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.
 
 
 
 
 
 
 
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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
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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).
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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 chamadasde desacopladores. Os
compostos conhecidos como desacopladores inibem a fosforilação do ADP, ou
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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.
 
 
 
 
 
Exercício 1:
 
Em condições aeróbicas, o piruvato (substância produzida durante a quebra da
molécula da glicose) é convertido através do complexo piruvato desidrogenase em
acetil –CoA. Analise as afirmativas a seguir:
 
I- O piruvato obtido durante a glicólise, na mitocôndria, será transportado para o
citosol (citoplasma) da célula sendo transformado em acetil-CoA.
II- O piruvato que está no citosol entra na mitocôndria, através de uma
translocase específica, para ser transformado em acetil-CoA
III- O priruvato que é transformado em acetil-CoA, conecta, portanto, a via
glicolítica (ou glicólise) ao ciclo de Krebs.
Podemos afirmar que:
A)
Somente a alternativa I está correta
B)
Somente a alternativa II está correta
C)
As alternativas I e II estão corretas
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D)
 As alternativas II e III estão corretas
E)
As alternativas I e III estão corretas
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(D)
Comentários:
D) 
Exercício 2:
O NADH é uma coenzima que apresenta dois estados de oxidação: NAD+
(oxidado) e NADH (reduzido). A forma NADH é obtida pela redução do NAD+ com
dois elétrons e captação de um próton (H+). Qual a quantidade de NADH gerado
em cada volta do ciclo de Krebs? 
A)
a) não há produção de NADH
B)
b) 1 NADH
C)
c) 2 NADH
D)
d) 3 NADH
E)
e) 4 NADH
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(D)
Comentários:
D) 
Exercício 3:
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 Moléculas ricas em energia, como a glicose, são metabolizadas por uma série de reações de
oxidação, levando por fim, à produção de CO2 e água. A cadeia de respiratória é dividida em
cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa. A respeito da cadeia respiratória
pode-se afirmar que ela é responsável por:
I- Transportar os elétrons pela ATP sintase até a matriz mitocondrial para a produção
de água
II- Transportar os elétrons pelos complexos até a matriz mitocondrial para a produção
de água
III- Transportar os elétrons pela ATP sintase até a matriz mitocondrial para a produção
de energia (ATP).
Podemos afirmar que:
A)
Somente a alternativa I está correta
B)
Somente a alternativa II está correta
C)
 As alternativas I e II estão corretas
D)
As alternativas II e III estão corretas
E)
 As alternativas I e III estão corretas
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
E) 
A) 
B) 
Exercício 4:
A cadeia respiratória é responsável pela formação de água e energia (ATP). A
cadeia respiratória ocorre nas cristas mitocondriais, onde se encontram
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transportadores proteicos com diferentes graus de afinidade para os elétrons.
Analise as afirmativas a seguir e responda:
I- As moléculas de NADH e de FADH2, anteriormente formadas no Ciclo de
Krebs ou ciclo do ácidos cítrico, transferem os elétrons para os complexos da
cadeia transportadora de elétrons.
II - Cada molécula de NADH permite a síntese de duas moléculas de ATP,
enquanto que a molécula de FADH2 apenas permite a síntese de uma moléculas
de ATP.
III - A cadeia transportadora de elétrons localiza-se na membrana mitocondrial
interna. O transporte de elétrons e a síntese de ATP pela fosforilação oxidativa
ocorrem em todos os tecidos que contêm mitocôndrias
Podemos afirmar que:
A)
Somente a alternativa I está correta
B)
Somente a alternativa II está correta
C)
As alternativas I e II estão corretas
D)
As alternativas II e III estão corretas
E)
As alternativas I e III estão corretas
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(E)
Comentários:
C) 
D) 
E) 
Exercício 5:
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A respiração aeróbica é comum em todos os organismos eucariotos, sendo que a
respiração nas plantas apresenta algumas diferenças em relação à respiração de
animais. A respiração é um processo biológico no quais compostos orgânicos
reduzidos são mobilizados e subseqüentemente oxidados de maneira controlada.
Observe o esquema a seguir e assinale a alternativa correta.
A)
A letra B representa a Cadeia de transporte de elétrons, que é uma etapa da
respiração celular. Esta etapa ocorre nas cristas mitocondriais, onde se encontram
transportadores proteicos com afinidade para os elétrons
B)
A letra B representa a fosforilação oxidativa, que é uma etapa da respiração
celular. Esta etapa ocorre nas cristas mitocondriais. Cada NADH produz cerca de
três moléculas de ATP nesta etapa.
C)
A letra B mostra que os elétrons são transferidos por dentro dos complexos I, III
e IV para a formação da água.
D)
A letra A mostra que os prótons são transferidos por dentro dos complexos I, III e
IV para a formação da água.
E)
A letra B mostra que os prótons são transferidos por dentro dos complexos I, III
e IV para a formação de ATP
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O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
B) 
Exercício 6:
O ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico, é uma sequência de
reações, por meio do qual a molécula de acetil-CoA, proveniente do catabolismo dos
carboidratos, lipídeos e proteínas, é completamente oxidada até CO2, liberando hidrogênios
para a produção de energia nas cadeias respiratórias. Qual a quantidade de CO2, NADH e
FADH2, GTP gerados a cada volta do ciclo de Krebs
 
 
A)
2 CO2, 3 NADH, 1FADH2 , 1 GTP
B)
1 CO2, 3 NADH, 2FADH2 , 2 GTP
C)
6 CO2, 9 NADH, 3FADH2 , 3 GTP
D)
4 CO2, 6 NADH, 2FADH2 , 2 GTP
E)
6 CO2, 6 NADH, 3FADH2 , 3 GTP
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(A)
Comentários:
D) 
E) 
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B) 
A)