Ciclo de krebs

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6/6/2014
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Profa. Dra. Daniela L. Ambrósio
Ciclo do Ácido CítricoCiclo do Ácido Cítrico
Ciclo do Ácido Tricarboxílico ou Ciclo de KrebsCiclo do Ácido Tricarboxílico ou Ciclo de Krebs
6/6/2014
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Respiração celular: processo molecular por
meio do qual as células consomem O2 e
produzem CO2 - 3 fases
Fase 1: moléculas combustíveis (glicose, AGs e
aas) são oxidados a produzirem acetil-coenzima
A (acetil-CoA)
Fase 2: acetil-CoA entra no ciclo do ác. cítrico,
sendo oxidado a CO2, sendo a energia
conservada na forma de NADH e FADH2
Fase 3: as coenzimas reduzidas são oxidadas,
doando prótons (H+) e e-. Os e- são transferidos
ao O2 na cadeia respiratória. A energia liberada
é conservada na forma de ATP (fosforilação
oxidativa).
PRODUÇÃO DO ACETIL-CoA
- PDH: complexo multienzimático (múltiplas cópias de 3 enzimas), com a
participação de 5 cofatores (TPP, FAD, Co-A, NAD e lipoato)
- O piruvato é oxidado a acetil-CoA e CO2 pelo complexo da piruvato-
desidrogenase (PDH) – reação irreversível
- PDH: presente na mitocôndria das células eucarióticas e no citosol de
bactérias, portanto a oxidação do piruvato só ocorre após a sua entrada
na mitocôndria
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- Ocorre a descarboxilação oxidativa, onde um CO2 é removido do piruvato
e os 2C remanescentes são convertidos ao grupo acetil da acetil-CoA
- O NADH formado nessa reação doa o íon
hidreto (:H-) para a cadeia respiratória
- O acetil-CoA pode ser formado de CHs,
lipídeos e aas
- Grande parte do acetil-CoA é oxidado a CO2
e H2O, o excesso pode ser utilizado na
biossíntese de ácidos graxos, colesterol e
corpos cetônicos
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CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
- Também chamado de ciclo de Krebs ou ciclo do ácido tricarboxílico
- O ciclo inicia com a condensação do acetil-CoA com o oxaloacetato para
formar o citrato e termina com a regeneração do oxalacetato
- As enzimas responsáveis pelo ciclo estão
presentes na mitocôndria (matriz mitocondrial)
- Apenas 7% da energia da glicose é liberada na glicólise, o restante é
liberado na cadeia respiratória
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
(8 etapas)
1.Acetil-CoA doa grupo 
acetil ao oxalacetato 
(4C), formando o citrato 
(6C)
2.Formação de isocitrato 
via isomerização cis-
aconitato
Fe2+
Fe2+
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3.Oxidação (NADH) e 
descarboxilação do 
isocitrato a α-cetoglutarato
Mn2+
4.descarboxilação oxidativa 
do α-cetoglutarato a 
succinil-CoA e CO2 – NAD+
e o acceptor de e- e o CoA 
transporta o grupo succinil
5.Conversão de succinil-
CoA em succinato e 
produção de GTP, que 
transfere o grupo rico em 
energia ao ATP
GTP + ADP GDP + ATP
Nucleosideo-difosfato-
quinase (Mg+)
6.Oxidação do succinato a 
fumarato – 2 átomos de H 
são removidos e 
transferidos ao FAD
7.Hidratação do fumarato a 
malato
8.Oxidação do malato ao 
oxalacetato (NADH)
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- Embora seja produzido somente 1 ATP por rodada, as 4 etapas do ciclo
abastecem a cadeia respiratória via NADH e FADH2, levando a formação de
ATP na fosforilação oxidativa
EnergiaEnergia dasdas oxidaçõesoxidações
3 NADH
1 FADH2
1 ATP ou GTP
Via anfibólica : serve tanto para processos catabólicos e anabólicos
- Além do 
catabolismo 
oxidativo (CHs, AGs 
e aas), o ciclo 
fornece precursores 
para várias vias 
biossintéticas (aas, 
nts, glicose, 
transportadores de 
O2 e e-, AGs, 
hormônios) 
- Reações anapleróticas: reações de reposição quando há a utilização de
um intermediário (em vermelho) – concentrações constantes
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- Em condições normais, a glicólise e o 
ciclo do acido cítrico estão integrados –
qtd de glicose metabolizada suficiente 
para suprir o ciclo (ATP, NADH e citrato)
- conversão do piruvato a acetil-
CoA e a entrada no acetil-CoA no 
ciclo
- reações de isocitrato-
desidrogenase e α-
cetoglutarato-
desidrogenase
Regulação do ciclo do 
acido cítrico
FOSFORILAÇÃOFOSFORILAÇÃO
OXIDATIVAOXIDATIVA
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- A fosforilação oxidativa é o ápice da produção de energia nos organismos
aeróbios
- A degradação de CHs, gorduras e aas convergem para este estágio final da
respiração celular, produzindo ATP
- Nos eucariotos, a fosforilação oxidativa ocorre nas mitocôndrias e
envolve a redução de O2 a H2O com e- doados pela NADH e FADH2
- A membrana mitocondrial externa
é permeável a moléculas pequenas
e íons (porinas) e a membrana
interna é impermeável, sendo o
transporte de moléculas feito
somente por transportadores
específicos (translocases)
- A membrana interna aloja os
componentes da cadeia respiratória
e a ATP-sintase
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- A fosforilação oxidativa se inicia pela entrada de e- na cadeia respiratória
presentes nos aceptores de e-, NAD+ ou FAD
- O NADH não pode atravessar a membrana interna da mitocôndria, mas os e-
são transportados através dela indiretamente
- A cadeia respiratória mitocondrial consiste de uma série de carregadores
que agem sequencialmente, sendo a maioria deles proteínas integrais com
grupos prostéticos capazes de aceitar ou doar um ou 2 elétrons
- 3 tipos de transferências:
1) Transferência direta de e-, como na redução de Fe3+ a Fe2+
2) Transferência na forma de um átomo de H (H+ + e-)
3) Transferência como íon hidreto (:H-), que tem 2 e-
- Em adição ao NAD+ e FAD, outras 3 moléculas carregadoras de e-
funcionam na cadeia respiratória: quinona hidrofóbica (ubiquinona),
citocromos e proteínas ferro-enxofre
1) NAD (nicotinamida-nucleotideos)
- Recebem os e- das reações de desidrogenases e os transportam para
reoxidação
A
H
H
+
N
H
R
C
O
NH2 A +
N
R
C
O
NH2
HH
Substrato
reduzido
Substrato
oxidado
NAD+ NADH + H+
Moléculas carregadoras de elétrons
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2) Flavoproteínas (FAD e FMN)
- Proteínas que apresentam as coenzimas flavínicas (FAD e FMN) como
grupo prostético
FMNH2
N
N N
NH
H
H3C
H3C
H
O
O
CH2
C
C
OH
OH
C OHH
CH2OPO3
H
H
H
H
+
FMN
H
H
N
N N
NH
H
H3C
H3C
H
O
O
CH2
C
C
OH
OH
C OHH
CH2OPO3
H++NADH
3) Ubiquinona
- Aceptor de e- do complexo Fe-S, também chamada de coenzima Q (CoQ)
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4) Proteínas ferro-enxofre
- O Fe não esta presente no heme, mas encontra-se em associação com
átomos de S inorgânico ou com átomos de S dos resíduos de Cys na
proteína
- A transferência de e- se da pela oxidação ou redução do Fe do aglomerado
Fe-S
5) Citocromo
- As mitocôndrias contem 3 classes de citocromos:
a, b e c (espectros de absorção de luz diferentes)
- Proteínas conjugadas transportadoras de e- que apresentam uma porfirina
ligada ao Fe como grupo prostético – forte absorção de luz visível
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- Na reação global da cadeia respiratória mitocondrial, os e- se movem do
NADH, succinato ou outro doador primário de e-, através de flavoproteínas,
ubiquinona, proteínas Fe-S e citocromos e, finalmente, ao O2
- Os e- são transportados da CoQ (ubiquinona) para citocromo b, cit c1, cit c,
cit a e cit a3
- Os carregadores de e- da cadeia respiratória são organizados em complexos
(I a IV) inseridos na membrana mitocondrial interna
Complexo I: NADH-desidrogenase (NADH a ubiquinona)
Complexo II: Succinato-desidrogenase (succinato a ubiquinona)
Complexo III: Citocromo c-oxidorredutase (ubiquinona para citocromo c)
Complexo IV: Citocromo-oxidase (citocromo c para O2)
Complexo I
NADH desidrogenase (NADH-Coenzima-Q 
redutase)
Espaço intermembranoso
NADH + H+ NAD
Q
Fe-S
FMN
4 H+
- Transferência de um íon hidreto do NADH e um H+ da matriz para a
ubiquinona (CoQ) e de 4 prótons da matriz para o espaço intermembrana
Fosforilação oxidativa
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Complexo II
Succinato desidrogenase
NADH + H+NAD Succinato Fumarato
Q
Fe-S
FMN
4 H+
Fe-S
FAD
- Os e- são transferidos do sitio de ligação do succinato a FAD, em seguida,
aos 3 centros Fe-S e, finalmente, a CoQ (QH2)
Espaço intermembranoso
Complexo III
CoQ – citocromo c-redutase
NADH + H+ NAD Succinato
Fumarato 
Q
Fe-S
FMN
Cit c
4 H+ 4 H+
Cit c1
Fe-S
Cit bFe-S
FAD
- Transferência de e- do ubiquinol (QH2) para o citocromo c, com o transporte
de prótons (4H+) da matriz para o espaço intermembrana
Espaço intermembranoso
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Complexo IV
Citocromo-oxidase
NADH + H+ NAD Succinato Fumarato ½O2 + 2H+ H2O
Q
Fe-S
FMN
Cit c
4 H+ 4 H+ 2 H+
Cit c1
Fe-S
Cit b
Cit a
Cit a3FADFe-S
Cit b
2e-
- Os e- do citocromo c são carregados para o oxigênio molecular, reduzindo-o
a H2O
Espaço intermembranoso
Inibidores da cadeia respiratória
- Rotenona (substância vegetal tóxica utilizada em inseticidas), amital
(barbitúrico) e piericidina (antibiótico) – inibição do fluxo de e- dos centros
Fe-S do complexo I para a ubiquinona
- Antimicina A (antibiótico)
- Cianeto (CN-), monóxido de carbono (CO) e ácido sulfídrico (H2S)
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Modelo quimiosmótico
SÍNTESE DE ATP
- A diferença de potencial químico e elétrico impulsiona a síntese de ATP, a
medida que os prótons fluem passivamente de volta a matriz (poro associado
a ATP-sintase – força próton-motriz)
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1 NADH = 2,5 ATP
1 FADH2 = 1,5 ATP
Produção total de ATP pela oxidação completa de glicose