12- Ciclo de Krebs e cadeia transportadora

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Respiração celular 
 
Ciclo de Krebs, cadeia transportadora de elétrons e 
fosforilação oxidativa 
 
 
Dra. Thaís Duarte Bifano 
Professora de Bioquímica 
 
 
Roteiro de Aula 
1. Ciclo de Krebs: 
Geração de 
coenzimas reduzidas 
como resultado da 
oxidação de 
carboidratos, lipídeos 
e proteínas. 
2. CTE: 
Reoxidação 
das coenzimas 
reduzidas na 
presença de 
O2. 
3.Fosforilação 
oxidativa 
acoplada ao 
transporte de 
elétrons. 
1ª Parte – Ciclo de Krebs 
Os três estágios da respiração celular 
 
Ciclo de 
Krebs 
Ou Ciclo do 
Ácido Cítrico 
Hans Adolf Krebs 
Prêmio Nobel em 1953 
Acetil-CoA Oxalacetato Citrato 
Citrato 
 sintase 
Reação 1 – Condensação 
Citrato cis-Aconitato Isocitrato 
aconitase aconitase 
Reação 2 – Isomerisação (desidratação e 
reidratação) 
Reação 3 – Descarboxilação oxidativa 
Isocitrato 
desidorgenase 
Isocitrato α-cetoglutarato 
Succinil-CoA α-cetoglutarato 
Complexo 
α-cetoglutarato 
desidrogenase 
Reação 4 – Descarboxilação oxidativa 
Succinil-CoA Succinato 
Succinil-CoA 
sintetase 
Reação 5 – Fosforilação ao nível de 
substrato 
Succinato Fumarato 
Succinato 
desidrogenase 
Reação 6 – Oxidação/desidrogenação 
Fumarato Malato 
Fumarase 
Reação 7 – Hidratação 
Malato Oxalacetato 
Malato 
desidrogenase 
Reação 8 – Oxidação/desidrogenação 
Produtos de uma rodada do ciclo do 
ácido cítrico 
Função anabólica do ciclo de Krebs 
Piruvato 
carboxilase 
Isocitrato 
desidrogenase Succinato 
desidrogenase 
Complexo α-cetoglutarato 
desidrogenase 
Citrato 
sintase 
Regulação do Ciclo de Krebs 
Ciclo do Glioxalato 
Uma variação do ciclo de Krebs encontrado em plantas e bactérias 
 
• O ciclo do glioxalato permite a síntese de glicose a partir de 
acetil-CoA 
 
• Ciclo do glioxalato oferece um meio para plantas e bactérias 
crescerem em meios contendo unicamente acetato como fonte 
de carbonos. 
 
• Os passos de descarboxilação são evitados e um equivalente 
acetato extra é utilizado 
 
• Isocitrato liase e malato sintase são as enzimas chaves do 
ciclo, ausentes em tecidos animais. 
 
• O ciclo do glioxalato ocorre no glioxissomos. 
Ciclo do Glioxalato 
Fumarato 
Malato 
Oxalacetato 
Citrato 
Isocitrato 
Succinato 
Glioxilato 
Acetil-CoA 
Citrato 
sintase 
Aconitase Malato 
desidrogenase 
Malato
sintase 
Isocitrato 
liase 
Fumarase 
Succinato 
desidrogenase 
Glicose 
Estudo dirigido 
1- O ciclo do ácido cítrico faz parte da respiração aeróbica, contudo, O2, não é necessário para o 
ciclo. Explique esse paradoxo. 
2- Quais os principais produtos do ciclo de Krebs e quais são seus destinos? 
3- Você esperaria que o ciclo do ácido cítrico fosse mais ou menos ativo quando uma célula 
apresentasse uma elevada razão ATP/ADP e de NADH/NAD+? Justifique. 
4- Explique por que a mitocôndria de uma célula hepática contém menos cristas do que a 
mitocôndria de uma célula de músculo cardíaco? 
 
 
 
 
 
2ª Parte – Cadeia transportadora de 
elétrons (CTE) 
Oxidação de coenzimas e síntese de ATP 
Cadeia de transporte de elétrons 
mitocondrial 
NADH-Ubiquinona óxido-redutase – Complexo I 
Succinato desidrogenase ou Succinato-
ubiquinona óxido-redutase – Complexo II 
Citocromo bc1 ou ubiquinona-citocromo c óxido-
redutase – Complexo III 
Citocromo c oxidase – Complexo IV 
3ª Parte – Fosfoilação oxidativa 
A energia derivada do transporte de elétrons é 
convertida em uma força próton-motriz 
Matriz mitocondrial 
 
A ATP sintase converte energia química em 
mecânica 
 
Etapa I II III I+II+III IV 
Mols de ATP 
formados 
Coenzimas Produzidas 2 NADH 2 NADH 6 NADH 
2 FADH2 
10 NADH 
2 FADH2 
30 ATP 
4 ATP 
30 
4 
Fosforilação no 
nível de subtrato 2 ATP 2 ATP 4 ATP 
 
4 
Total 38 
 
I – Glicose a piruvato 
II – 2 piruvato a 2 acetil-CoA 
III – 2 acetil-CoA pelo ciclo de Krebs 
IV – NADH e FADH2 pela CTE e fosforilação oxidativa 
Saldo final de moléculas de ATP 
A transferência de elétrons pode ser bloqueada por inibidores específicos 
Inibidores da CTE 
•Depende principalmente dos níveis de substratos e produtos: 
- Razão ATP/ADP 
- Disponibilidade de NADH e FADH2 
 
•Ação de proteínas desacopladoras 
2,4-dinitrofenol 
Regulação da velocidade da cadeia respiratória e 
da fosforilação oxidativa 
1-Em mitocôndrias isoladas, o transporte de elétrons não ocorre na ausência de ADP e Pi, mesmo que 
haja abundância de succinato para fornecer elétrons. Como se explica que mitocôndrias nessas condições 
passam a transportar elétrons e consumir oxigênio se forem tratadas com DNP? 
2- Se as mitocôndrias respirando ativamente são expostas a um inibidor de ATP sintase a cadeia 
transportadora de elétrons cessa de operar. Por que isso acontece? Explique. 
3- O desacoplador 2,4-dinitrofenol já foi prescrito como remédio de emagrecimento. Como esse agente 
poderia, a princípio, auxiliar na perda de peso? Agentes desacopladores não são mais prescritos, porque 
algumas mortes ocorreram após seu uso. Por que a ingestão de desacopladores pode levar à morte? 
4- Quando dicicloexilcarbodi-imida (DCCD) é adicionada à suspenção de mitocôndrias firmemente 
acopladas e respirando ativamente, a velocidade de transferência de elétrons (medida pelo consumo de 
oxigênio) e de produção de ATP diminui drasticamente. Se uma solução de 2,4-dinitrofenol é agora 
adicionada ao preparado, o consumo de oxigênio retorna ao normal, mas a produção de ATP permanece 
inibida. 
a) Qual é processo que é afetado pela DCCD: a transferência de elétrons ou a fosforilação oxidativa? 
b) Por que a DCCD afeta o consumo de oxigênio nas mitocôndrias? Explique o efeito do 2,4-dinitrofenol no 
preparado mitocondrial inibido. 
c) Qual dos seguintes inibidores mais se assemelha à DCCD em sua ação: antimicina a, rotetona ou 
oligomicina? 
5- A rotenona inibe o fluxo de elétrons através do Complexo I. A antimicina A bloqueia o fluxo de elétrons 
entre os citocromos b e c1 do Complexo III. O cianeto bloqueia o fluxo de elétrons através do Complexo IV 
até o O2. Preveja o estado relativo de oxidação-redução de cada um dos seguintes componentes da 
cadeia transportadora de elétrons tratadas com cada um dos seguintes inibidores: NAD+; complexo I, 
coenzima Q, complexo III, complexo IV. 
Estudo dirigido