CONTEUDO 5 Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido cítrico

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Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido cítrico 
 O Ciclo de Krebs é também conhecido como ciclo do ácido cítrico. 
 O ciclo de Krebs é definido como uma sequência cíclica de reações por meio das quais as 
moléculas de acetil-CoA, (provenientes do catabolismo do carboidrato, lipídeos e proteínas), 
são completamente oxidadas até CO2, com a liberação de átomos de hidrogênio para a 
produção de energia nas cadeias respiratórias. 
 Este processo aeróbico, que ocorre na matriz mitocondrial, é o mais eficiente para a 
produção de energia. 
 Embora o ciclo de Krebs produza diretamente apenas 1 ATP (1 GTP = 1 ATP), ele contribui 
para a formação de grande parte do ATP produzido pela célula, pois a energia da oxidação da 
acetil-CoA é conservada sob forma de coenzimas reduzidas (NADH e FADH2) que 
posteriormente serão usada para síntese se ATP. 
 A oxidação das coenzimas é obrigatoriamente feita pela cadeia de transporte de elétrons 
(cadeia respiratória) e, portanto, o ciclo de Krebs, assim como a conversão de piruvato a 
acetil-CoA, só pode funcionar em condições aeróbicas ao contrário da via glicolítica ( 
glicólise) que pode funcionar em condições anaeróbicas. 
 
 
 
 
Formação do Acetil-CoA 
 
Em condições aeróbicas, o piruvato (substância produzida durante a quebra da molécula da 
glicose) é convertido a acetil-CoA através de uma enzima específica chamada complexo 
piruvato desidrogenase. 
 O piruvato que está no citossol entra na mitocôndria, através de uma translocase específica 
, e é transformado em acetil-CoA, conectando, portanto a via glicolítica (ou glicólise) ao ciclo 
de Krebs. 
 
Regulação de Ciclo de Krebs: 
 
 As enzimas abaixo são moduladas (ativadas ou inibidas) pela disponibilidade celular de 
algumas substâncias. 
A enzima citrato sintase é inibida pelo ATP, NADH, succiil – CoA 
A isocitrato desidrogenase é ativada pelo ADP e inibida pelo ATP e NADH 
A a-cetoglutarato desidrogenase é inibida pelo ATP, NADH, GTP e succinil-CoA 
 Cadeia Respiratória: 
Introdução: 
Os processos da vida requerem que as moléculas consumidas na dieta sejam quebradas para 
que se possa extrair energia delas, e para fornecer “matéria prima” para a síntese 
(produção) de novas moléculas. 
Para o processo de obtenção de energia, são necessários uma série de reações em que 
doadores de elétrons transferem energia para aceptores de elétrons. As reações de oxidação 
– redução são fundamentais para a obtenção de energia de moléculas como por exemplo 
energia obtida através da glicose. Os principais transportadores de elétrons são o NADH 
(dinucleotídeo denicotinamida adenina) e o FADH2 (flavina adenina dinucleotídio). 
Na reações que participam o NAD+ e o FAD (que estão na forma oxidada, ou seja, ainda não 
receberam os prótons (H+) e elétrons (e-), recebem os prótons e elétrons do substrato 
gerando o NADH + H e o FADH2. 
Quando o NADH + H perde dois elétrons e 2 prótons ele volta a formar o NAD+ e o 
FADH2 quando perde dois elétrons e 2 prótons ele volta a formar o FAD . 
 
É a energia química do ATP a que será diretamente usada para promover os processos 
biológicos que consomem energia. 
 Em resumo, para que a energia derivada da oxidação dos alimentos possa ser aproveitada 
pelas células, ela deve estar sob a forma de ATP. 
 
 
 ADP + Pi → ATP 
 
 Cadeia Respiratória ou Cadeia de Transporte de elétrons e Fosforilação Oxidativa 
 
Cadeia Respiratória ou Cadeia de Transporte de elétrons e Fosforilação Oxidativa pode ser 
definida como um conjunto de substâncias transportadoras de prótons e elétrons localizados 
na mitocôndria (na membrana interna da mitocôndria), que permitem a combinação do 
hidrogênio, liberado dos compostos orgânicos, com o oxigênio respiratório resultando em 
água (H2O) e liberando energia (ATP). 
O metabolismo aeróbico é uma maneira altamente eficiente de uma organismo extrair 
energia dos nutrientes. Em células eucarióticas, todos os processos aeróbicos (ex: ciclo de 
Krebs) ocorrem na mitocôndria; já os processos anaeróbicos, como a glicólise ocorre no 
citosol das células. 
As moléculas de NADH + H e FADH2 que foram gerados durante a glicólise (via glicolítica) e 
ciclo de Krebs, transferem seus elétrons para o oxigênio molecular (O2), através de uma 
série de reações conhecida como Cadeia Respiratória ou Cadeia de Transporte de 
elétrons.Tais moléculas (NADH + H e FADH2) são oxidadas até a NAD+ e FAD, que podem 
ser utilizadas novamente em várias vias metabólicas. 
A série de reações da Cadeia de Transporte de elétrons está esquematizada na figura a 
seguir. 
Os elétrons presentes no NADH são transferidos para o Complexo I, do ComplexoI vai para a 
coenzima Q, depois para o Complexo III, Citocromo c, Complexo IV e finalmente para o 
oxigênio (O2), como pode ser observado abaixo. 
 Os elétrons presentes no FADH2 e outros substratos tem a entrada pelo complexo II, e são 
transferidos para coenzima Q, depois para o Complexo III, Citocromo C, Complexo IV e 
finalmente para o oxigênio (O2). 
 Durante o transporte de elétrons na cadeia respiratória, há um bombeamento de prótons 
(H+) no espaço entre a membrana interna e a membrana externa da mitocôndria, chamado 
espaço intermembranas, criando um gradiente de prótons, que será utilizado na síntese do 
ATP (Fosforilação oxidativa). 
Os transportadores de elétrons são agrupados em 4 complexos, e sem fazer parte dos 
complexos, aparecem ainda dois componentes da cadeia de transporte de elétrons: a 
coenzima Q (CoQ) que conecta os complexos I e II ao complexo III, e o citocromo c, que 
conecta o complexo III ao IV. 
 
Nome dos componentes da Cadeia de Transporte de elétrons: 
Complexo I ⇒ (NADH-CoQ redutase) 
Complexo II ⇒ (Succinato-CoQ redutase) 
CoQ ⇒ (coenzima Q) 
Complexo III ⇒ (CoQ-citocromo c redutase) 
Citocromo c 
Complexo IV ⇒ (citocromo c oxidase) 
 
Fosforilação Oxidativa: 
 
 
A energia liberada pela oxidação dos nutrientes é usada pelo organismo sob a forma de 
energia química do ATP. A produção de ATP na mitocôndria é o resultado da fosforilação 
oxidativa, na qual o ADP é fosforilado, obtendo-se o ATP. As reações da cadeia de transporte 
de elétrons estão intimamente relacionadas à fosforilação oxidativa (síntese do ATP). 
A operação da cadeia de transporte de elétrons produz um bombeamento de prótons (H+) 
no espaço entre a membrana interna e a membrana externa da mitocôndria, chamado 
espaço intermembranas, criando um gradiente de prótons 
Um ponto importante é que para cada NADH são gerados 3 ATP e para cada FADH2 são 
gerados 2 ATP. 
 
Inibidores da cadeia de transporte de elétrons: 
Há drogas capazes de atuar especificamente sobre um dos complexos da cadeia de 
transporte de elétrons, impedindo o prosseguimento da transferência de elétrons. O 
resultado desta ação inibitória é a paralisação do transporte de elétrons e das vias 
metabólicas que dependem da cadeia. Deste modo em instantes, todos os componentes da 
cadeia estarão parados, sem o transporte de elétrons, não se forma também o gradiente de 
prótons e, consequentemente, não há a síntese de ATP. Estas drogas são, portanto, 
potencialmente letais pois, bloqueiam o transporte de elétrons (não formando água) e a 
síntese de ATP. 
Alguns exemplos de inibidores de cadeia respiratória: 
 
 
 
Desacopladores da cadeia respiratória. 
 Algumas substâncias são capazes de dissociar o transporte de elétrons da fosforilação 
oxidativa; estas substâncias são chamadas de desacopladores. Os compostos conhecidos 
como desacopladores inibem a fosforilação do ADP, ou seja, não há a síntese do ATP a partir 
do ADP + Pi, sem, contudo afetar o transporte de elétrons. Um exemplo bem conhecido de 
um desacoplador é o DNP (2,4 dinitrofenol).Vários antibióticos como a valinomicina e a 
gramicidina A, também são desacopladores. 
 O DNP pode atravessar a membrana plasmática da mitocondria e se associar aos prótons 
(H+) no espaço intermembrana da mitocôndria, liberando-o na matriz mitocondrial, 
impedindo assim a formação do gradiente de prótons, que seria usado para a síntese do ATP, 
portanto esta droga não impede o transporte de elétrons, mas impede a formação do ATP. 
 Em resumo, quando o processo de oxidação da mitocôndria está operando normalmente, 
o transporte de elétrons do NADH ou FADH2 até o oxigênio (O2) resulta na formação de H2O 
e ATP. Quando um desacoplador está presente, o oxigênio é reduzido à água (H2O), mas 
não há a síntese do ATP. Se o desacoplador for removido a síntese do ATP associada a cadeia 
de transporte de elétrons recomeçará.