Ciclo de krebs fosfolilação oxidativa

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Cadeia Respiratória 
CICLO DE KREBS 
DESTINOS DO PIRUVATO 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
 Sinônimos 
 Ciclo de Krebs 
 Ciclo dos ácidos tricarboxílicos 
 
 Visão geral do ciclo 
 É uma rota central para a recuperação de energia a 
partir de vários combustíveis metabólicos, 
incluindo carboidratos, ácidos graxos e 
aminóácidos, que são convertidos a acetil-CoA 
para a oxidação 
Além do papel na geração de energia, o ciclo do ácido cítrico também é fonte 
de unidades monoméricas para a biossíntese de carboidratos, lipídeos e 
aminoácidos não essenciais 
 O ciclo é uma série de 8 reações que 
oxidam os grupos acetil do Acetil-CoA, 
formando duas moléculas de CO2, de 
maneira que a energia livre liberada é 
conservada nos compostos reduzidos 
NADH e FADH2. 
 Uma volta completa reduz três moléculas 
de NADH, uma de FADH2, um composto 
de alta energia (GTP ou ATP) e 2 CO2. 
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H20 
2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + CoASH + GTP + 3H
+ 
Descarboxilação oxidativa do piruvato 
• Ocorre na matriz mitocondrial 
• Realizado pelo complexo enzimático piruvato-desidrogenase 
• Redução de uma NAD+ a NADH 
• Liberação de uma molécula de CO2 
• Incorporação de uma molécula de CoA livre 
• Reação irreversível 
 
 
Complexo Piruvato desidrogenase 
 Três enzimas: 
 Piruvato desidrogenase (E1) 
 Diidrolipoil-transacetilase (E2) 
 Diidrolipoil-desidrogenase (E3) 
 Cinco coenzimas: 
 TPP – Tiamina pirofosfato (Tiamina) 
 NAD – Nicotinamida adenina dinucleotídeo (Niacina) 
 Lipoamida 
 FAD – flavina adenina dinucleotídeo (Riboflavina) 
 Coenzima A (ácido pantotênico) 
1. Descarboxilação oxidativa do piruvato 
 A reação requer o co-fator pirofosfato de tiamina (TPP) ligado à enzima 
piruvato-desidrogenase (E1). 
 O TPP ataca o carbono da carbonila do piruvato e libera o CO2 deixando o 
grupo hidroxietil ligado ao TPP para formar o hidroxietil-TPP (HETTP) 
2. Transferência do grupo hidroxietil do HETPP para a 
diidrolipoil-transacetilase (E2) 
 O aceptor do hidroxietil é o grupo prostético lipoamida. A reação de transferência 
regenera o TPP da E1 e oxida o grupo hidroxietil a um grupo acetila 
3. Transferência do grupo acetila para a coenzima A, em 
reação catalisada pela diidrolipoil-desidrogenase 
4. Regeneração do complexo da piruvato-desidrogenase 
original. 
 O grupo diidrolipoato da E2 é reduzido pela flavina adenina dinucleotídeo (FAD) 
em presença de diidrolipoil-desidrogenase com a regeneração do lipoato 
5. A FADH2 é reoxidada pela transferência dos elétrons 
para o NAD+ para formar o NADH 
 O NADH transfere os elétrons para a cadeia mitocondrial transportadora de 
elétrons que está acoplada à síntese de 2,5 moléculas de ATP por meio da 
fosforilação oxidativa. 
CICLO DE KREBS 
• É o estágio final da oxidação dos combustíveis metabólicos 
• Os carbonos entram no ciclo na forma de grupos acetila derivados dos 
carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos – Acetil-Coa 
• A Acetil-Coa é oxidada em oito reações para formar duas moléculas de CO2 com a 
conservação de energia livre liberada em 3 NADH, 1 FADH2, GTP ou ATP 
• Além do papel na geração de energia, o ciclo do ácido cítrico também é fonte de 
unidades monoméricas para a biossíntese de carboidratos, lipídeos e aminoácidos 
não essenciais – CICLO ANFIBÓLICO 
• A reação líquida para o ciclo do ácido cítrico é: 
A oxidação de acetil−CoA é realizada pelo ciclo do ácido cítrico em oito reações 
sucessivas onde entra o grupo acetila (dois carbonos) e saem duas moléculas de 
CO2. 
ACETIL-COA 
2 CO2 , 
1 GTP (ATP), 
3 NADH , 
1 FADH2 
1ª reação: formação de citrato 
• É a condensação do acetil−CoA com o oxalacetato para formar citrato e CoA livre, em reação 
irreversível catalisada pela citrato−sintase. 
 
3ª reação: formação de α-cetoglutarato 
• Nesta etapa o isocitrato é oxidado a α−cetoglutarato pela enzima isocitrato-desidrogenase. 
• Junto à oxidação ocorre a perda simultânea de CO2 (remoção do grupo β-carboxílico). 
• A enzima necessita Mg2+ ou Mn2+ e é ativada pelo ADP e inibida pelo ATP e NADH. 
• A reação produz o primeiro CO2 e NADH do ciclo 
• O primeiro CO2 é componente do oxaloacetato e não da acetil-CoA 
4ª reação: oxidação e descarboxilação do α-cetoglutarato 
para formação de succinil-CoA, o segundo NADH e CO2 
• A conversão do α-cetoglutarato em succinil-CoA, é catalisada pelo complexo 
enzimático α-cetoglutarato-desidrogenase. 
5ª reação: formação de succinato 
• A succinil-CoA-sintetase acopla a clivagem da succinil-CoA de alta energia à síntese de 
um nucleosídeo trifosfato de alta energia: o GTP. 
A reação ocorre em três etapas: 
1. Formação do succinil-fosfato, um anidrido de alta energia 
GTP + ADP GDP + ATP 
GTP e ATP são interconvertidos por meio da ação da nucleosídeo difosfatoquinase 
O Ciclo do Ácido Cítrico 
 Até a quinta reação, o 
acetil foi completamente 
oxidado em duas 
moléculas de CO2 
 Dois NADH e um GTP 
foram gerados 
 Para completar o ciclo, o 
succinato deverá ser 
reconvertido a 
oxaloacetato 
6ª reação: Oxidação do succinato para formar fumarato e FADH2 
Bloqueio do Ciclo de Krebs 
• O succinato é oxidado a fumarato pela succinato-desidrogenase. 
• Essa enzima necessita de flavina adenina dinucleotídio (FAD) ligada covalentemente 
A succinato-desidrogenase é fortemente inibida competitivamente pelo 
malonato e ativada pelo ATP, fósforo inorgânico e succinato. O malonato é um 
inibidor desta reação podendo se ligar à succinato desidrogenase 
8ª reação: formação de oxaloacetato 
Reação catalisada pela enzima malato desidrogenase na presença de NAD+, 
havendo formação de NADH. 
 Anabolismo - Vários intermediários do ciclo servem como precursores 
em reações de biossíntese. 
 Anabolismo 
As concentrações dos intermediários têm de se manter constantes, 
caso contrário o ciclo não decorre normalmente. Como tal, os 
intermediários têm de ser repostos por outros compostos, através de 
reações anapleróticas. 
REGULAÇÃO DO CICLO DE KREBS 
Regulação 
A regulação faz-se a dois níveis: 
 
antes do início do ciclo, na conversão do 
piruvato em Acetil-CoA; 
 
 
durante o ciclo, nas 3 etapas exergônicas. 
 Regulação da conversão de piruvato em Acetil-CoA 
 
 Pode ser: 
 
 Alostérica 
 
 
 
 Covalente 
 
 
Positiva - presença de AMP, CoA, Ca2+, 
NAD+ 
Negativa – presença de ATP, ácidos graxos, 
NADH e Acetil-CoA 
Ação na presença de ATP sobre uma 
das subunidades da enzima E1 do 
complexo PDH 
 
Ocorre principalmente em 3 etapas 
consideradas limitantes: 
 
 Síntese do citrato; 
 Conversão do isocitrato em α-
cetoglutarato; 
 Conversão do α-cetoglutarato em 
succinil-CoA. 
 Também ocorre nas outras etapas, 
dependendo da concentração de 
substratos e de produtos finais 
 Anabolismo - Vários intermediários do ciclo servem como precursores 
em reações de biossíntese. 
Cadeia Transportadora de Elétrons 
• Sinônimo - Fosforilação Oxidativa 
• Nesta via acontece a transferência 
dos elétrons do NADH e do FADH2 
para o oxigênio e acoplado a esta 
transferência, ocorre a síntese do 
ATP. 
• Todo o processo depende de dois 
fatores, a energia livre obtida do 
transporte de elétrons e armazenada 
na forma de gradiente de íons 
hidrogênio e uma enzima 
transportadora denominada 
ATPsintase. 
 
• A transferência é realizada por quatro complexos protéicos, dos 
quais três são capazes de bombear os prótons da matriz 
mitocondrial para o espaço intermembranar. 
 
1. O NADH se liga ao complexo 
I etransfere seus elétrons 
para este complexo, 
iniciando a cadeia de 
transporte de elétrons. 
• Este complexo é um canal de 
prótons e bombeia 4 prótons 
para o espaço 
intermembranar e transfere 
elétrons para a ubiquinona 
(uma proteína inserida na 
membrana). 
2. A ubiniquona transfere os 
elétrons para o complexo III 
(bomba de prótons), que 
bombeia mais 2 prótons para o 
espaço intermembranar. 
 
3. Os elétrons são transportados 
pelo complexo III até o 
citocromo C (que só transfere 
elétrons) e deste para o 
complexo IV que além de ser 
uma bomba de prótons 
(bombeia 4 prótons) transfere 
elétrons para o oxigênio 
reduzindo-o até H2O. 
Desta maneira, a cada um NADH que inicia 
esta via, 10 prótons são bombeados para o 
espaço intermembranar. 
O FADH2 possui afinidade 
ao complexo II, que não é 
uma bomba de prótons, 
transfere seus elétrons 
para a ubiquinona e daí 
em diante tudo se repete. 
O FADH2 é responsável pelo 
bombeamento de 6 prótons para o 
espaço intermembranar. 
Estes prótons retornam através da 
ATP sintase e são responsáveis pela 
maior síntese de ATP que acontece na 
mitocôndria. Contando com os dois 
ATPs produzidos na via glicolítica têm-
se um total de 38 moléculas de ATP 
por molécula de glicose consumida.