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O segredo do ciclo de Krebs reverso: como o dióxido de carbono é convertido nos blocos de construção da vida?
No estudo da origem da vida na Terra, o ciclo de Krebs reverso atraiu ampla atenção dos cientistas. Este ciclo não é apenas o processo inverso do ciclo de Krebs, mas também pode revelar o mistério de como a vida usa elementos básicos como dióxido de carbono e água para sintetizar compostos de carbono.
O ciclo de Krebs reverso é uma série de reações químicas realizadas por certas bactérias e arqueas usando agentes redutores ricos em energia para converter dióxido de carbono e água em compostos de carbono.
No ciclo de Krebs, os carboidratos são oxidados em dióxido de carbono e água, enquanto o ciclo de Krebs reverso converte dióxido de carbono e água em compostos de carbono. Esse processo geralmente utiliza hidrogênio, sulfeto ou tiossulfato como doadores de elétrons, indicando sua viabilidade sob certas condições ambientais. Essa propriedade torna o ciclo de Krebs reverso uma alternativa, competindo com o ciclo de Calvin, que ocorre em diversos microrganismos e organismos superiores. Essas diferenças levantam questões profundas sobre as origens da vida.
Diferenças entre o Ciclo de Krebs Reverso e o Ciclo de Krebs
Da perspectiva da química subjacente, o ciclo de Krebs reverso difere do ciclo de Krebs em vários aspectos importantes. No ciclo de Krebs reverso, há três enzimas específicas em ação: citrato liase, fumarato redutase e alfa-cetovalerato sintase. Essas enzimas desempenham um papel vital na conversão de compostos de carbono.
Citrato significa que a reação reversa não é catalisada pela citrato sintase, mas pela citrato liase.
Por exemplo, a fumarato redutase substitui a succinato desidrogenase, e a α-cetovalerato sintase substitui a α-cetovalerato desidrogenase, refletindo a singularidade e a complexidade desse processo.
Conexões no início da vida
Estudos do ciclo de Krebs reverso também mostraram que ele pode ter desempenhado um papel fundamental no início da vida. Cientistas sugeriram que esse processo poderia ser uma reação química nas condições da Terra primitiva. Sob certas condições, alguns minerais podem catalisar etapas descontínuas no ciclo, usando íons metálicos como o ferro como redutores para promover a reação. Essa teoria não apenas destaca o potencial impacto biológico do ciclo de Krebs reverso, mas também explora como a vida primitiva pode ter se formado.
As taxas de algumas reações no ciclo de Krebs reverso, sem a ação de enzimas, podem ser muito baixas para contribuir significativamente para a formação da vida.
Relevância médica
A potencial aplicação do ciclo de Krebs reverso na área médica também merece atenção. Pesquisas sugerem que esse ciclo pode desempenhar um papel importante na fisiopatologia do melanoma. Os tumores de melanoma alteram as vias metabólicas normais para utilizar resíduos para suas necessidades metabólicas, como aumentar a captação e utilização de glicose por meio de um processo conhecido como "efeito Warburg". O ciclo de Krebs reverso, no qual o glutamato é utilizado para produzir acetil-CoA, pode fornecer novas estratégias para identificar e direcionar células tumorais.
Os microrganismos usam o ciclo de Krebs reverso
Além disso, microrganismos específicos, como Thiomicrospira denitrificans, Candidatus Arcobacter e Chlorobaculum tepidum, demonstraram utilizar o ciclo de Krebs reverso para converter dióxido de carbono em compostos de carbono. Esta descoberta desafia a compreensão anterior deste ciclo e aprofunda nosso conhecimento sobre sua origem e evolução.
Com o aprofundamento da pesquisa, a compreensão das pessoas sobre o ciclo de Krebs reverso continuará a se aprofundar, e é provável que promova o desenvolvimento da biotecnologia, novas energias e campos médicos. Afinal, quantos mais segredos sobre a vida o ciclo de Krebs reverso revelará?
