Aula 4 Ciclo de Krebs e Cadeia respiratória

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Ciclo de Krebs e Cadeia de Transporte de 
elétrons
Profa. Keny G. Tirapeli
Enfermagem e Fisioterapia
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O piruvato sofre uma descarboxilação (é
liberado CO2), e por uma oxidação, com
libertação de hidrogênio, formando a
acetil-CoA por associação à coenzima A.
CH3CO
Produção de Acetil-CoA
Nutrientes são oxidados e geram
Acetil-CoA (Glicólise, β-oxidação dos
lipídeos e oxidação dos aminoácidos)
Coenzimas (NAD e FAD) são
reduzidas  formando NADH e
FADH2  captam os elétrons e os
hidrogênios gerados na oxidação dos
nutrientes.
O Acetil-CoA é oxidado
totalmente à CO2 no ciclo de
Krebs
Transferência de elétrons e fosforilação
oxidativa
Coenzimas (NADH e FADH2) transferem
os elétrons para o O2 formando H2O e
armazenando a energia na forma de
ATP.
Este processo ocorre na cadeia
respiratória (transportadora de
elétrons) - fosforilação oxidativa
Ciclo de 
Krebs
Acetil-CoA
O que é Ciclo de Krebs?
• Ciclo do Ácido Cítrico/Ciclo de Krebs/Ciclo do Ácido Tricarboxílico
proposto em 1937 por Hans Krebs;
• Consiste em uma série de 8 reações que oxida oAcetil-CoA.
• Recebe este nome por causa do Citrato (produto da 1ª reação do ciclo)
• Ocorre na matriz mitocondrial  crucial para a respiração celular
• É uma via AERÓBIA, pois o O2 é necessário como um aceptor final de
elétrons utilizado nas reações de transporte de elétrons na cadeia
respiratória mitocondrial
– Ponto de integração importante do metabolismo:
– Rota central para recuperação de energia das
biomoléculas
Considerado o centro do metabolismo celular (por fazer a
oxidação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos)
Funções do ciclo de Krebs
• Oxidação final de carboidratos, aminoácidos e ácidos
graxos (faz a oxidação do produto final da Glicólise (piruvato)
com o objetivo de recuperar mais energia)
• Amplifica produção de energia
– Produzir coenzimas reduzidas (NADH e FADH2) que
fornecerão elétrons na cadeia de transporte de elétrons
• Reações características do ciclo de Krebs  reações
de desidrogenação  reações que removem os
hidrogênios e a energia associada a esses
hidrogênios e aos elétrons
Regeneração e precursor de outras biomoléculas
Características do Ciclo de Krebs
Alguns intermediários do ciclo são precursores da biossíntese de outros
compostos
Ex.: Oxaloacetato entra na via da gliconeogênese para formar glicose a partir
de compostos não glicídicos.
Produção de Acetil-CoA a partir do piruvato –
Etapa preparatória do ciclo de Krebs 
Reação chamada de DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA
DO PIRUVATO.
• Remoção irreversível de um CO2 do piruvato,
gerando o grupo acetil que se liga à coenzima A
(CoA), formando o Acetil-CoA;
• Reação catalisada pela enzima piruvato
desidrogenase
Glicólise
Oxidação do Acetil-CoA no ciclo de 
Krebs
Degradação de 
gorduras ou proteínasPiruvatoGlicólise
Ciclo de Krebs
Como são 2 Acetil-CoA
serão gerados: 
6 NADH e 2 FADH2
2 GTP
Produção de 12 ATP
Cada volta do
ciclo oxida 1
grupo acetil
para formar 2
CO2.
Acetil CoA
Vamos ver cada reação
Vamos ver cada reação
Formação de citrato
pela citrato sintase
reação irreversível;
Reações do ciclo de Krebs
 Formação de citrato pela citrato
sintase
 O grupo acetil (2C) é transferido
para o oxalacetato (4C) formando o
citrato (6C).
Reação exergônica 
libera energia
2 carbonos 4 carbonos 6 carbonos
Vamos ver cada reação
 A enzima aconitase catalisa a
isomerização da reação
removendo e adicionando
água ao cis-aconitato em
diferentes posições.
Reações do ciclo de Krebs
Reação endergônica 
 consome energia
6 carbonos 6 carbonos
Vamos ver cada reação
 Oxidação do isocitrato em α-
cetoglutarato e CO2.
 Reação de descarboxilação
oxidativa liberando o NADPH.
Reações do ciclo de Krebs
Reação exergônica 
libera energia
Redução das coenzimas 
armazena energia livre
6 Carbonos 5 Carbonos
Vamos ver cada reação
 Oxidação do α -cetoglutarato
em Succinil Co-A e CO2;
 Descarboxilação oxidativa pela
α-cetoglutarato desidrogenase
liberando NADH;
 Aceptor de elétrons: NADH.
Reações do ciclo de Krebs
5 Carbonos 4 Carbonos
Vamos ver cada reação
 O rompimento desta ligação libera
energia suficiente para a formação
de GTP
 Consumido nos processos
celulares que gastam energia
Reações do ciclo de Krebs
4 carbonos 4 carbonos
Vamos ver cada reação
Oxidação do succinato
em fumarato, liberando
FADH2;
Reações do ciclo de Krebs
4 carbonos 4 carbonos
Vamos ver cada reação
Hidratação do fumarato
em malato.
4 carbonos 4 carbonos
Reações do ciclo de Krebs
Vamos ver cada reação
 Oxidação do malato em
oxalacetato;
Reações do ciclo de Krebs
Oxaloacetato consumido na 1ª etapa é regenerado na nesta última etapa
Ciclo pode oxidar número ilimitado de grupos acetil
4 carbonos 4 carbonos
Regulação do Ciclo do Ácido Cítrico
citrato (C6)
oxaloaceato (C4)
a-cetoglutarato (C5)
succinil (C4)-CoA
Acetil-CoA
Piruvato (C3)
Malato (C4)
isocitrato (C6)
fumarato (C4)
ATP, acetil-CoA, NADH, ácidos graxos
AMP, CoA, NAD+, Ca2+
ATP, succinil-CoA, NADH, citrato
ADP
ADP, Ca2+
ATP
succinil-CoA, NADH
Ca2+
Complexo piruvato 
desidrogenase
Citrato Sintase
Isocitrato 
desidrogenase
Complexo a-cetoglutarato 
desidrogenase
INIBE
ATIVA
Resumo do ciclo de Krebs
• É uma via central do metabolismo no organismo;
• Utiliza vários combustíveis metabólicos;
– Glicose, aminoácidos, ácidos graxos.
• Ocorre na matriz mitocondrial;
• Ciclo com 8 passos;
• Regulado pelos seus substratos;
• Gera intermediários que participam da biossíntese de vários
compostos;
• É Anfibólico (Reações catabólicas e anabólicas).
• A maior parte da energia do ciclo de Krebs foi conservada na forma
de NADH e FADH2
NADH e FADH2 precisam liberar sua energia
armazenada seus elétrons e hidrogênio:
• Para que a energia nelas conservada seja
aproveitada pelas células para sintetizar ATP;
• As células aeróbias produzem a maior parte
do seu ATP pela oxidação das coenzimas
NADH e FADH2 pelo O2, através de uma cadeia
de transporte de elétrons
E depois do Ciclo de Krebs?
Cadeia respiratória
• Os elétrons são liberados das coenzimas NADH e FADH2 e
percorrem uma sequência de transportadores de membrana,
até atingir o oxigênio
• Enquanto os elétrons passam pelos transportadores, é
formado um gradiente de prótons (H+):
– Concentração de prótons diferente a cada lado da
membrana interna da mitocôndria (Bombas de prótons)
• Esse gradiente de prótons possui uma energia potencial
grande, que será utilizada para a síntese de ATP, por
fosforilação de ADP
– Fosforilação oxidativa (combinação de P com o ADP ATP
Cadeia de transporte de elétrons
• Os elétrons doados por substratos
oxidáveis à cadeia respiratória na
membrana mitocondrial interna, por
meio de NADH ou FADH2, são
transferidos ao O2 reduzindo-o a H2O
(respiração mitocondrial)
• A energia livre resultante é utilizada
para a síntese de ATP (fosforilação
oxidativa).
• Ocorre em todas as células do corpo
que tem mitocôndrias.
Organização dos transportadores da cadeia respiratória
5 complexos enzimáticos:
• Complexo I
• Complexo II
• Complexo III
• Complexo IV
– Complexo I a IV Parte da cadeia transportadora 
de elétrons
• Complexo V
– Fosforilação oxidativa Catalisa a síntese de ATP
Membrana interna 
da mitocôndria
Na cadeia respiratória, cada
complexo aceita ou doa elétrons,
que são trocados entre si por
carreadores de elétrons.
Parte da cadeia transportadora
de elétrons
Coenzima Q (CoQ) ou
ubiquinona ou Citocromo c:
Transportadores móveis que faz
a transferência de elétrons
Complexo I: NADH-CoQ Redutase ou 
NADH desidrogenase
• Primeira porta de entrada de
elétrons da cadeia transportadora;
• Recebe e transfere os elétrons do
NADH para a CoQ (Coenzima Q)
• 1ª bomba de prótons (H+):
– Transfere 4 prótons da matriz (onde
ocorre o ciclo de krebs) para o
espaço intermembranoso
Complexo II: Succinato-CoQ Redutase
Succinato-desidrogenase
• Segunda porta de entrada de
elétronsda cadeia transportadora
• Recebe e transfere os elétrons do
FADH2 para a CoQ
• Não funciona como bomba de
prótons (pouca energia)
– FADH2 forma menos ATP do que
NADH
Complexo III: CoQ-Citocromo c redutase
ou citocromo c redutase
• Transfere os elétrons da CoQ
para o citocromo c
• Segunda bomba de prótons:
– Transfere 4 H+ da matriz para o 
espaço intermembranoso
Complexo IV: Citocromo c Oxidase
• Transfere os elétrons do citocromo c
para o O2, o aceptor final de elétrons da
cadeia, que se combina com prótons,
formando H2O;
• Único transportador de elétrons direto
para o O2;
• Terceira e última bomba de prótons:
– Transfere 2 H+ da matriz para o espaço
intermembranoso
• Como o O2 é a molécula que se reduz
definitivamente, recebendo elétrons e
íons H+ da solução, formando água  A
célula necessita sempre receber
oxigênio, caso contrário a cadeia
respiratória cessa.
Complexo V: ATP-Sintase
• Sintetiza ATP, utilizando a
energia do gradiente de prótons
gerada na cadeia
transportadora de elétrons;
• Os prótons do espaço
intermembranoso retornam à
matriz mitocondrial, através de
um canal na ATP-sintase,
resultando na síntese de ATP,
por fosforilação oxidativa do
ADP
Envenenamento
Inseticida e pesticida. Ocorre
naturalmente nas raízes e talos
de várias plantas
Substância antibiótica produzida por espécies de
Streptomyces. Inibe a respiração mitocondrial e
pode esgotar os níveis celulares de ATP. A
antimicina A tem sido utilizada como fungicida,
inseticida e acaricida
Cianeto de potássio. Essa substância bloqueia a passagem dos
elétrons que estão saltando na cadeia respiratória pelo citocromo c
para o oxigênio. Assim, uma pessoa contaminada pelo cianeto pode
respirar desesperadamente, mas não conseguirá completar
a respiração celular e poderá morrer, pois suas células não
conseguirão produzir energia suficiente para mantê-las funcionando.
Capazes de bloquear o fluxo de elétrons, inibindo a síntese de ATP.
Bibliografia
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
CHAMPE, P. C.; HARVEY, R. A.; FERRIER, D. R. Bioquímica Ilustrada. 3 ed.
Porto Alegre: Artmed, 1996/2012. + Minha Biblioteca
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MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. 3 ed. Rio de Janeiro:
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2003/2007. + Minha Biblioteca
MURRAY, R. K. ET AL. Harper bioquímica. São Paulo: Atheneu, 1998/2002.
STRYER, L.; TYMOCZKO, J. L.; BERG, J. M. Bioquímica. 4 ed. Rio de Janeiro:
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MORAN, L. A. Bioquímica. 5 ed. São Paulo: Pearson, 2013. + Biblioteca Virtual
OUTRAS INDICAÇÕES:
CONN, E. E.; STUMPF, P. K. Introdução à bioquímica. 4 ed. São Paulo: Edgard
Blucher, 1980.
DEVLIN, T. M. Manual de bioquímica com correlações clínicas. 4 ed. São Paulo:
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BAYNES, J. W.; DOMINICZAK, M. H. Bioquímica médica. 3 ed. São Paulo:
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FERREIRA, C. P. et al. Bioquímica básica. São Paulo: MNP, 2000/2008.