Estudo Dirigido - Ciclo de Krebs

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UFCSPA 
CURSO DE MEDICINA 
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA 
AD2025 
ARTHUR LUIZ SCHEEREN ROHR (TURMA B) 
 
ESTUDO DIRIGIDO – CICLO DE KREBS 
 
1. Onde ocorre o ciclo de Krebs? 
 O ciclo de Krebs ocorre na matriz da mitocôndria. 
2. A acetil-CoA é o substrato inicial do ciclo de Krebs. Ela tem uma estrutura 
complexa formada por um grupo acetil unido à coenzima A. 
a) Qual a origem do grupo acetil? 
 O grupo acetil tem origem na oxidação total de moléculas orgânicas, como 
piruvato (originado a partir da glicose), ácidos graxos e aminoácidos. 
b) Qual vitamina é importante na formação da coenzima A? 
 É importante na formação da coenzima A a vitamina B5 (ácido pantotênico). 
c) O grupo acetil será incorporado ao ciclo de Krebs. Ele irá doar 4 pares de 
elétrons e dois carbonos. Qual o destino desses carbonos no ciclo? Quem serão os 
aceptores (transportadores) desses elétrons? 
 Os carbonos irão formar duas moléculas de CO2. E os aceptores desses elétrons 
serão três moléculas de NADH e uma de FAD2H. 
d) Qual a reação de incorporação do acetil ao ciclo de Krebs? 
 A reação de incorporação do acetil ao ciclo de Krebs será a reação de 
condensação da Acetil-CoA com o Oxaloacetato, catalisada pela citrato sintase, 
originando citrato. 
e) Qual a importância ligação tiéster da acetil-CoA na incorporação do grupo 
acetil ao ciclo de Krebs? 
 A ligação tio éster da acetil-CoA possui energia livre de hidrólise de valor 
grande e negativo. 
3. Além do oxaloacetato e do citrato, quais são os demais intermediários 
metabólicos do ciclo de Krebs? 
 Intermediários metabólicos do ciclo de Krebs: Isocitrato, α-Cetoglutarato, 
Succinil-CoA, Succinato, Fumarato e Malato. 
4. Identifique as enzimas que participam do ciclo. 
 Citrato sintase, aconitase, isocitrato desidrogenase, alfacetoglutarato 
desidrogenase, succinil-CoA sintetase, succinato desidrogenase, fumarase e malato 
desidrogenase. 
5. Qual o intermediário metabólico que se regenera ao final do ciclo? 
 Regenera-se ao final do ciclo o intermediário oxaloacetato. 
6. Quais são as reações de oxi‐ redução e as reações onde ocorre descarboxilação 
oxidativa? Indique os nucleotídeos transportadores de energia (coenzimas) que 
participam dessas reações. 
 Ocorre descarboxilação oxidativa na descarboxilação oxidativa do piruvato 
(coenzimas: TPP, ácido lipoico, coenzima A, FAD e NAD), na descarboxilação do 
isocitrato, na descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato (pirofosfato de tiamina, 
ácido lipoico, FAD, NAD e coenzima A). 
 Ocorre reação de oxirredução na síntese do citrato, na isomerização do citrato, 
na clivagem da succinil-CoA, na oxidação do succinato (FAD), na hidratação do 
fumarato, na oxidação do malato. 
7. O complexo α-cetoglutarato desidrogenase catalisa a descarboxilação oxitativa 
da α-cetoglutadato em succinil-CoA. Seu funcionamento é semelhante ao do 
complexo piruvato-desidrogenase que transforma o piruvato em acetil-CoA, na via 
glicolítica (glicólise aeróbica). Explique o funcionamento destas enzimas, 
identificando as vitaminas importantes para cada etapa da reação. 
 A reação de descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato libera o segundo CO2 
e produz o segundo NADH do ciclo. A enzima α-cetoglutarato descarboxilase utiliza a 
TPP (tiamina pirofosfato), que é a forma ativa da vitamina B1. A enzima transacilase 
utiliza o lipoato, que é sintetizado a partir de carboidratos e aminoácidos e não requer 
precursor vitamínico. A enzima di-hidrolipoil desidrogenase possui FAD (flavina 
adenina dinucleotídeo), formada a partir da riboflavina (vitamina B2). 
8. Identifique a reação onde há formação de ATP em nível de substrato. 
 Há formação de ATP em nível de substrato na reação de clivagem da Succinil-
CoA (formação de succinato). 
9. Qual a importância da ligação tioéster do succinl-CoA na formção do ATP em 
nível de subtrato? 
 A clivagem da ligação tioéster de alta energia está acoplada à fosforilação de 
difosfato de guanosina (GDP), produzindo trifosfato de guanosina (GTP). O GTP e o 
ATP são energicamente interconversíveis pela reação da nucleosídeo-difosfato-cinase. 
10. Quais são os produtos finais a cada volta do ciclo? 
 A cada volta do ciclo obtém-se três moléculas de NADH, uma de FADH2 e uma 
de ATP. 
11. Quais os destinos desses produtos? 
 As moléculas de FADH2 e NADH serão enviadas à fosforilação oxidativa. E o 
ATP será armazenado nas células. 
12. As reações de formação de isocitrato e de regeneração do oxaloacetato possuem 
um ΔG positivo. O que garante a formação destes compostos? 
 O que garante a formação de oxaloacetato e isocitrato são as reações altamente 
exoergônicas da citrato-sintase e da aconitase, respectivamente. 
13. Qual o ΔG total do ciclo de Krebs? Ele é uma rota metabólica espontânea no 
sentido de formação de seus produtos finais? 
 O ΔG total do ciclo de Krebs é de -13kJ/mol. O ciclo de Krebs é uma rota 
metabólica espontânea no sentido de formação de seus produtos. 
14. Intermediários do ciclo podem ser utilizados para a formação de diversos 
compostos celulares. 
a) Identifique os compostos que podem ser produzidos e seus precursores. 
 Citrato produz ácidos graxos e esteroides. α-Cetoglutarato produz aminoácidos. 
Succinil-CoA forma porfirinas e radicais heme. Oxaloacetato forma aminoácidos. 
b) Como se denomina o conjunto de reações de reposição de intermediários do 
ciclo de Krebs? Qual é a principal reação de reposição e a vitamina necessária 
para que esta reação ocorra? 
 Os intermediários do ciclo de Krebs são repostos por reações anapleróticas. A 
principal reação de reposição é a reação da Piruvato Carboxilase, na qual piruvato é 
convertido em oxaloacetato, que requer a coenzima biotina (vitamina B7). 
15. Explique como o a relação NADH/NAD e ADP/ATP regulam o funcionamento 
do ciclo de Krebs. 
 Quando as relações ADP/ATP e NADH/NAD estão elevadas, o estado 
metabólico está com energia suficiente e o complexo da piruvato-desidrogenase é 
alostericamente inibido. Quando essas relações decrescem, ocorre ativação alostérica da 
oxidação do piruvato. A velocidade do fluxo pelo ciclo de Krebs pode ser limitada pela 
disponibilidade dos substratos da citrato-sintase, oxaloacetato e acetil-CoA, ou de NAD, 
o qual é exaurido pela conversão a NADH, retardando as três etapas de oxidação 
dependentes de NAD. A inibição por retroalimentação por succinil-CoA, citrato e ATP 
também diminui a velocidade do ciclo pela inibição de etapas iniciais. 
16. Há uma máxima da biologia que diz “um gene-uma proteína-uma função”. A 
aconitase é um exemplo de exceção. Explique a função da aconitase na regulação 
do metabolismo do ferro. 
 Na falta de ferro, o centro Fe-S da aconitase citosólica se desmantela e a 
apoenzima (apoaconitase) forma a IRP1 (proteína reguladora do ferro). A IRP1 liga-se 
ao RNAm da transferrina, estabilizando-o, e liga-se ao RNAm da ferritina, inibindo a 
sua tradução. Assim, em células com deficiência de ferro, a captação de ferro torna-se 
mais eficiente e o armazenamento do ferro é reduzido. Quando a concentração celular 
de ferro retorna aos níveis normais, IRP1 é convertida a aconitase. 
17. Qual a função do ciclo de Krebs e a sua importância no metabolismo celular? 
 A função do ciclo de Krebs é promover a degradação de produtos finais do 
metabolismo dos carboidratos, lipídios e de diversos aminoácidos. Essas substâncias são 
convertidas em acetil-CoA, com a liberação de CO2 e H2O e síntese de ATP. Além 
disso, entre as diversas etapas do ciclo de Krebs são produzidos intermediários usados 
como precursores na biossíntese de aminoácidos e outras biomoléculas. Através do 
ciclo de Krebs, a energia proveniente das moléculas orgânicas da alimentação é 
transferida para moléculas carregadoras de energia, como o ATP, para ser utilizada nas 
atividades celulares.