Ciclo do ácido cítrico

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CICLO DO ÁCIDO 
CÍTRICO
Prof Dra Naiara Stefanello
PRODUÇÃO DA ACETIL-COA
Se localizando...
Na presença de O2, a célula prossegue 
para a respiração celular. Então o piruvato
é convertido em acetato ativado na forma 
de acetil Coa.
Outras fontes de acetil-Coa além do 
piruvado são utilizados para a geração de 
energia. Ácidos graxos e aminoácidos.
NÃO ESQUEÇAM: Não é somente a 
glicose que está ligada a geração de ATP.
SÍNTESE DE ACETIL-COA
- DESCARBOXILAÇÃO
OXIDATIVA
um processo de oxidação irreversível no qual o grupo 
carboxil é removido do piruvato na forma de uma 
molécula de CO2, e os dois carbonos remanescentes 
são convertidos ao grupo acetil da acetil-CoA.
Mitocôndria
Complexo da piruvato desidrogenase – 3 enzimas e 5 
coenzimas
Quatro vitaminas diferentes essenciais à nutrição 
humana são componentes vitais desse sistema: tiamina 
(no TPP), riboflavina (no FAD), niacina (no NAD) e 
pantotenato (na CoA).
Coenzima A e o lipoato
Se ligar e transferir os 
grupos acila
Os grupos SH participam de reações 
de oxido-redução.
Três enzimas
O complexo da PDH isolado de mamíferos apresenta um 
diâmetro de cerca de 50 nm – mais de cinco vezes o 
tamanho de um ribossomo inteiro e grande o suficiente 
para ser visto por microscopia eletrônica. Complexo multienzimático
Canalização do substrato
1) CO2 já é produzido 
na primeira reação. 
CH3CO se liga ao TPP
Etapa 
limitante
Hidroxietil é oxidado a 
acetato. A –S-S- é 
reduzido quando o 
acetato se liga.
A CoA-SH se liga ao acetato liberando 
a acetil-CoA e o lipoil reduzido.
A E3 só tem 
função na 
oxidação do 
lipoil. Acão da E2 
novamente
4 e 5 são a oxidação 
do lipoil e transf. Dos 
ₑ para o FAD e NAD
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
Oxidação da Acetil-CoA
Não ocorre nenhuma remoção líquida 
de oxaloacetato; teoricamente, uma 
molécula de oxaloacetato pode 
participar da oxidação de um número 
infinito de grupos acetil, e, na verdade, o 
oxaloacetato está presente nas células 
em concentrações muito baixas. 
Quatro das oito etapas deste processo 
são oxidações, nas quais a energia da 
oxidação é conservada de maneira 
muito eficiente na forma das coenzimas 
reduzidas NADH e FADH2
Mitocôndria
1) Formação do citrato
A CoA liberada nessa 
reação é reciclada 
para participar da
descarboxilação
oxidativa de outra 
molécula de piruvato
pelo complexo PDH. 
Ponto de regulação 
– enzima 
irreversível.
Condensação
2) Formação de isocitrato
Intermediário
Adiciona e remove água 
somente para a síntese 
de um isômero.
Por ser uma reação reversível, 
pode ocorrer nos dois sentidos. 
Mas ocorre para a formação do 
isocitrato pq ele é rapidamente 
consumido.
OBS: Por essa enzima apresentar um 
centro Ferro-enxofre, ela pode perder esse 
centro qdo os níveis de Fe reduzem.
3) Oxidação do Isocitrato a α-cetoglutarato e CO2
DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA
Ponto de regulação 
– enzima 
irreversível.
4) Oxidação do α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2
DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA
Ponto de regulação 
– enzima 
irreversível.
Transportar o succinil.
Similar a 
enzima da 
PDA
5) Conversão de succinil-CoA a succinato
Ligação Tioester de alta 
energia. (▲G< -36
kJ/mol)
Sintese de ATP a nível 
de substrato.
6) Oxidação do succinato a fumarato
Ligada a membrana 
mitocondrial, tb é uma 
proteína Fe-S.
Está ligado 
covalentemente a 
enzima.
Malonato é 
inibidor dessa 
enzima
7) Hidratação do fumarato a malato
8) Oxidação do malato a oxaloacetato
Rapidamente 
consumido por isso 
favorece a sua 
síntese.
A energia das oxidações do ciclo é conservada de
maneira eficiente
1) Um grupo acetil com dois carbonos 
entra no ciclo combinando-se com o 
oxaloacetato. Dois átomos de carbono 
saem do ciclo na forma de CO2 pela 
oxidação do isocitrato e do a-cetoglutarato.
2) A energia liberada por estas oxidações 
foi conservada pela redução de três NADH 
e um FAD e pela produção de um ATP ou 
GTP.
3) No final do ciclo, uma molécula de 
oxaloacetato foi regenerada.
Reações anfibólica – atua no catabolismo e anabolismo
 O Ciclo do ácido cítrico é o pivô 
do metabolismo;
 Sob determinadas 
circunstâncias metabólicas, 
intermediários são drenados do 
ciclo para serem utilizados como 
precursores em diferentes vias 
biossintéticas. 
 Produtos finais com quatro e 
cinco carbonos originários de
muitos processos catabólicos
são utilizados para alimentarem 
o ciclo e servirem como 
combustíveis. 
Reações anapleróticas
Conforme os intermediários do ciclo do ácido cítrico são removidos para servirem como 
precursores na biossíntese, eles são repostos por reações anapleróticas.
A 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
A oxidação do piruvato está em constante regulação em dois 
níveis
Descarboxilação oxidativa do 
piruvato a acetil CoA
Entrada da acetil CoA na via 
do CAC
COMPLEXO DA PIRUVATO 
DESIDROGENASE
CITRATO SINTASE
COMPLEXO DA PIRUVATO
DESIDROGENASE (PDH)
Essa enzima é desativada quando o combustível 
está disponível em grande quantidade, na forma 
de ácidos graxos e acetil-CoA.
PDH é ativada novamente quando a demanda de 
energia está alta e a célula necessita de um maior 
fluxo de acetil-CoA para o ciclo do ácido cítrico.
R
E
S
U
M
O
[ATP]/[ADP]
[NADH]/[NAD+]
PDH
PDH tem regulação por 
inibição covalente de 
proteínas
PDH PDH
PPP
Um resíduo de Ser específico em uma das duas subunidades E1.
Piruvato-
desidrogenase-cinase
Fosfoproteína-
fosfatase
inativa E1
ativa E1
▲ ATP
REGULAÇÃO CICLO DO ACIDO 
CITRICO
O ciclo do ácido cítrico é regulado nas 
três etapas exergônicas
Três fatores controlam a velocidade do fluxo no 
ciclo: 
1) Disponibilidade de substrato, (Citrato-sintase)
2) Inibição pelos produtos acumulados e,
3) Inibição alostérica por retroalimentação das 
enzimas que catalisam as etapas iniciais do 
ciclo.
↑↑↑↑ [NADH] inibe a isocitrato desidrogenase e a 
complexo da α-cetoglutarato-desidrogenase.
Succinil-CoA inibe a a-cetoglutarato-desidrogenase (e também 
a citrato-sintase); o citrato bloqueia a citrato-sintase; e o 
produto final, ATP, inibe a citrato-sintase e a isocitrato-
desidrogenase.
Questões
1) Duas das etapas da descarboxilação oxidativa do piruvato (etapas ➍ e ➎ na Figura 16-6) não 
envolvem nenhum dos três carbonos do piruvato, ainda que eles sejam essenciais para o 
funcionamento do complexo da PDH. Explique. 
2) Como você espera que a operação do ciclo do ácido cítrico responda a um rápido aumento da 
razão [NADH]/[NAD+] na matriz mitocondrial? Por quê? 
3) Nos tecidos animais, a taxa de conversão de piruvato a acetil-CoA é regulada pela razão entre o 
complexo da PDH ativo e fosforilado, e inativo e desfosforilado. Determine o que acontece com a 
velocidade desta reação quando uma preparação
de mitocôndrias de músculo de coelho contendo o complexo da PDH é tratada com (a) piruvato-
desidrogenase-cinase, ATP e NADH; (b) piruvato-desidrogenase-fosfatase e Ca 2+
4) Explique, dando exemplos, o significado da afirmação de que o ciclo do ácido cítrico é anfibólico. 
5) O oxaloacetato é formado na última etapa do ciclo do ácido cítrico pela oxidação do L-malato,dependente de NAD+. A síntese líquida de oxaloacetato a partir de acetil-CoA poderia ocorrer com 
o uso somente de enzimas e cofatores do ciclo do ácido cítrico, sem o esgotamento dos 
intermediários do ciclo? Explique. Como o oxaloacetato que é desviado do ciclo (para reações 
biossintéticas) é reposto? 
6) Como uma deficiência de riboflavina afetaria o funcionamento do ciclo do ácido 
cítrico? Explique sua resposta. 
7) De que forma o ciclo do ácido cítrico é regulado?
8) De que forma as altas concentrações de ácidos graxos inibem a complexo da 
piruvato desidrogenase?
Questões sobre síntese e degradação do glicogênio
1) A Vmáx da glicogênio-fosforilase do músculo esquelético é muito maior do que a Vmáx da mesma 
enzima do tecido hepático.
(a) Qual é a função fisiológica da glicogênio-fosforilase no músculo esquelético? E no tecido 
hepático?
(b) Por que a Vmáx da enzima do músculo precisa ser maior do que a da enzima do fígado? 
2) No tecido muscular, a taxa de conversão do glicogênio em glicose-6-fosfato é
determinada pela razão entre a fosforilase a (ativa) e a fosforilase b (menos ativa). Determine o 
que acontece à taxa de degradação do glicogênio se uma preparação de músculo contendo 
glicogênio-fosforilase for tratada com (a) fosforilase-cinase e ATP; (b) PP1; (c) adrenalina. 
3) Entre o seu jantar e o café da manhã, sua glicose sanguínea diminui e seu fígado torna-se um 
produtor de glicose em vez de consumidor. Descreva a base hormonal para essa troca, e explique 
como a mudança hormonal desencadeia a produção de glicose pelo fígado.
4) De que forma a glicose atua como efetor alosterico negativo para a glicogênio fosforilase?
5) Como a insulina atua na regulação da glicogênio sintase e na glicogênio fosforilase?