BQI100ciclodoacidocitrico1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR
BQI 100 – BIOQUÍMICA FUNDAMENTAL
O Ciclo do Ácido Citrico
Catabolísmo de proteínas, ácidos graxos e 
carboidratos nos três estágios da respiração celular
Produção de acetil-CoA
Glicos
e
Amino-
ácidos
Ácidos 
graxos
Piruvato
complexo da 
piruvato
desidrogenase
Acetil-CoA
Catabolísmo de proteínas, ácidos graxos e 
carboidratos nos três estágios da respiração celular
Oxidação do Acetil-CoA Acetil-CoA
Carregadores de elétrons
Oxaloacetato Citrato
Ciclo do 
ácido 
cítrico
Reação geral catalisada pela piruvato desidrogenase
• 3 enzimas (complexo piruvato desidrogenase)
• 5 enzimas
complexo da piruvato desidrogenase
(E1 + E2 + E3)
Piruvato Acetil-CoA
Lipoato,
Piruvato entra na mitocôncdria via transportador;
É convertido em acetil-CoA pelo complexo da piruvato
desidrogenase na matriz mitocondrial;
Citosol
Piruvato
Acetil-CoA
Citrato
Oxaloacetato
Coenzima A = CoA
Coenzima AAcetil-CoA
Ácido pantotênico
Β-mercaptoetanol
atilamina
Grupo tiol
reativo
Adenina
3’-fosfoadenosina-difostato
Ribose 3’-
fosfato/
Ácido Lipóico
Cadeia polipeptídica de E2 
(diidrolipoiltransacetilase)
Forma 
acetilada
Àcido
lipóico
Forma 
reduzida
Forma 
oxidada
Resíduo 
de Lisina 
da E2 
Piruvato
Lipoilisina
oxidada
Lipoilisina
reduzida
Lipoilisina
oxidada
Descarboxilação oxidativa do piruvato para Acetil-
CoA pelo complexo piruvato desidrogenase
• E1 piruvato desidrogenase
• E2 diidrolipoil transacetilase
• E3 diidrolipoil desidrogenase
Reações do Ciclo de 
Krebs
Acetil-CoA
Citrato
Cis-aconitato
Isocitrato
α- cetoglutarato
Succinil-
CoA
Succinato
Fumarato
Malato
Ciclo do 
ácido 
cítrico
Oxaloacetato
1- condensação
2a- desidratação
2b- hidratação
3- descarboxilação
oxidativa
6- desidrogenação
4- descarboxilação
oxidativa
5- fosforilação a 
nível de substrato
7-hidratação
8- desidrogenação
Citrato
sintase
aconitase
Isocitrato
desidrogenase
Complexo da 
α-cetoglutarato
desidrogenase
Succinil-
CoA
sintetase
Succinato
desidrogenase
fumarase
Malato
desidrogenase
Reações do Ciclo 
de Krebs
1) FORMAÇÃO DO CITRATO:
citrato
sintase
Acetil-CoA Oxaloacetato Citrato
Citrato
sintase
Oxaloacetato Acetil-CoA Citrato
Citroil-CoA
Intermediário 
enol
2) FORMAÇÃO DO ISOCITRATO VIA cis-ACONITATO :
aconitase aconitase
Citrato Cis-aconitato Isocitrato
Reações do Ciclo 
de Krebs
3) OXIDAÇÃO DO ISOCITRATO À α-CETOGLUTARATO E CO2:
isocitrato
desidrogenase
Isocitrato α- cetoglutarato
Reações do Ciclo 
de Krebs
4) OXIDAÇÃO DO DO α-CETOGLUTARATO A SUCCINIL-CoA E CO2
complexo da 
α-cetoglutarado
desidrogenase
α- cetoglutarato Succinil-CoA
Reações do Ciclo 
de Krebs
5) CONVERSÃO DO SUCCINIL-CoA EM SUCCINATO:
succinil-CoA
sintetase
Succinil-CoA Succinato
Reações do Ciclo 
de Krebs
 Reação da succinil-CoA sintetase:
1. Um grupo fosforil ocupa o lugar da 
CoA quando o succinil-CoA se liga 
à enzima, formando o composto de 
alta energia;
2. O succinil fosfato cede seu grupo 
fosforil para um resíduo de His da 
enzima formando um derivado de 
alta energia;
3. O grupo fosforil é transferido desse 
resíduo de His para o GDP (ADP).
succinil-CoA
sintetase
Succinil-CoA
Succinato
fosfoenzima
Succinil
fosfato ligado 
a enzima
6) OXIDAÇÃO DO SUCCINATO A FUMARATO
Succinato desidrogenase
Succinato Fumarato
Reações do Ciclo 
de Krebs
7) HIDRATAÇÃO DO FUMARATO PARA PRODUZIR MALATO
fumarase
Fumarato L- Malato
Reações do Ciclo 
de Krebs
8) OXIDAÇÃO DO MALATO A OXALOACETATO
malato
desidrogenase
L- Malato Oxaloacetato
Reações do Ciclo 
de Krebs
Conservação de energia nas oxidações do Ciclo de 
Krebs
Ciclo do 
ácido cítricoMalato
Oxaloacetato
Fumarato
Succinato
Succinil-CoA
α- cetoglutarato
Isocitrato
Citrato
Acetil-CoA
3 NADH
1 FADH2
1 GTP (ATP)
2 CO2
Conservação de energia nas 
oxidações do Ciclo de Krebs
Glicose  Glicose-6-fosfato
Frutose-6-fosfato  Frutose-1,6-bifosfato
2 Gliceraldeído-3-fosfato  2 1,3-Bifosfogliccerato
2 1,3-Bifosfoglicerato  2 3-Fosfoglicerato
2 Fosfoenolpiruvato  2 Piruvato
2 Piruvato  2 Acetil-CoA
2 Isocitrato  2 α- cetoglutarato
2 α- cetoglutarato  2 Succinil-CoA
2 Succinil-CoA  2 Succinato
2 Succinato  2 Fumarato
2 Malato  2 Oxaloacetato
5
32
Intermediários do Ciclo de Krebs podem ser utilizados como 
precursores em muitas vias biossintéticas
Glicose
Serina
Glicina
Cisteín
a
Fenilal
anina
Tirosin
a
Triptofa
no
Ác
ido
s 
gra
xos
, 
est
eró
is
Aspartato
Asparagina
Pirimidinas
Porfinas, 
heme
Purinas
Glutamato
Gluta
mina
Prolin
a
Argin
ina
Pirivato
Citrato
Acetil-CoA
Malato
Oxaloacetato
Succinil-CoAPirivato
Ciclo de Krebs
α-cetoglutarato
Fosfoenolpiruvato
(PEP)
Pirivato
carboxilase
Enzima 
málica
PEP 
carboxilase
PEP carboxiquinlase
GlicGlicíídiosdios
LipLipíídiosdios
AminoAminoáácidoscidos
AcetilAcetil--CoACoA
AspartatoAspartato OxaloacetatoOxaloacetato
HistidinaHistidina
ProlinaProlina
HidroxiprolinaHidroxiprolina
ArgininaArginina
GlutamatoGlutamato --cetoglutaratocetoglutarato
IsoleucinaIsoleucina
MetioninaMetionina
ValinaValina
PropionatoPropionato
SuccinilSuccinil--CoACoA
TirosinaTirosina
FenilalaninaFenilalanina
FumaratoFumarato
Reações anapleróticas
A medida que os intermediários do ciclo são desviados p/ outras vias, eles são 
repostos por meio de muitas reações anapleróticas
Fígado e rim
Coração, músculo esquelético
Vegetais superiores, leveduras, bactérias
Largamente distribuída nos eucariotos e 
procariotos
Reação Tecido(s)/organismo(s)
Piruvato + HCO3 + ATP oxaloacetato + ADP + Pi
piruvato carboxilase
Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP oxaloacetato + GTP
PEP carboxiquinase
Fosfoenolpiruvato + HCO3 oxaloacetato + Pi
PEP carboxilase
Piruvato + HCO3 + NADH malato + NAD+
enzima málica
Regulação do Ciclo 
de Krebs
Pirivato
Acetil-CoA
Oxaloacetato
Malato
Succinil-CoA
Succinil-CoA, NADH
Succinil-CoA, NADH, citrato, ATP
Citrato
Isocitrato
α-cetoglutarato
Complexo piruvato
desidrogenage
Citrato
sintase
Isocitrato
desidrogenaseMalato
desidrogenase
Succinato
desidrogenase
α- cetoglutarato
desidrogenase
Ácidos graxos, NADH, 
ATP, Acetil-CoA
Ciclo do Glioxilato
 Os vertebrados NÃO conseguem converter ac graxos(acetato) em 
carboidratos
 A conversão do PEP em piruvato e do piruvato em acetil-CoA são muito 
exergônicas, sendo essencialmente irreversíveis;
 PEP pode ser convertido em oxaloacetato pela PEP carboxiquinase, porém:
2 acetil-CoA ≠ oxaloacetato
 Em muitos organismos não vertebrados (vegetais, e alguns 
microrganismos) o ciclo do glioxilato serve como mecanismo para 
converter acetato em carboidrato;
 O ciclo do glioxilato produz compostos com quatro átomos de carbono 
derivados do acetato;
 Clivagem do isocitrato catalisado 
pela isocitrato liase e não 
isocitrato desidrogenase;
 Envolve 2 moléculas de acetil-CoA
e síntese líquida de 1 molécula de 
succinato;
 O succinato pode ser convertido 
em oxaloacetato que pode ser 
convertido em PEP;
Ciclo do Glioxilato
(CK)
(CK)
(CK)
Acetil-CoA
Oxaloacetato
Malato
Isocitrato
GlioxalatoAcetil-CoA
Succinato
Malato desidrogenase
Citrato
sintase
Aconitase
Malato
sintas
e Isocitrato
liase
Ciclo do GLioxilato
citrato
 As enzimasdo ciclo do glioxilato
ficam em organelas denominadas 
glioxissomos;
 As isoenzimas são específicas da 
mitocôndria e do glioxissomos;
 Os glioxissomos se desenvolvem 
apenas em sementes ricas em 
lipídeos durante a germinação, antes 
que o vegetal tenha capacidade de 
sintetizar glicose por fotossíntese;
Glioxissomo
Glioxissomo Mitocondria
Corpos lipídicos
 As transformações enzimáticas dos ácidos 
graxos ocorrem em 3 compartimentos 
intracelulares: mitocôndrias, glioxissomos e 
citosol com intercâmbio contínuo de 
intermediários;
 AOA mitoc. → Asp → AOAgliox.;
 Succinatogliox. → succinatomitoc.
 4 vias distintas participam dessas 
conversões:
 Quebra dos ác.graxos em acetil-Coa
(glioxissomos);
 O cilco do glioxilato (glioxissomos);
 O ciclo do ácido cítrico (mitocôndrias);
 Gliconeogênese (citosol).
Aspartato
Relações entre 
os ciclos do 
glioxalato e do 
ácido cítrico:
Sacarose
Ciclo do 
GLioxilato
Acetil-CoA
Citrato
Ác. graxos
oxaloacetato
malato
Acetil-CoA isocitrato
succinato
Glioxiossomo
glioxalato
oxaloacetato
gliconeogênese
malatoCitosol
Malato
Oxaloacetato
citrato
Fumarato
Succinato
Ciclo de
Krebs
Mitocondria
Corpos lipídicos
trigliceróis
Ác. graxos
 O ciclo do ácido cítrico e o ciclo do glioxilato
são regulados de forma coordenada;
 È a regulação da isocitrato desidrogenase
que detemina a partilha do isocitrato entre os 
dois ciclos.
 O ciclo do glioxilato é importante nas 
sementes em germinação para 
transformação de reserva lipidica em 
glicose------celulose. Em bactérias que usam 
somente acetato como fonte de C.
Ciclo de
Krebs
Ciclo do 
GLioxilato
Acetil-CoA
Isocitrato
α-cetoglutaratoSuccinato, 
glicoxilato
Gliconeogênesis
Oxaloacetato
Isocitrato
liase Succinatodesidrogenase
Fosforilação
oxidativa
Glicose 
Aminoáicos, 
nucléotídeos
fosfatase
Proteína quinase
Intermediários do 
ciclo de Krebs e 
glicólise, AMP, ADP
Intermediários 
do ciclo de 
Krebs e 
glicólise, AMP, 
ADP