Ciclo do ácido cítrico

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Bioquímica II – L.M 
Ciclo do Ácido Cítrico 
• Ciclo de Krebs 
• Desempenha diversos papéis no metabolismo 
• É a via final para onde converge o metabolismo oxidativo de carboidratos, 
aminoácidos e ácido graxos 
• Essa oxidação fornece energia para o produção da maior parte do ATP na 
maioria dos animais 
• O ciclo ocorre totalmente na mitocôndria 
• Esse ciclo é uma via aeróbica, pois o O2, é necessário como aceptor final dos 
elétrons 
• O ciclo do ácido cítrico também fornece intermediários em diversas reações 
sinéticas importantes 
 
ESTÁGIOS DA RESPIRAÇÃO CELULAR 
 
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PRODUÇÃO DE ACETIL-COA 
❖ A entrada de uma acetil-CoA em uma volta do ciclo do ácido cítrico não leva à produção ou ao consumo efetivos 
de intermediários 
 GLICÓLISE: 
 
 
 OXIDAÇÃO DO PIRUVATO A ACETIL-COA E CO2: 
 
• O piruvato, produto final da glicólise aeróbica, deve ser transportado para dentro da mitocôndria antes que possa 
entrar no ciclo do ácido cítrico 
• Esse transporte é efetuado por um transportador específico 
• Uma vez na matriz, o piruvato é convertido em acetil-CoA pelo complexo da piruvato-desidrogenase, um complexo 
multienzimático 
 
COMPLEXO DA PIRUVATO-DESIDROGENASE (PDH) 
O complexo da piruvato-desidrogenase (PDH) é um agregado multimolecular que apresenta três enzimas: a piruvato-
desidrogenase (E1), a di-hidrolipoil-transacetilase (E2) e a di-hidrolipoil-desidrogenase (E3) 
Cada uma dessas enzimas catalisa uma parte da reação geral 
A associação física dessas enzimas une as reações na sequência apropriada, sem a liberação dos intermediários 
O complexo possui, ainda, duas enzimas reguladoras fortemente ligadas, a piruvato-desidrogenase-cinase e a 
piruvato-desidrogenase-fosfatase 
Regulação do complexo: as duas enzimas reguladoras que fazem parte do complexo e inativam a E1, alternadamente, 
por meio de modificação covalente; PDH-cinase inibe a E1; PDH-fosfatase ativa a E1; ATP, acetil-CoA e NADH inibe o 
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complexo da piruvato-desidrogenase; o aumento de piruvato excita a atividade da E1; a liberação de Ca+ estimula a 
piruvato-desidrogenase 
DEFICIÊNCIA DE PIRUVATO DESIDROGENASE (PDH) 
A deficiência no componente E1, do complexo da piruvato-desidrogenase é a causa bioquímica mais comum de 
acidose láctica congênita 
Resulta da incapacidade de converter piruvato em acetil-CoA, fazendo que o piruvato seja desviado para a reação de 
formação de ácido láctico, via lactato-desidrogenase 
Os sintomas são variáveis e incluem neurodegeneração, espasticidade muscular e, na forma que tem início no período 
neonatal, morte prematura 
O defeito co componente E1 é classificado como dominante ligado ao X 
A restrição de carboidratos na dieta e a suplementação com TPP podem reduzir os sintomas em alguns pacientes 
 
REAÇÕES DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
1. FORMAÇÃO DO CITRATO: CITRATO SINTASE 
− A condensação de acetil-CoA e oxalacetato para 
formar citrato é catalisada pela citrato-sintase 
− Apresenta equilíbrio bastante deslocado na 
direção da síntese de citrato, sendo irreversível 
− A disponibilidade de substrato e a quantidade de 
seu produto são meios de regular a atividade da 
citrato sintase 
− A ligação do OAA induz uma alteração 
conformacional na enzima, gerando um sítio de 
ligação para acetil-CoA 
− O citrato também inibe a fosfofrutocinase, a 
enzima que determina a velocidade da glicólise e ativa a acetil CoA-carboxilase 
 
2. FORMAÇÃO DO ISOCITRATO VIA CIS-ACONITATO: ACONITASE 
− O citrato é isomerado em isocitrato pela aconitase, uma proteína Fe-S 
− A aconitase é inibida por fluracetato, um composto utilizado como raticida 
 
3. OXIDAÇÃO DO ISOCITRATO A ALFA-CETOGLUTARATO: ISOCITRATO DESIDROGENASE 
− A isocitrato-desidrogenase catalisa a descarboxilação oxidativa irreversível do isocitrato 
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− Origina a primeira das três moléculas de NADH produzidas pelo ciclo 
− Primeira liberação de CO2 
− A enzima é ativada alostericamente por ADP e inibida por ATP e NADH 
 
4. OXIDAÇÃO DO ALFA-CETOGLUTARATO A SUCCINIL-COA E CO2: ALFA-CETOGLUTARATO 
DESIDROGENASE 
− A conversão de alfa-cetoglutarato em succinil-CoA é catalisada pelo complexo da alfa-cetoglutarato-
desidrogenase 
− A reação libera o segundo CO2 e produz o segundo NADH do ciclo 
− O equilíbrio da reação encontra-se deslocado no sentido da formação de succinil-CoA 
− O complexo é inibido por seus produtos, NADH e succinil-CoA e é ativado por Ca++ 
− Obs: o alfa-cetoglutarato é também produzido por desanimação oxidativa ou por transaminação, a partir do 
aminoácido glutamato 
 
5. CONVERSÃO DO SUCCINIL-COA A SUCCINATO: SUCCINIL-COA-SINTETASE 
− O succinil-CoA-sintetase cliva a ligação tio éster de alta energia da succinil-CoA 
− A reação produz GTP 
 
6. OXIDAÇÃO DO SUCCINATO A FUMARATO: SUCCINATO-DESIDROGENASE 
− O succinato é oxidado a fumarato pela succinato-desidrogenase 
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− A coenzima FAD é reduzida a FADH2 
 
7. HIDRATAÇÃO DO FUMARATO A MALATO: FUMARASE 
− O fumarato é hidratado, resultando em malato, em um reação livremente reversível, catalisada pela fumarase 
(ou fumarato-hidrase) 
 
8. OXIDAÇÃO DO MALATO A OXALACETATO: MALATO-DESIDROGENASE 
− Oxidação do malato a oxalacetato pela malato-desidrogenase 
− Produz o terceiro e último NADH do ciclo de Krebs 
− Apesar do ΔGº ser positivo, a reação anda no sentido da formação de OAA, pela reação ser altamente 
exoergônica da citrato-sintase 
 
PRODUTOS DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
➢ Embora o ciclo gere diretamente somente um ATP por rodada, as quatros etapas de oxidação, via NADH e FADH2, 
levam à formação de um grande número de moléculas de ATP durante a fosforilação oxidativa 
➢ Quando ambas as moléculas de piruvato são oxidadas a 6 CO2 via complexo da piruvato-desidrogenase e ciclo do 
ácido cítrico, e os elétrons são transferidos ao O2 via fosforilação oxidativa, 32 ATPs são obtidos por molécula de 
glicose 
 
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Na fosforilação oxidativa: 
 1NADH gera 2,5 ATP 
 1FADH2 gera 1,5 ATP 
 
 
 
 
 
 
 
 
RENDIMENTO DA OXIDAÇÃO DA GLICOSE 
 
PAPEL DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO NO ANABOLISMO 
• Em organismos aeróbicos o ciclo do ácido cítrico é uma via anfibólica, ou seja, que serve a processos 
catabólicos e anabólicos 
• O ciclo fornece precursores para muitas vias de biossíntese, por meio das reações que serviram a esse mesmo 
propósito 
• Alfa-cetoglutarato e o OAA podem ser, por exemplo, os precursores dos aminoácidos aspartato e glutamato 
por simples transaminação 
• Por meio do aspartato e do glutamato, os carbonos do OAA e alfa-cetoglutarato podem ser, então, utilizados 
para a síntese de outros aminoácidos ou para a síntese de nucleotídeos de purinas e pirimidinas 
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• Succinil-CoA é um intermediário central para a síntese do anel porfirínico dos grupos heme, que agem como 
transportadores de oxigênio transportadores de elétrons 
 
REAÇÕES ANAPLERÓTICAS: repõem os intermediários do ciclo de Krebs 
❖ Conforme os intermediários do ciclo do ácido cítrico são removidos para servirem como precursores na 
biossíntese, eles são repostos por reações anapleróticas há um equilíbrio dinâmico nas reações que desviam os 
intermediários a outras vias e os repõem, de modo que as concentrações dos intermediários do ciclo do ácido 
cítrico permaneçam quase constantes. 
❖ Reação anaplerótica mais importante no fígado e nos rins de mamíferos é a carboxilação reversível do piruvato 
pelo CO2 para a formação de oxaloacetato, catalisada pela piruvato-carboxilase. Quando o ciclo do ácido cítrico 
está deficiente em oxaloacetato ou qualquer outro intermediário, o piruvato é carboxilado para produzir mais 
oxaloacetato 
REGULAÇÃO DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
Em contraste com a glicólise, que é regulada 
principalmente pela fosfofrutocinase, o ciclo do ácido 
cítrico é controlado pela regulação de diversas 
atividades enzimáticasAs mais importantes dessas enzimas reguladas são 
aquelas que catalisam reações com ΔG altamente 
negativo: a citrato- sintase, a isocitrato desidrogenase 
e o complexo da a-cetoglutarato-desidrogenase. 
Os equivalentes redutores necessários para a 
fosforilação oxidativa são produzidos pelo complexo da 
piruvato-desidrogenase e pelo ciclo do ácido cítrico, e 
ambos os processos são estimulados em resposta a um 
aumento na concentração de ADP 
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MUTAÇÃO DE ENZIMAS DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO E CÂNCER 
• Mutação no gene da fumarase: tumores no músculo 
liso (leiomas) e rins 
 
• Mutação no gene da succinato-desidrogenase: 
tumores da glândula suprarrenal (feocromocitomas) 
 
• Mutação da isocitrato-desidrogenase: tumores nas 
células da glia (gliomas)