Ciclo de Krebs

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Ciclo do Ácido CítricoCiclo do Ácido Cítrico
Professora: Fernanda Patti Nakamoto
Bioquímica
Relembrando...
Glicólise ou 
Via Glicolítica
Fermentação 
Lática
Fermentação 
Alcoólica
Lática
Via Aeróbia
Via Glicolítica Aeróbia 
(em presença de O2)
• Fase aeróbia do catabolismo: RESPIRAÇÃO CELULAR
• Maioria das células eucarióticas e muitas bactérias que vivem em 
condições aeróbias: oxidação completa dos seus combustíveis condições aeróbias: oxidação completa dos seus combustíveis 
orgânicos até CO2 e H2O.
PIRUVATO CO2 + H2O
Os 3 estágios da 
Respiração Celular:
Respiração Celular – Estágio 1
Os esqueletos carbônicos devem ser degradados até o grupo acetil 
do acetil-CoA para que possam entrar no ciclo do ácido cítrico
TPP, lipoato, FAD
Piruvato Acetil-CoA
Complexo da Piruvato Desidrogenase 
(E1 + E2 + E3)
TPP, lipoato, FAD
Reação irreversível: o CO2 não pode ser religado ao acetil-CoA para 
produzir piruvato
Complexo Piruvato Desidrogenase
Constituído por:
3 enzimas
E1: Piruvato desidrogenase; E2: Diidrolipoil trasacetilase; E3: diidrolipoil 
desidrogenase
5 coenzimas ou grupos prostéticos
Tiamina pirofosfato (TPP); Flavina adenosina dinucleotídeo (FAD); 
coenzima A (CoA), nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e lipoato.
4 vitaminas (requeridas na nutrição humana)
Tiamina (no TPP); riboflavina (no FAD); niacina (no NAD) e pantoteno 
(na CoA)
Complexo Piruvato Desidrogenase
Complexo Piruvato Desidrogenase
Deficiência de tiamina (B1) na alimentação
• Não há conversão de piruvato em acetil-CoA
• Beribéri: perda parcial de funções neurais
- Populações que têm o arroz branco (polido, sem casca) - Populações que têm o arroz branco (polido, sem casca) 
como base da alimentação
- Ingestão habitual de grandes quantidades de álcool 
(não contém nutrientes) – calorias “vazias”
Elevado nível de piruvato no sangue indica falha em 
sua oxidação por uma dessas causas.
Complexo Piruvato Desidrogenase
FAD – vitamina B2 (leites, carnes, verduras)
Coenzima A – ácido pantotênico (gema de ovo, rim, fígado e 
leveduras)leveduras)
NAD – niacina (carnes magras, brancas, levedo de cerveja, 
amendoim)
Lipoato – ácido lipóico (pode ser sintetizado pelo organismo)
Ciclo do Ácido Cítrico
• Ciclo dos ácidos tricarboxílicos
• Ciclo de Krebs (Sir Hans Krebs)
• Papel central nos mecanismos metabólicos de obtenção de 
energiaenergia
• Alguns de seus intermediários são empregados como 
precursores biossintéticos de uma variedade de 
substâncias.
• Ocorre no interior das mitocôndrias
• Constituído por 8 reações sucessivas
Ciclo do Ácido Cítrico
Reação 1: Formação de citrato
• Condensação de acetil-CoA com oxaloacetato
• Enzima citrato sintase
• Reciclagem da CoA-SH
Ciclo do Ácido Cítrico
Reação 2: Formação do isocitrato via cis-aconitato
• Transformação de citrato em isocitrato
• Enzima aconitase
Ciclo do Ácido Cítrico
Reação 3: Oxidação do isocitrato a α-cetoglutarato e CO2
• Descarboxilação oxidativa do isocitrato para 
formar α-cetoglutarato e CO2
• Enzima isocitrato desidrogenase
• NAD+ ou NADP+ como receptores de elétrons
Ciclo do Ácido Cítrico
Reação 4: Oxidação do α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2
• Descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato para 
formar succinil-CoA e CO2
• Complexo da α-cetoglutarato desidrogenase
• NAD+ como receptor de elétrons
• CoA como carreador do grupo succinil
Ciclo do Ácido Cítrico
Reação 5: Conversão do succinil-CoA em succinato
• Hidrólise da ligação tioéster do succinil-CoA
• Enzima succinil-CoA sintase
• Liberação de energia para ligação de anidrido 
fosfórico no ATP ou GTP
Ciclo do Ácido Cítrico
Reação 6: Oxidação do succinato a fumarato
• Enzima succinato desidrogenase
• FAD como aceptor de hidrogênio
• Malonato: inibidor competitivo da enzima
bloqueador do Ciclo de Krebs
Ciclo do Ácido Cítrico
Reação 7: Hidratação do fumarato para produzir malato
• Enzima fumarase
Ciclo do Ácido Cítrico
Reação 8: Oxidação do malato a oxaloacetato
• Enzima L-malato desidrogenase
• NAD+ como receptor de elétrons
Ciclo do Ácido Cítrico
Conservação de energia no Ciclo
Balanço:
1 volta completa no ciclo
• grupo acetil (2 C) + oxaloacetato (4 C)
• perda de 2 C por eliminação de CO2 por oxidação
• energia conservada na redução de 3 NAD+ e um FAD e síntese de 1 ATP
• regeneração de 1 oxaloacetato
Elétrons encaminhados para a 
cadeia respiratória – fornecem 
grande número de moléculas de 
ATP durante a fosforilação 
oxidativaRelembrando o balanço da glicólise:
• geração de 2 moléculas de piruvato a partir de 
uma de glicose rende 2 ATP e 2 NADH
No próximo passo teremos geração de 2,5 ATP por NADH e 1,5 ATP por FADHNo próximo passo teremos geração de 2,5 ATP por NADH e 1,5 ATP por FADH22
Outras funções do Ciclo do Ácido Cítrico
• Oxidação do acetato
• Centro do metabolismo intermediário
Ex.: oxaloacetato e α-cetoglutarato são 
produzidos a partir de aspartato e 
glutamato na degradação de proteínas; 
ao contrário, podem ser retirados do ao contrário, podem ser retirados do 
ciclo para serem empregados como 
precursores de diversas vias 
biossintéticas
• Alguns microorganismos anaeróbios 
modernos usam um ciclo do ácido 
cítrico incompleto como fonte de 
precursores de biossínteses (não 
possuem a α-cetoglutarato 
desidrogenase) → Fermentação
Outras funções do Ciclo do Ácido Cítrico
• Via anfibólica: serve tanto para processos catabólicos quanto anabólicos
• Fornece precursores para muitas vias biossintéticas
3
1 – Transaminação
12
3
4
2 – Transaminação
3 – Gliconeogênese
4 – Biossíntese
• Piruvato como 
precursor de 
intermediários
Regulação do Ciclo do Ácido Cítrico
• Evitar superprodução 
desperdiçadora de intermediários
• Quatro níveis de regulação:
- Conversão do piruvato em 
acetil-CoA (complexo da piruvato 
desidrogenase)desidrogenase)
- Entrada de acetil-CoA no ciclo 
(citrato sintase)
- Conversão de isocitrato em α-
cetoglutarato (isocitrato 
desidrogenase)
- Conversão do α-cetoglutarato 
em succinil-CoA (α-cetoglutarato 
desidrogenase)
Regulação do Ciclo do Ácido Cítrico
• Citrato sintase: disponibilidade 
de acetil-CoA e oxalacetato
• Desidrogenases: inibidas pelo 
acúmulo de NADH + H+ (relação 
[NADH] / [NAD+] elevada
• ↑ [NADH] / [NAD+]: ↓ • ↑ [NADH] / [NAD+]: ↓ 
[oxalacetato]
• Acúmulo de produtos
• Ca2+: sinalização para a 
contração muscular e demanda 
de ATP
Aplicações industriais do citrato
• Emprego do ácido cítrico como um dos ingredientes dos refrigerantes 
para conferir um sabor ácido ou frutado.
• Plastificador e espumante na manufatura de algumas resinas
• Mordente para dar brilho às cores dos tecidos
• Antioxidante para preservar o aroma dos alimentos
• Funciona como quelante de íons metálicos: plantas o 
liberam no solo para que não ocorra absorção do metal 
pelo vegetal
• O Al3+ é tóxico para muitas plantas: quando o pH do 
solo é menor que 5 o Al3+ torna-se solúvel e pode ser 
absorvido pelas raízes das plantas
• Regiões tropicais – redução das safras de milho.