Bioquímica II Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico

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CICLO DO ÁCIDO 
CÍTRICO
OU
CICLO DE KREBS
PROFª ROSE PARRA 
REVISANDO:
Coenzima A: é um beta aminoácido (β-alanina), encontrado 
na Vitamina ácido pantotênico, sendo uma parte 
importante da coenzima enzimática ( ela faz transferência 
de grupos acila). É complexa, consistindo de vários 
compostos pequenos, ligados entre si covalentemente.
Co-fatores: são substâncias não-proteicas que 
tomam parte das reações enzimáticas e são 
regeneradas para serem utilizadas em reações 
futuras.
Coenzimas: são uma mistura de compostos 
orgânicos, sendo que muitos deles são vitaminas ou 
estão metabolicamente relacionados a elas.
FAD: dinucleotídeo de flavina adenina – é um 
aceptor de elétrons importante e, a forma oxidada é 
FADH2 – reconhece explicitamente que prótons; 
além de elétrons, foram recebidos pelo FAD.
NAD+ : dinucleotídeo de nicotinamida adenina – é 
um aceptor de elétrons importante e, a forma 
oxidada é NADH + H+ - além dos elétrons prótons 
também foram recebidos.
GDP: difosfato de guanina – é fosforilada à GTP
(trifosfato de guanina). Quando envolve o GDP é 
equivalente à produção de ATP, uma vez que o 
grupo fosfato do GTP é transferido facilmente 
para ADP, formando GDP e ATP. O GTP difere-se 
do ATP somente na substituição de guanina por 
adenina.
O Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs é 
Anfibólico; ou seja; apresenta função tanto no 
Catabolismo (quebra, degradação); quanto no 
Anabolismo (síntese, formação).
Uma diferença entre a Glicólise e o Ciclo do Ácido 
Cítrico, é o local da célula onde tais vias ocorre:
• Procariotos – glicólise – no citosol
- ácido cítrico – membrana plasmática
• Eucariotos – glicólise – no citosol
- ácido cítrico – mitocôndria 
Reações do Ciclo de Krebs
Consistem em 8 reações; iniciando com o Acetil-CoA, advindo 
do Piruvato e tendo como produto final o Oxaloacetato
NaDH + H+.
- Etapa 1: Formação do Citrato (Reação de Condensação): é a 
reação do acetil-CoA e o oxaloacetato para formar citrato e 
CoA-SH. A, catalisada pela citrato sintase.
Obs.: a enzima citrato-sintase ( ela é chamada de enzima 
condensante; onde forma uma nova ligação carbono –
carbono) é alostérica; tanto o ATP como o NADH inibem a 
reação; assim como o succinil – CoA, que será formado mais à 
frente; e também pelo produto formado o citrato.
- Etapa 2: Isomerização: Através da enzima aconitase o 
citrato passa a isocitrato.
Obs.: 
- O citrato é um composto simétrico (aquiral); enquanto que 
o isocitrato é um composto assimétrico (quiral); onde pode 
ocorrer quatro isômeros; mas somente um é produzido 
nessa reação.
- A enzima aconitase requer um co-fator o íon Fe2+;
- Ocorre a produção de um intermediário o cis-aconitato; 
onde permanece ligado à enzima durante o decorrer da 
reação
- Etapa 3: Formação de α – Cetoglutarato e de CO2 –
Primeira Oxidação: Ocorre a descarboxilação
oxidativa do isocitrato a α-Cetoglutarato e dióxido 
de carbono; com auxílio da enzima isocitrato-
desidrogenase. A reação ocorre em duas etapas: 
- Primeiro: Isocitrato é oxidado a oxalossuccinato que 
permanece ligado à enzima ( é um intermediário);
- Segundo: O oxalossuccinato é descarboxilado, 
liberando o dióxido de carbono e o α-Cetoglutarato. 
Obs.: 
Essa é a primeira a partir das reações nos quais o NADH é produzida;
Cada NADH produzido resultará em 2,5ATPs nas fases posteriores do 
metabolismo aeróbico; como haverá dois NADH; equivale a cinco 
ATPs, para cada molécula de glicose original;
Essa enzima é alostérica; ela é inibida por ATP e NADH e é ativada 
por ADP e NAD+; isso é frequentemente encontrado em reações 
catabólicas.
- Etapa 4: Formação de Succinil-CoA e de CO2 – Segunda 
Oxidação:
Ocorre uma nova oxidação, onde partiu-se de α-
Cetoglutarato e de CoA; forma-se o dióxido de carbono e 
succinil-CoA; com auxílio de um sistema multienzimático; 
chamado complexo α-Cetoglutarato – desidrogenase
(semelhante ao complexo da piruvato-desidrogenase).
Obs.: 
- Cada um desses sistemas consiste de três enzimas:
- TPP – pirofosfato de tiamina
- FAD – ácido lipóico (coenzima) e Mg2+ (co-fator)
- O sistema multienzimático é alostérica e é inibida 
por ATP, NADH e succinil-CoA;
- Mais uma molécula de CO2 foi produzida por 
descarboxilação oxidativa; somando-se um total de 
duas moléculas de CO2.
- Etapa 5: Formação de Succinato: com auxílio da 
enzima succinil-CoA-sintetase; a ligação tioéster do 
succinil-CoA é hidrolisada para produzir succinato e 
CoA-SH; e uma reação acoplada a essa é uma 
fosforilação de GDP a GTP (essa reação é 
endergônica).
Obs.:
- A reação requerida para a fosforilação do GDP a GTP é 
promovida pela hidrólise do succinil-CoA em 
succinato-CoA;
- A reação é ligeiramente exergônica (ΔGo = -3,3KJ.mol-1
= -0,8Kcal.mol-1 ), e com isso sua contribuição é 
pequena para a produção geral da energia pela 
mitocôndria;
- A enzima nucleosídeo-difosfato-quinase catalisa a 
transferência do grupo fosfato do GTP para ADP, 
gerando GDP e ATP.
Reação:
GTP + ADP GDP + ATP
- Esta reação é chamada de fosforilação em nível de 
substrato para distingui-la da reação de produção 
de ATP acoplada à cadeia transportadora de 
elétrons.
- A produção de ATP nessa reação é o único ponto 
do Ciclo Ácido Cítrico no qual a energia química na 
forma de ATP é disponibilizada para as células. 
Exceto para essa reação, a geração de ATP
característico do metabolismo aeróbico está 
associada à cadeia transportadora de elétrons; 
sendo que estima-se de 30 a 32 moléculas de ATPs; 
podendo ser obtidas pela oxidação de uma única 
molécula de glicose.
- Etapa 6: Formação do Fumarato – Oxidação ligada ao FAD: 
com auxílio da enzima succinato-desidrogenase (essa 
enzima é uma proteína integrante da membrana 
mitocondrial interna), o succinato é oxidado a fumarato. 
Como o FAD (em vez de NAD+) está ligado covalentemente 
à enzima, succinato-desidrogenase; ela é então chamada 
de flavoproteína, em função da presença do FAD, com a 
flavina como componente.
Obs.:
- E – FAD e E – FADH2 indicam que o aceptor de elétron 
está covalentemente ligado à enzima;
- O grupo FADH2, também transfere seus elétrons para a 
cadeia transportadora de elétrons e, eventualmente, para 
o oxigênio; resultando 1,5ATPs, em vez de 2,5ATPs, como 
é o caso do NADH;
- A enzima succinato-desidrogenase contém átomos de 
ferro, ela pode ser referida como proteína ferro-enxofre;
- A ligação dupla produzida por essa reação pode ter 
configurações trans e cis; sendo que trans corresponde o 
fumarato; enquanto o cis em malato; mas só a 
configuração trans é de fato produzida.
- Etapa 7: Formação de L-malato: a enzima fumarase
catalisa a reação; onde ocorre a hidratação e passa de 
fumarato à malato. Novamente, há uma 
esterioespecificidade na reação; o malato tem dois 
enantiômeros , L e D-malato; mas só o L-malato é 
produzido.
- Etapa 8: Regeneração do Oxaloacetato – Passo final da 
Oxidação: 
- Nesta etapa o malato é oxidado a oxaloacetato, e outra 
molécula de NAD+ é reduzida a NADH, sendo catalisada 
pela enzima malato-desidrogenase. O oxaloacetato
formado pde reagir subsequentemente com outra 
molécula de acetil-CoA, e começar outra volta do Ciclo.
Obs.:
- A oxidação do piruvato pelo complexo piruvato-
desidrogenase e pelo Ciclo do Ácido Cítrico produz três 
moléculas de CO2;
- Através da reações de oxidação, obtêm-se:
- 1 molécula de GDP é fosforilada a GTP;
- 1 molécula de FAD é reduzida a FADH2;
- 4 moléculas de NAD+ são reduzidas a NADH – Note que: 
das 4 moléculas de NADH produzidas, três são 
provenientes do Ciclo e uma da reação do complexo 
piruvato-desidrogenase;
- Não ocorre produção direta de ATP partindo-se de ADP no 
Ciclo, mas muitos surgirão em seguida nareoxidação do 
NADH e do FADH2.
Produtos de Uma volta no Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de 
Krebs
Reações:
- Complexo piruvato-desidrogenase:
Piruvato + CoA – SH + NAD+ acetil-CoA + NADH + CO2 + H+
Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs:
Acetil-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O 
2CO2 + CoA-SH + 3NADH + FADH2 + GTP
Reação Geral:
Piruvato + 4NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O 3CO2 + 
4NADH + FADH2 + GTP + 4H
+
Eventuais Produções de ATP por Piruvato
- 4NADH 10ATPs (2,5ATPs para cada NADH)
- 1FADH2 1,5ATPs (1,5ATPs para cada FADH2)
- 1GTP 1ATP
Total: 12,5 ATPs por piruvato ou 25ATPs por glicose
• Na Glicólise: 
2ATPs
2NADH 5ATPs
7ATPs
• No Ciclo de Krebs:
25ATPs
Então no Geral: 
7ATPs + 25ATPs = 32ATPs
Controle do Ciclo do 
Ácido Cítrico
Obs.: Esse controle é 
característico no 
metabolismo, onde reflete 
o modo pelo qual uma 
célula pode ajustar-se a 
um estado de atividade ou 
a um estado de repouso; 
ou seja; “desligar” ou 
“ligar” as enzimas 
responsáveis por reações 
oxidativas.
O Ciclo do Glioxilato: Uma Via 
Relacionada
- Em plantas e em algumas bactérias, com exceção 
dos animais, a acetil-CoA pode servir como o 
material inicial para a biossíntese de carboidratos.
- Duas enzimas são responsáveis pela capacidade de 
plantas e bactérias de produzir glicose a partir de 
ácidos graxos. A isocitrato-liase e a malato-sintase.
- Duas moléculas de acetil-CoA entram no Ciclo do 
Glioxilato, dando origem a uma molécula de malato
e, eventualmente, a uma molécula de oxaloacetato.
- A glicose pode ser produzida, por conseguinte, a 
partir do oxaloacetato, pela gliconeogênese.
Obs.: 
- Nas plantas, as organelas especializadas, chamadas de 
glioxissomos, são os sítios onde ocorre o Ciclo do 
Glioxilato;
- Essa Via é muito importante para sementes em 
germinação; pois; os ácidos graxos armazenados, são 
degradados à acetil-CoA, que pode entrar para o Ciclo 
do Ácido Cítrico e liberar energia, para o seu 
crescimento;
- O Ciclo do Ácido Cítrico e o Ciclo do Glioxilato, podem 
operar simultaneamente;
- Nas bactérias tem vias metabólicas que podem 
produzir todas as biomoléculas necessárias a partir da 
molécula mais simples.