Ciclo do Ácido Cítrico

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O Ciclo do Ácido Cítrico 
(Ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou Ciclo de Krebs) 
A respiração celular ocorre em três estágios: 
1. Oxidação dos 
compostos orgânicos 
2. 
Oxidação 
do acetil-
CoA 
3. Fosforilação 
oxidativa 
A produção de acetato 
Nos organismos aeróbicos, a glicose e outros açúcares, 
ácidos graxos e a maioria dos aminoácidos são oxidados 
a CO2 e H2O. Entretanto, para entrar no ciclo do ácido 
cítrico, seus esqueletos carbônicos precisam ser degradados 
até o grupo acetil do acetil-CoA, a forma na qual o ciclo 
recebe a maior parte de seu combustível. O piruvato é 
oxidado para liberar acetil-CoA e CO2 por um complexo de 
3 enzimas: o complexo da piruvato desidrogenase, 
 localizado na mitocôndria das células eucarióticas 
 e no citosol das procarióticas. 
 
O piruvato é 
transportado do 
citosol para o interior 
da mitocôndria 
através de uma 
proteína 
transportadora 
(simporte de 
piruvato-H+) 
A reação global catalisada pelo complexo da piruvato desidrogenase. 
Descarboxilação oxidativa: um processo irreversível de 
oxidação no qual o grupo carboxila é removido do 
piruvato na forma de uma molécula de CO2 e os 2 
carbonos remanescentes tornam-se o grupo acetil do 
acetil-CoA. 
Cede um íon 
hidreto com seus 2 
elétrons para a 
cadeia respiratória 
O complexo da piruvato desidrogenase requer 
5 coenzimas ou cofatores: 
Tiamina pirofosfato (TPP) 
FAD 
NAD 
Coenzima A 
Lipoato 
Transportadores de elétrons 
Descarboxilação do 
piruvato até 
acetaldeído 
O grupo reativo tiol é 
crítico para o seu papel 
como transportadora 
de grupos acila 
(tioésteres) 
O complexo da piruvato desidrogenase possui 3 
enzimas distintas: 
Piruvato 
desidrogenase (E1) 
 Diidrolipoil 
transacetilase (E2) 
Diidrolipoil 
desidrogenase (E3) 
 
 
E2 E3 E1 
S 
S 
TPP FAD 
A tiamina (vitamina B1) não é sintetizada nem armazenada 
em quantidades significativas pelos tecidos da maioria dos 
vertebrados. 
Deve estar na 
dieta 
BERIBÉRI 
Doença que resulta da deficiência dietética 
de tiamina caracterizada pela perda parcial 
de funções neurais. Dor, paralisia e atrofia 
dos membros inferiores, falência cardíaca 
e edema fazem parte do quadro. 
Deficiência de 
tiamina 
Incapacidade 
de oxidar o 
piruvato 
Cérebro: obtém toda a 
sua energia pela 
oxidação aeróbica da 
glicose 
BERIBÉRI 
Populações que se alimentam de arroz branco (polido) ou indivíduos que 
ingerem grandes quantidades de bebidas alcoólicas. 
Reações do Ciclo do Ácido Cítrico 
Em cada volta 
entra um grupo 
acetil (acetil-CoA) e 
saem duas 
moléculas de CO2. 
Uma molécula de 
oxalacetato é 
empregada para 
formar citrato, mas 
após uma série de 
reações esta 
molécula é 
regenerada. Quatro 
dos oito passos 
são oxidações e a 
energia liberada é 
conservada na 
forma de NADH e 
FADH2. 
O Ciclo do Ácido Cítrico possui oito passos 
 Formação do citrato 
É reciclada para formar 
outra molécula de acetil-
CoA na descarboxilação 
de outra molécula de 
piruvato 
 Formação do isocitrato via cis-aconitato 
É um ácido 
tricarboxílico 
que não se 
dissocia do 
sítio ativo 
desidratação hidratação 
 Oxidação do isocitrato à -cetoglutarato 
e CO2 
Descarboxilaçã
o oxidativa 
 Oxidação do -cetoglutarato a succinil-
CoA e CO2 
Descarboxilaçã
o oxidativa 
Carreador do 
grupo succinil 
A energia de oxidação do -cetoglutarato é conservada pela 
formação de uma ligação tioéster do succinil-CoA. O complexo da 
-cetoglutarato desidrogenase é muito semelhante ao complexo da 
piruvato desidrogenase. 
 Conversão do succinil-CoA em succinato 
Tem uma energia livre de hidrólise de 
sua ligação tioéster forte e negativa. 
A energia liberada no rompimento 
desta ligação é empregada para 
dirigir a síntese de ATP ou GTP. 
GTP + ADP GDP + ATP 
Nucleosídeo 
difosfato quinase 
O resultado final da atividade de 
qualquer isoenzima da succinil-CoA 
sintetase é a conservação de energia na 
forma de ATP. 
 Oxidação do succinato a fumarato 
Nos eucariotos, a succinato desidrogenase 
está firmemente ligada à membrana 
mitocondrial interna; nos procariotos ela é 
ligada a membrana plasmática. É a única 
enzima do ciclo do ácido cítrico ligada à 
membrana. 
O malonato, um análogo do succinato, é um 
potente inibidor competitivo da succinato 
desidrogenase, logo é um bloqueador do ciclo 
do ácido cítrico. 
 Hidratação do fumarato para produzir 
malato 
Esta enzima é altamente estereoespecífica; 
ela catalisa a hidratação da dupla ligação 
trans do fumarato, porém não é capaz 
de agir no maleato (isômero cis do fumarato) 
Na direção inversa, a fumarase é igualmente 
estereoespecífica: o D-malato não é um 
substrato. 
 A oxidação do malato a oxaloacetato 
O equilíbrio desta reação está muito deslocado para a esquerda 
sob as condições termodinâmicas padrão. Entretanto, nas células 
intactas, o oxaloacetato é continuamente removido pela reação da 
citrato sintase que é altamente exergônica. Isso conserva a 
concentração de oxaloacetato na célula em valores extremamente 
pequenos (10-6M), deslocando a reação na direção de formação de 
oxaloacetato. 
Produtos de uma volta do ciclo do ácido cítrico 
Cada volta do ciclo 
do ácido cítrico 
produz três NADH 
e um FADH2, bem 
como um GTP (ou 
um ATP). Dois CO2 
são produzidos nas 
reações de 
descarboxilação 
oxidativa. 
Os 2 átomos de C que aparecem 
com CO2 não são os mesmos 2C 
que entraram no ciclo na forma de 
grupo acetil; são necessárias 
várias voltas no ciclo para que 
isso aconteça.