3 -3 Ciclo do ácido cítrico- a via central do metabolismo de biomoléculas

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Nesta webaula, o foco será o ciclo do ácido cítrico, a via metabólica em que convergem as vias catabólicas da
glicose, do ácido graxo, do corpo cetônico e do aminoácido. Além de discorrermos sobre as reações químicas do
ciclo do ácido cítrico e a formação de acetil-CoA, abordaremos o metabolismo dos aminoácidos; para isso,
consideraremos as reações de remoção do grupo amino para que o esqueleto carbônico do aminoácido seja um
intermediário do ciclo do ácido cítrico, piruvato ou corpo cetônico. Além disso, também estudaremos como esse
grupo amino, agora chamado de amônia, é eliminado do organismo na forma de ureia. E, como complemento a
todo esse conteúdo, falaremos sobre diabetes mellitus.
Digestão e absorção de lipídeos da alimentação
A digestão dos lipídeos ocorre de forma predominante no duodeno, sob a ação das enzimas pancreáticas, como
lipase pancreática, colesterol esterase e fosfolipase, bem como dos sais biliares.
Catabolismo dos aminoácidos e remoção do grupo amino dos
aminoácidos
A presença do grupo amino impede o metabolismo oxidativo do aminoácido para a produção de energia, por isso,
é necessário remover o grupo amino dos aminoácidos.
Acetil-CoA: importância e formação
Acetil-CoA é uma molécula constituída por 2 carbonos; produto das vias metabólicas oxidativas da glicose e do
ácido graxo. E a cetólise é a via catabólica dos corpos cetônicos para liberar as moléculas de acetil-CoA.
Aminoácido
Fonte: Shutterstock.
Bioquímica Aplicada à Saúde
Ciclo do ácido cítrico: a via central do metabolismo de biomoléculas
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05 - Texto
Em todos os tecidos, exceto o muscular esquelético, o grupo amino do aminoácido é transferido para o alfa-
cetoglutarato em uma reação catalisada pela aminotransferase, resultando na formação de um cetoácido e do
glutamato, respectivamente. Em seguida, a enzima glutamina-sintetase catalisa a transferência da amônia (grupo
amino livre) para o glutamato, formando a glutamina.
Nos músculos esqueléticos, o grupo amino é transferido do aminoácido para o alfa-cetoglutarato em uma reação
catalisada pela aminotransferase, resultando em cetoácido e glutamato, respectivamente; em seguida, ocorre a
transferência do grupo amino do glutamato para o piruvato em uma reação catalisada pela alanina
aminotransferase ou transaminase glutâmica-pirúvica (TGP), resultando na formação de alfa-cetoglutarato e de
alanina, respectivamente.
A glutamina e a alanina são os transportadores da amônia gerada no metabolismo dos aminoácidos via
corrente sanguínea para o fígado.
Os cetoácidos formados após a remoção do grupo amino dos aminoácidos entram nas vias metabólicas
produtoras de energia, como a gliconeogênese, cetogênese e o ciclo do ácido cítrico.
Os aminoácidos glicogênicos são aqueles que originam os intermediários do ciclo do ácido cítrico e o piruvato por
meio do catabolismo; já os aminoácidos cetogênicos são aqueles que originam corpos cetônicos por meio do
catabolismo.
Ciclo da ureia
No fígado, a amônia, um composto extremamente tóxico, é convertida em ureia, um composto menos tóxico, por
um conjunto de reações químicas citosólicas e mitocondriais, chamado de ciclo da ureia.
No citosol dos hepatócitos, a alanina transfere seu grupo amino para o alfa-cetoglutarato em uma reação
catalisada pela alanina aminotransferase, resultando na formação de piruvato e glutamato, respectivamente. 
Na mitocôndria dos hepatócitos, a glutamina libera um grupo amino, que passa a ser chamado de amônia, em
uma reação catalisada pela glutaminase, resultando na formação do glutamato.
Também na mitocôndria dos hepatócitos, o glutamato possui dois destinos: 
O primeiro é a liberação do grupo amino, agora chamado de amônia, em uma reação catalisada pelo
glutamato desidrogenase, resultando na formação do alfa-cetoglutarato.
O segundo é a transferência do seu grupo amino para o oxaloacetato em uma reação catalisada pela
aspartato aminotransferase ou transaminase glutâmica-oxalacética (TGO), resultando na formação do alfa-
cetoglutarato e do aspartato, respectivamente.
Reações de liberação de amônia pela alanina, glutamina e glutamato
A primeira parte do ciclo da ureia ocorre na mitocôndria dos hepatócitos. A primeira reação do ciclo da ureia
ocorre entre a amônia e o íon bicarbonato, catalisada pela carbamoil-fosfato-sintetase-I, resultando na formação
do carbamoil-fosfato. Em seguida, carbamoil-fosfato reage com a ornitina para a formação da citrulina em uma
reação catalisada pela ornitina-transcarbamoilase. A citrulina é transportada para o citosol para a segunda parte
do ciclo da ureia.
A citrulina reage com o aspartato para formação de arginino-succinato, que possui dois grupos amino: um
derivado da amônia livre na mitocôndria e o outro proveniente do aspartato. Em seguida, a arginino-succinato é
clivada em fumarato (um intermediário do ciclo do ácido cítrico) e arginina, e na última reação do ciclo da ureia, a
arginina, em uma reação catalisada pela arginase, é clivada, originando a ureia e a ornitina. 
A ureia remove duas amônias derivadas do metabolismo dos aminoácidos ao ser eliminada na urina. A ornitina é
reaproveitada para um novo ciclo da ureia.
Fonte: Digite aqui a fonte da imagem.
Esquema das reações químicas do ciclo da ureia
https://cm-kls-content.s3.amazonaws.com/DESEN_WEBAULA/BOOTSTRAP/img/img-illustracao-02.jpg
Fonte: elaborada pelo autor.
Ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs)
Esse ciclo é um conjunto de reações químicas que ocorre na matriz mitocondrial e corresponde à última etapa
oxidativa da glicose, ácido graxo, aminoácido e corpo cetônico.
As reações de oxidação do ciclo do ácido cítrico fornecem uma grande quantidade de elétrons. Esses elétrons são
transportados por NAD e FAD para a cadeia respiratória, sendo responsáveis pela produção da maior parte dos
ATPs do organismo.
O primeiro passo do ciclo é a reação entre acetil-CoA e o oxaloacetato, formando o citrato ou ácido cítrico, que,
em seguida, é convertido em isocitrato. O isocitrato é convertido em alfa-cetoglutarato, em uma reação de
descarboxilação oxidativa, que também resulta na formação de uma molécula de gás carbônico. Nessa reação
oxidativa, elétrons gerados são transferidos para NAD+ para a formação de NADH.
O alfa-cetoglutarato, em uma reação de descarboxilação oxidativa, é convertido em succinil-CoA e gás carbônico.
Os elétrons gerados nessa reação são transferidos para NAD+ para a formação de NADH; dessa maneira, os dois
carbonos do acetil-CoA são transformados em moléculas de gás carbônico durante o ciclo do ácido cítrico.
O succinil-CoA é convertido em succinato, gerando energia para formação de um GTP ou ATP. Em seguida, o
succinato é convertido em fumarato a partir de uma reação de oxidação que gera elétrons que são transferidos
para FAD+ para a formação de FADH2. Após isso, uma molécula de água é adicionada ao fumarato para a
formação de malato, que, por �m, na última reação, é convertido em oxaloacetato em uma reação oxidativa que
gera elétrons que são transferidos para NAD+ para a formação de NADH. Dessa maneira, o oxaloacetato é
regenerado e pode ser reaproveitado para um novo ciclo de ácido cítrico.
Esquema das reações químicas do ciclo do ácido cítrico
Fonte: elaborada pelo autor.
No �nal do ciclo do ácido cítrico, os produtos formados são:
Duas moléculas de gás carbônico
Uma molécula de ATP ou GTP
Três moléculas de NADH
Uma molécula de FADH2
Diabetes mellitus
O diabetes mellitus é um dos principais problemas de saúde no Brasil e no restante do mundo. Estima-se que haja
cerca de 400 milhões de pessoas com diabetes no mundo, sendo que, no Brasil, o número é em torno de 12
milhões, e a tendência é que esse número aumente com o passar do tempo, em decorrênciado envelhecimento e
do aumento da obesidade na população.
O diabetes mellitus é um grupo heterogêneo de distúrbios metabólicos que apresenta, em comum, a
hiperglicemia, que é decorrente de de�ciências na ação da insulina, na secreção da insulina ou em ambas. A
classi�cação proposta pela Organização Mundial da Saúde (OMS) considera os seguintes tipos de diabetes: tipo 1,
tipo 2, tipos especí�cos e gestacional. As duas primeiras têm maior importância clínica, em especial, a do tipo 2. 
A seguir, saiba mais sobre os tipos 1 e 2 de diabetes mellitus:
No diabetes mellitus tipo 2, presente em cerca de 90% dos casos de diabetes, ocorrem de�ciências na ação e na
secreção de insulina; a resistência à insulina e o defeito na função das células beta-pancreáticas são causadas
por uma interação de fatores genéticos e ambientais. Os principais fatores ambientais são o envelhecimento, as
dietas ricas em lipídeos, o sedentarismo e o aumento de peso (sobrepeso e obesidade).
Tipo 1 Tipo 2
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A hiperglicemia é consequência da de�ciência da ação e/ou da secreção de insulina, com isso, há menor
quantidade de GLUT-4 nas �bras musculares e adipócitos, o que reduz a capacidade de captação de glicose
plasmática por essas células. Além disso, temos a ação dos hormônios contrarregulatórios, como glucagon,
glicocorticoides e adrenalina, sobre o metabolismo da glicose e a lipólise, assim, temos o aumento da
gliconeogênese e da glicogenólise, bem como a resistência insulínica que reduz a utilização de glicose pelas
células. As consequências são a hiperglicemia e o aumento da concentração plasmática de ácidos graxos.
A hiperglicemia apresenta sérias consequências ao organismo, como aumento da frequência urinária
(poliúria), aumento da sede (polidipsia), risco de desidratação, fraqueza, boca seca (xerostomia) e o risco mais
grave: a cetoacidose. Devido à de�ciência da secreção da insulina e/ou aumento da resistência insulínica, as
�bras musculares captam menos glicose, o que acaba sendo compensado pelo aumento do uso dos ácidos
graxos. Devido a menor disponibilidade de glicose nas células, a síntese de novas moléculas de oxaloacetato
�ca prejudicada, pois o oxaloacetato é sintetizado a partir do piruvato, um produto da glicólise. Parte do
oxaloacetato presente nas células acaba sendo desviado para a gliconeogênese, com isso, as moléculas de
acetil-CoA, produzidas em grande quantidade, devido ao aumento da oxidação de ácidos graxos, não têm
como entrar no ciclo do ácido cítrico para o término do metabolismo oxidativo, dessa forma, as moléculas de
acetil-CoA são desviadas para outra via metabólica (a cetogênese), gerando uma grande quantidade de
corpos cetônicos.
O excesso de corpos cetônicos chega à corrente sanguínea, e como são ácidos, liberam prótons, o que reduz o pH
do sangue, provocando acidose metabólica. Sendo uma acidose provocada por corpos cetônicos em pacientes
diabéticos, a condição clínica é chamada de cetoacidose diabética, que ocorre, principalmente, em pacientes com
diabetes mellitus tipo 1, apesar de as pessoas com diabetes mellitus tipo 2 também poderem apresentar esse
quadro. 
Com a instalação do quadro de cetoacidose diabética, o paciente apresenta cetonúria (presença de corpos
cetônicos na urina), odor de acetona (corpo cetônico volátil) e acidemia.
Ao �nal desta webaula, esperamos que você tenha percebido a relação dos conteúdos apresentados com a
sua área de atuação. Destaque-se pro�ssionalmente buscando mais conhecimentos!
Pesquise mais
Para aprofundar mais os seus saberes, há excelentes livros de bioquímica disponíveis na Biblioteca Virtual:
Minha Biblioteca. 
Sugerimos o livro Princípios de bioquímica de Lehninger. Você pode estudar os Capítulos 16 (Ciclo do ácido
cítrico) e 18 (Oxidação de aminoácidos e produção de ureia). 
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. 
Caso você pre�ra um livro com mais ilustrações e esquemas, sugerimos Bioquímica ilustrada, bem como a
leitura dos Capítulos 9 (Ciclo do ácido cítrico) e 19 (Aminoácidos: destino do nitrogênio). 
FERRIER, D. R. Bioquímica ilustrada. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2019. 
Expanda ainda mais os seus horizontes com a leitura de artigos cientí�cos relacionados aos conceitos
desenvolvidos nesta webaula, como: 
DAMIANI, D. et al. Encefalopatias: etiologia, �siopatologia e manuseio clínico de algumas das principais
formas de apresentação da doença. Revista Brasileira de Clínica Médica, São Paulo, v. 11, n. 1, p. 67-74,
jan./mar. 2013. 
Trata-se de um artigo que aborda os vários tipos de encefalopatias, incluindo a hepática, que é decorrente da
incapacidade do órgão em transformar a amônia em ureia.
                                                                                                                                                  
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