Ciclo do Ácido Cítrico e Cadeia Transportadora de Elétrons

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Ciclo do Ácido Cítrico e Cadeia 
Transportadora de Elétrons
 Luana Rocha Vale - Medicina - UNIFACS
 Processos Celulares e Moleculares - Bioquímica
 O QUE É O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
O ciclo do ácido cítrico é um condutor central da respiração celular. 
Ele pega acetil coA - produzida pela 
oxidação do piruvato e originalmente 
derivada da glicose - como matéria prima e, 
em uma série de reações redox, guarda 
muito de sua energia de ligação na forma de 
moléculas de NADH, FADH2 e ATP. Estes, 
vão transferir seus elétrons para a cadeia 
transportadora de elétrons e, através da 
fosforilação oxidativa, vão dar origem a 
maior parte dos ATPs produzidos na 
respiração celular.
→ O ciclo acontece na matriz da 
mitocôndria e seu objetivo principal é 
quebrar/oxidar a molécula de Piruvato.
Obs.: é importante lembrar que a fase anterior, a 
Glicólise, produziu apenas 2 NADH e 2 ATPs e não 
oxidou a glicose completamente, por isso o Piruvato 
ainda pode ser utilizado para obtenção de energia.
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 FASE DE PREPARAÇÃO PARA O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO 
 → TRANSFORMAÇÃO DO PIRUVATO EM ACETIL COENZIMA A ← 
Na primeira parte do ciclo, o Piruvato vai entrar 
na mitocôndria por um transportador de 
membrana. Logo após sua entrada, vai ocorrer 
uma sequência de acontecimentos:
 ele vai ser descarboxilado (perde CO2
 ocorre a formação de NADH
 é adicionada uma molécula de Coenzima-A
 O Piruvato se transforma em Acetil 
Coenzima A.
 Transporte do Piruvato
Quem é responsável por todos esses acontecimentos, que serão explicados com detalhes, a 
seguir, é um complexo enzimático chamado PDH = Complexo Piruvato Desidrogenase.
 COMPLEXO PIRUVATO DESIDROGENASE PDH
O PDH é um Complexo enzimático formado por 3 
enzimas e 5 coenzimas:
 Enzimas ⤵ Coenzimas ⤵ 
 Ilustração do Complexo Piruvato Desidrogenase ⤵
Além do PDH, existem 4 
vitaminas hidrossolúveis - 
necessárias a nutrição humana - 
que são vitais para esse 
sistema, pois formam as 
Coenzimas:
Tiamina B1 → forma o TPP
Riboflavina B2 → forma o 
FAD
Niacina B3 → forma o NAD
Ácido pantotênico B5 → 
forma a Coenzima A
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 DETALHAMENTO DO PROCESSO
 Ao chegar na mitocôndria, o Piruvato é descarboxilado (perde o CO2 e se aproxima do 
Complexo Piruvato Desidrogenase através da enzima E1 (amarela). Nesse momento, a 
coenzima TPP se liga a ele, adicionando TPP e formando o hidroxicetil-TPP.
 Em seguida, ele se aproxima da enzima E2 (verde) e perde o TPP. Ao mesmo tempo, ele 
vai se ligar na coenzima Lipoato. Nesse momento, a coenzima A se liga nela, formando a 
Acetil-Coenzima A. A Acetil-Coenzima A vai embora e o Lipoato fica, porém ele fica 
oxidado.
 O Lipoato precisa voltar a ficar reduzido, por isso, ele entrega os elétrons para o 
aminoácido Lisina e volta a ficar reduzido (para começar o processo todo novamente).
 A Lisina passa os elétrons que ela recebeu para a coenzima FAD, que se transforma em 
FADH2. Este, que está dentro da enzima E3 (rosa), entrega os elétrons para a coenzima 
NAD, que vira NADH2 e vai embora.
Obs: o FAD faz parte do complexo, já o NAD só vem capturar os elétrons e vai embora - 
assim como a Coenzima A.
 DEFICIÊNCIA DA VITAMINA B1 
Cada um dos componentes do processo ilustrado acima é muito importante e a ausência de 
qualquer um deles pode causar sérios problemas para os indivíduos. 
→ É o exemplo da deficiência da vitamina B1:
A Vitamina B1 é a Tiamina, responsável por formar o TPP.
→ Sua deficiência causa uma doença popularmente 
conhecida como Beri-beri e funciona da seguinte forma:
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→ Se um indivíduo não tem o TPP, não acontece a transformação de Piruvato em Acetil 
Coenzima A e o Ciclo de Krebs não vai acontecer, não produzindo ATP suficiente para as 
células. 
→ Se o Piruvato não consegue se transformar em Acetil CoA para ir para o Ciclo de Krebs, 
sua concentração aumenta no sangue, e o organismo começa a fazer fermentação lática 
(através da enzima lactase desidrogenase), transformando o Piruvato em ácido lático. A 
fermentação lática é uma alternativa para produção de ATP, quando não acontece o Ciclo de 
Krebs.
→ Essa acidez diminui o PH do sangue, que faz com que o corpo fique com baixa de 
oxigênio, e confere câimbra ao indivíduo, além de levá-lo a uma acidose metabólica.
→ Por isso, a importância de uma alimentação rica nessas vitaminas.
 CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
O Ciclo do Ácido Cítrico é o condutor central da respiração celular e o principal responsável 
pela produção de ATP para as células. 
→ Suas principais funções são:
Oxidar Acetil-Coenzima A em CO2 e H2O
Fornecer elétrons NAD e FAD para a Cadeia Transportadora de Elétrons/Cadeia 
Respiratória
Gerar energia para as células (contribuir para a produção de ATP
→ Seu principal objetivo é:
A produção de NAD, FAD e GTP, a partir da Acetil Coenzima A. 
Após a transformação do 
Piruvato em Acetil Coenzima A, 
esta vai "entrar" no Ciclo do 
Ácido Cítrico.
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Podemos dividir o ciclo, para fins didáticos, em 6 acontecimentos essenciais:
 A Acetil Coenzima A se liga ao Oxaloacetato e 
forma Citrato.
 O Citrato vira Isocitrato.
 O Isocitrato vai formar Alfa-Cetoglutarato e, nessa 
passagem, forma NADHH e libera CO2.
 4. Alfa-Cetoglutarato vai formar Succinil Coenzima-
A e, nessa passagem, forma NADHH e libera CO2.
 Succinil Coenzima-A vira Succinato, que forma GTP 
e depois vira Fumarato, e nessa passagem, forma 
FADH2
 Fumarato vira Malato, que vira Oxaloacetato, e 
nessa passagem, forma NADHH e recomeça o 
ciclo.
 SALDO FINAL DO CICLO DE ÁCIDO CÍTRICO
O balanço energético/saldo final é de 3 
NAD e 1 FAD + GTP a cada ciclo, que 
acontece milhares de vezes em cada célula.
 DESTINO DOS COFATORES PRODUZIDOS NO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
Após sair do Ciclo do Ácido Cítrico, o 
NADH vai para a Cadeia Transportadora 
de Elétrons produzir ATP e o FAD 
também vai para a cadeia 
transportadora, para ser oxidado e 
depois produzir ATP.
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 RESUMO DO PROCESSO COMPLETO VISTO ATÉ AGORA
 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
A Cadeia Transportadora de Elétrons é um 
conjunto de proteínas e moléculas orgânicas 
encontradas na membrana interna da mitocôndria, 
a maior parte delas organizadas em quatro grandes 
complexos numerados de I a IV .
💥 → É chamada de "cadeia transportadora" 
porque os elétrons são passados de um 
componente da cadeia transportadora 
para outro em uma série de reações 
redox. A energia liberada nestas reações 
é capturada na forma de um gradiente de 
prótons que, no final, vai ser usado para 
produzir ATP. 
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→ Todos os elétrons que entram na cadeia transportadora vêm das moléculas de NADH e 
FADH2, produzidas durante os primeiros estágios da respiração celular: glicólise, oxidação 
do piruvato e do ciclo do ácido cítrico.
Como dito, existem 4 complexos enzimáticos localizados na membrana interna da 
mitocôndria:
Complexo 1
O complexo 1 (em rosa) tem uma parte dentro da 
membrana (lado P) e outro voltado para a matriz 
mitocondrial (lado N).
O NADH2 chegae transfere seus 2 elétrons para o 
complexo 1, voltando a ser NAD. O complexo I é muito 
grande, e a parte dele que recebe os elétrons é uma 
flavoproteína, uma proteína com uma molécula 
orgânica chamada mononucleótido de flavina FMN. O 
FMN é um grupo prostético, uma molécula não proteica 
firmemente ligada a uma proteína e essencial para a 
atividade desta, e é o FMN que aceita elétrons do 
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Ubiquinona Q se transforma 
em Ubiquinol QH2 ⤵
NADH. O FMN passa os elétrons a outra proteína dentro 
do complexo I, com ferro e enxofre (chamada de 
proteína Fe-S), então os elétrons vão passar por 
centros de ferro-enxofre no "braço" do complexo. 
Após essa passagem, eles são transferidos a um 
pequeno carreador chamado Ubiquinona (Q. A 
Ubiquinona recebe esses 2 elétrons e, ao mesmo 
tempo, se liga a 2 prótons (H se transformando em 
Ubiquinol (QH2.
A energia da passagem desses elétrons gera a força 
necessária para que 4H saiam da matriz do lado N 
para o lado P.
Complexo 2
Como o NADH, o FADH2 deposita seus elétrons na 
cadeia de transporte de elétrons, mas o faz pelo 
complexo II, pulando completamente o complexo I. 
Obs: Na verdade, o FADH2 faz parte do complexo II, 
assim como a enzima que o reduz durante o ciclo de 
ácido cítrico: diferente de outras enzimas do ciclo, ele 
está presente na membrana mitocondrial interna. 
O FADH2 transfere seus elétrons para as proteínas de 
ferro-enxofre dentro do complexo II, passando por 
centros de ferro-enxofre no "braço" do complexo até 
chegar na Ubiquinona, que captura os 2 elétrons e, ao 
mesmo tempo, novamente, se liga a 2 prótons (H se 
transformando em Ubiquinol (QH2.
Complexo 3
Como o complexo I, o complexo III inclui 
uma proteína de ferro-enxofre Fe-S, mas 
é formado por duas proteínas de um outro 
tipo, conhecidas como Citocromos. 
Os Citocromos são uma família de proteínas 
que têm grupos prostéticos heme com íons 
de ferro. 
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O Ubiquinol - produzido nos Complexos I e II, chega no complexo III e libera 2H e doa seus 
2 elétrons: um deles, vai saltar para o centro de ferro-enxofre até o Citocromo C1, um 
carreador de elétrons, que vai para o Complexo IV. O outro, vai para o grupo heme e depois 
passa para uma outra molécula de Ubiquinona e permanece lá. 
Como o complexo I, o complexo III bombeia prótons da matriz para o espaço 
intermembranar, contribuindo para o gradiente de concentração de H
Complexo 4
Do complexo III, o Citocromo C entrega 4 
elétrons para o último complexo da cadeia de 
transporte de elétrons, o complexo IV. 
O complexo IV possui 3 subunidades, sendo que: 
a subunidade I tem 2 hemes A e 1 cobre B
a subunidade 2 tem 1 cobre A
Lá, os elétrons passam do cobre A para o heme A 
e depois para o cobre B e são capturados pelo 
Oxigênio que se junta a 4 prótons H e forma 2 
moléculas de água.
Os prótons usados para formar água vêm da 
matriz, contribuindo para o gradiente de H, e 
o complexo IV também bombeia 4 prótons H 
da matriz para o espaço intermembranar.
 SALDO FINAL DO CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
No final do processo, todos os prótons H bombeados para "fora", formam uma diferença de 
potencial positiva no espaço intermembrana (lado P e negativa na matriz (lado N.
→ Há uma enzima, chamada Atpase, que é responsável por bombear esses prótons de volta 
para o lado N e, no retorno desses prótons, é gerado energia suficiente para formar 
moléculas de ATP, que são o objetivo final da cadeia respiratória.
→ Portanto, Os 3NADs e 1FAD, formados no Ciclo de Krebs, são responsáveis por produzir, 
aproximadamente, 30 moléculas de ATP na Cadeia Transportadora de Elétrons.
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 O FLUORACETATO E AS CONSEQUÊNCIAS DA INIBIÇÃO DO CICLO DO ÁCIDO 
CÍTRICO
O Fluoracetato é um veneno para camundongos que 
inibe o ciclo do ácido cítrico e é letal, pois, sem esse 
ciclo:
 não serão produzidos alfa-cetoglutarato e 
fluoracetato
 a síntese de ATP será diminuída drasticamente
 vai haver uma diminuição severa no consumo de 
oxigênio
 o indivíduo vai ter falta de ar e isso vai levá-lo a 
morte em poucas horas.