos manter em um bom estado fisiológico e anatômico.

Esse equilíbrio delicado é chamado de metabolismo. Muitas vias metabólicas diferentes são realizadas em nossas células, todas relacionadas entre si, mas cada uma com um propósito específico.

No artigo de hoje, vamos nos concentrar no ciclo de Krebs, uma via metabólica dos anfibólios. (mais tarde veremos o que isso significa) que constitui um dos principais processos bioquímicos da respiração celular, sendo assim uma das vias mais importantes do nosso organismo para obter energia.

O que é uma via metabólica?

A bioquímica e, principalmente, tudo relacionado ao metabolismo celular está entre as áreas mais complexas da biologia, uma vez que as vias metabólicas são fenômenos complicados de estudar. De qualquer forma, antes de detalhar o que é o ciclo de Krebs, devemos entender, ainda que de forma bastante sintetizada, o que é uma via metabólica.

Em linhas gerais, uma via metabólica é um processo bioquímico, ou seja, uma reação química que ocorre no interior de uma célula e na qual, por meio de moléculas que a catalisam (aceleram), ocorre a conversão de algumas moléculas em outras. Em outras palavras, uma via metabólica é uma reação bioquímica na qual uma molécula A se torna uma molécula B.

Essas rotas metabólicas têm a função de manter o equilíbrio entre a energia obtida e a que é consumida. E isso é possível devido às propriedades químicas de qualquer molécula. E é que se a molécula B é mais complexa que A, para gerá-la será necessário consumir energia. Mas se B for mais simples do que A, esse processo de "decomposição" liberará energia.

E sem a intenção de fazer uma aula de bioquímica pura, vamos explicar em que consistem as vias metabólicas de uma forma geral. Mais tarde veremos para o caso específico do ciclo de Krebs, mas a verdade é que, mesmo com suas diferenças, todos eles compartilham aspectos comuns.

Para entender o que é uma via metabólica, devemos apresentar os seguintes conceitos: célula, metabólito, enzima, energia e matéria. O primeiro, a célula, é algo muito simples. É simplesmente lembrar que todas as vias metabólicas ocorrem dentro delas e, dependendo da via em questão, em um local específico da célula. O ciclo de Krebs, por exemplo, ocorre na mitocôndria, mas há outros que o fazem no citoplasma, no núcleo ou em outras organelas.

Para saber mais: "As 23 partes de uma célula (e suas funções)"

E é dentro dessas células que estão algumas moléculas muito importantes que permitem que as vias metabólicas ocorram na velocidade correta e com boa eficiência: as enzimas. Essas enzimas são moléculas que aceleram a conversão de um metabólito (agora veremos o que são) em outro. Tentar tornar as vias metabólicas eficientes e a conversão ocorrer na ordem correta, mas sem enzimas, seria como tentar acender um foguete sem fogo.

E aqui entram os seguintes protagonistas: os metabólitos. Por metabólito, queremos dizer qualquer molécula ou produto químico gerado durante o metabolismo celular. Há momentos em que existem apenas dois: uma fonte (metabólito A) e um produto final (metabólito B). Mas o mais comum é que existem vários metabólitos intermediários.

E da conversão de alguns metabólitos em outros (pela ação de enzimas), chegamos aos dois últimos conceitos: energia e matéria. E é que dependendo se o metabólito inicial é mais complexo ou mais simples do que o final, a via metabólica terá consumido ou gerado energia, respectivamente.

Energia e matéria devem ser analisadas juntas, porque, como já dissemos, o metabolismo é um equilíbrio entre os dois conceitos. Matéria é a substância orgânica que compõe nossos órgãos e tecidos, enquanto a energia é a força que fornece o combustível às células.

Eles estão intimamente relacionados porque para obter energia você tem que consumir matéria (através da nutrição), mas para gerar matéria você também precisa consumir energia. Cada via metabólica desempenha um papel nesta "dança" entre a energia e a matéria.

Anabolismo, catabolismo e anfibolismo

Nesse sentido, existem três tipos de vias metabólicas, dependendo se seu objetivo é gerar energia ou consumi-la. As vias catabólicas são aquelas em que a matéria orgânica se decompõe em moléculas mais simples. Portanto, como o metabólito B é mais simples do que A, a energia é liberada na forma de ATP.

O conceito de ATP é muito importante na bioquímica, pois é a forma mais pura de energia a nível celular. Todas as reações metabólicas de consumo de matéria culminam na obtenção de moléculas de ATP, que "armazenam" energia e serão utilizadas posteriormente pela célula para alimentar o próximo tipo de vias metabólicas.

São as rotas anabólicas, que são reações bioquímicas de síntese de matéria orgânica em que, a partir de algumas moléculas simples, outras mais complexas são “fabricadas”. Como o metabólito B é mais complexo do que A, é necessário consumir energia, que está na forma de ATP.

E, por fim, há as rotas dos anfibólios, que são, como se pode deduzir pelo nome, reações bioquímicas mistas, com algumas fases de catabolismo e outras de anabolismo. Nesse sentido, as vias dos anfibólios são aquelas que culminam na obtenção de ATP, mas também com precursores para possibilitar a síntese de metabólitos complexos em outras vias. E agora veremos a rota dos anfibólios por excelência: o ciclo de Krebs.

Qual é o objetivo do ciclo de Krebs?

O ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo tricarboxílico (TCA), é uma das vias metabólicas mais importantes nos seres vivos, pois unifica em uma única reação bioquímica o metabolismo das principais moléculas orgânicas: carboidratos, ácidos graxos e proteínas.

Isso o torna também um dos mais complexos, mas geralmente se resume em que é a via metabólica que permite às células “respirar”, ou seja, é o principal componente (ou um dos mais importantes) da respiração celular.

Essa reação bioquímica é, de um modo geral, a rota metabólica que permite a todos os seres vivos (há muito poucas exceções) converter a matéria orgânica dos alimentos em energia utilizável para manter todos os processos biológicos estáveis.

Nesse sentido, pode parecer que o ciclo de Krebs é o exemplo claro de uma via catabólica, mas não é. É anfibólio. E é porque, ao final do ciclo em que intervêm mais de 10 metabólitos intermediários, a rota culmina com a liberação de energia na forma de ATP (parte catabólica), mas também com a síntese de precursores de outras rotas metabólicas que o fazem. ir visando a obtenção de moléculas orgânicas complexas (parte anabólica).

Portanto, o objetivo do ciclo de Krebs é dar à célula energia para se manter viva e desenvolver suas funções vitais (seja um neurônio, uma célula muscular, uma célula epidérmica, uma célula cardíaca ou uma célula do corpo). ) como dar às vias anabólicas os ingredientes necessários para que possam sintetizar moléculas orgânicas complexas e, assim, garantir a integridade celular, a divisão celular e também a reparação e regeneração dos nossos órgãos e tecidos.

Um resumo do ciclo de Krebs

Como já dissemos, o ciclo de Krebs é uma via metabólica muito complexa que envolve muitos metabólitos intermediários e muitas enzimas diferentes. De qualquer forma, tentaremos simplificá-lo o máximo possível para que seja de fácil compreensão.

A primeira coisa é deixar claro que essa rota metabólica se dá no interior das mitocôndrias, organelas celulares que, "flutuando" no citoplasma, hospedam a maior parte das reações de obtenção de ATP (energia) dos carboidratos e ácidos graxos. Nas células eucarióticas, ou seja, de animais, plantas e fungos, o ciclo de Krebs ocorre nessas mitocôndrias, mas nos procariotos (bactérias e arquéias) ocorre no próprio citoplasma.

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Agora que o propósito e onde ele ocorre estão claros, vamos começar a examiná-lo desde o início. A etapa anterior ao ciclo de Krebs é a degradação (por outras vias metabólicas) dos alimentos que consumimos, ou seja, carboidratos, lipídios (ácidos graxos) e proteínas, em pequenas unidades ou moléculas conhecidas como grupos acetil.

Uma vez que o acetil é obtido, o ciclo de Krebs começa. Essa molécula de acetila se junta a uma enzima conhecida como coenzima A, para formar um complexo conhecido como acetil Co A, que tem as propriedades químicas necessárias para se juntar a uma molécula de oxaloacetato para formar o ácido cítrico, que é o primeiro metabólito da via. Por isso, também é conhecido como ciclo do ácido cítrico.

Este ácido cítrico é sucessivamente convertido em diferentes metabólitos intermediários. Cada conversão é mediada por uma enzima diferente, mas o importante a ter em mente é que o fato de que cada vez que são moléculas estruturalmente mais simples implica que, a cada etapa, os átomos de carbono têm que ser perdidos. Desse modo, o esqueleto dos metabólitos (em grande parte feito de carbono, como qualquer molécula de natureza orgânica) fica mais simples.

Mas os átomos de carbono não podem ser liberados assim. Portanto, no ciclo de Krebs, cada átomo de carbono que "sai" se junta a dois átomos de oxigênio, dando origem ao CO2, também conhecido como dióxido de carbono. Quando expiramos, liberamos esse gás única e exclusivamente porque nossas células estão fazendo o ciclo de Krebs e precisam, de alguma forma, liberar os átomos de carbono que são gerados.

Nesse processo de conversão de metabólitos, também são liberados elétrons, que viajam por uma série de moléculas que passam por diferentes mudanças químicas que culminam na formação do ATP, que, como já dissemos, é o combustível da célula.

No final do ciclo, o oxaloacetato é regenerado para recomeçar e para cada molécula de acetila foram obtidos 4 ATP, um rendimento energético muito bom. Além disso, muitos dos metabólitos intermediários do ciclo são usados como precursores das vias anabólicas, pois são os "materiais de construção" perfeitos para sintetizar aminoácidos, carboidratos, ácidos graxos, proteínas e outras moléculas complexas.

É por isso que dizemos que o ciclo de Krebs é um dos pilares do nosso metabolismo, pois nos permite "respirar" e obter energia mas também fornece a base para outras vias metabólicas para construir matéria orgânica.

Referências bibliográficas

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