Ciclo de Krebs

Prévia do material em texto

71 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
O Ciclo de Krebs é uma convergência dos 
metabolismos, uma vez que os substratos utilizados 
por ele são resultado de várias outras vias 
metabólicas que acontecem nos organismos. 
O Ciclo de Krebs acontece nas mitocôndrias das 
células. Por esse motivo, se diz que as mitocôndrias 
são as organelas responsáveis por gerar energia, 
uma vez que o Ciclo de Krebs tem como objetivo 
principal produzir energia para as células. 
Para começar o Ciclo de Krebs é necessário que haja 
moléculas de Acetil-CoA. Esse Acetil-CoA pode ser 
proveniente de vários metabolismos que acontecem 
nos organismos. Sendo assim, ele pode ser 
produzido a partir do piruvato, que é o produto da via 
glicolítica; além disso, ele pode vir da degradação 
dos ácidos graxos de número par; ou, ainda, pode ser 
proveniente da degradação dos aminoácidos. 
Para que o Ciclo de Krebs inicie, além do Acetil-CoA, 
é necessária uma molécula de oxaloacetato. O 
oxaloacetato pode ser produzido a partir do piruvato 
pela ação da enzima piruvato carboxilase na 
gliconeogênese. 
Então, no início do Ciclo de Krebs ocorre a junção da 
molécula de oxaloacetato, composta por 4 carbonos, 
com o Acetil-CoA, molécula de 2 carbonos. A junção 
das duas moléculas é feita por uma enzima 
irreversível, chamada de citrato sintase. Essa 
enzima pega os dois carbonos do Acetil-CoA e junta 
aos carbonos do oxaloacetato. A separação da 
coenzima A do grupamento acetil é feita através de 
uma hidrólise, ou seja, nessa reação há a utilização 
de uma molécula de H2O. 
A molécula resultante dessa síntese é o citrato, 
formado por 6 carbonos (4 provenientes do 
oxaloacetato e 2 do Acetil-CoA). Agora, o citrato 
passa por reação de modificações estruturais, feita 
pela enzima reversível aconitase, e é transformado 
em isocitrato, ainda composto por 6 carbonos. 
Então, o isocitrato passa por uma reação de 
oxidorredução, na qual ele é oxidado, pela enzima 
reversível isocitrato desidrogenase, à α-ceto 
glutarato, composto por 5 carbonos. A enzima 
isocitrato desidrogenase conta com a ajuda da 
coenzima NAD, que ao ser o reduzida passa a ser 
NADH+H. Além disso, o isocitrato perde um CO2, e por 
isso, o α-ceto glutarato é composto apenas por 5 
carbonos. 
Depois disso, o α-ceto glutarato passa por uma 
reação de oxidorredução, novamente, na qual ele é 
oxidado pela enzima irreversível α-ceto glutarato 
desidrogenase. Essa enzima utiliza a coenzima NAD+ 
para retirar o H+ do α-ceto glutarato. Sendo assim, 
ela sai na sua forma reduzida, NADH+H+. Além disso, 
o α-ceto glutarato perde um CO2 também, e para 
ocupar o seu lugar há a entrada de uma CoA. Dessa 
forma, o α-ceto glutarato se transforma em succinil-
CoA, composto por 4 carbonos. 
Além do mais, o succinil-CoA também pode vir da 
degradação dos ácidos graxos de número de ímpar. 
Então, o succinil-CoA passa por uma reação, 
catalisada pela enzima reversível succinil-CoA 
sintetase, e vira succinato, molécula ainda de 4 
carbonos. A quebra da ligação do succinil com a CoA, 
permite a síntese do GTP, uma molécula que possui 
a mesma quantidade de energia que o ATP. Sendo 
assim, há a entrada de um GDP+Pi na reação que sai 
na forma de GTP. Além disso, a CoA também é 
liberada. 
O succinato por sua vez é transformado em fumarato 
pela ação da enzima reversível succinato 
Ciclo de Krebs 
 
72 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
desidrogenase. Essa enzima utiliza a coenzima FAD+ 
para oxidar o succinato, e por isso, ela sai na sua 
forma reduzida de FADH2. Com a perda de H+, ocorre 
a formação de uma ligação dupla entre os dois 
carbonos centrais da molécula. 
O fumarato, se necessário, pode ser utilizado no ciclo 
da ureia. Depois disso, o fumarato é transformado 
em malato pela ação da enzima fumarase. Ocorre, 
ainda, a entrada de uma molécula de H20. Essa H20 
entra na dupla ligação e a desfaz, já que um OH se 
liga a um dos carbonos e um H se liga ao outro 
carbono da dupla ligação. 
Então, o malato, pela ação da enzima reversível 
malato desidrogenase, se transforma novamente em 
oxaloacetato, molécula que reiniciará o ciclo de 
Krebs. Além disso, nessa reação há a participação da 
coenzima NAD+, que oxida o malato, e sai na forma 
de NADH+H+. 
Sendo assim, o Ciclo de Krebs se encerra no 
oxaloacetato, molécula que, por sua vez, dará início 
novamente ao ciclo. 
Como resultado do ciclo de Krebs teremos: 
 Liberação de duas moléculas de CO2. 
 Produção de três NADH+H+. 
 Produção de um FADH2. 
 Produção de um GTP. 
é importante notar que as duas 
moléculas de CO2 que são liberadas no Ciclo de 
Krebs, são os carbonos vindos da molécula de Acetil-
CoA. Ou seja, eles são metabolizados para saírem na 
forma de CO2. Além disso, as moléculas de CO2 
liberadas no Ciclo de Krebs são expelidas através do 
sistema respiratório dos organismos, sendo assim 
eles devem ser transportados pelo sangue na forma 
de HCO3 (bicarbonato) até chegarem nos pulmões, 
onde eles serão transformados de novo à de CO2 
para serem liberados pela respiração. 
 
Esse ciclo não acontece em animais, ele é exclusivo 
de plantas e de algumas bactérias. 
Os vegetais conseguem utilizar os ácidos graxos 
para produzir glicose, processo que não é possível 
nos animais. Sendo assim, no ciclo do Glioxilato a 
partir do isocitrato, produzido no ciclo de Krebs, os 
vegetais e algumas bactérias produzem glicose. 
 
Então, o Ciclo do Glioxilato acontece a partir do 
isocitrato, que é proveniente do Ciclo de Krebs. Os 
vegetais e algumas batérias possuem duas enzimas 
específicas, que os animais não têm, a isocitrato 
liase e a malato sintase. 
Sendo assim, o isocitrato, composto por 6 carbonos, 
é quebrado pela isocitrato liase em duas moléculas: 
o succinato, com quatro carbonos, e o glioxilato, com 
dois carbonos. 
 
73 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
O succinato dará continuidade ao Ciclo de Krebs. Já 
o glioxilato passará por algumas reações até formar 
glicose. 
Então, o glioxilato é transformado em malato pela 
enzima irreversível malato sintase. Como malato é 
composto por quatro carbonos, na reação há a 
entrada de um acetil-CoA. Ele é o responsável por 
doar dois carbonos para o glioxilato formar o malato. 
A CoA é separada do grupamento acetil, e liberada. 
Depois disso, o malato é transformado em 
oxaloacetato, que por sua vez é transformado em 
glicose. A glicose será então utilizada pelas plantas 
e bactérias para elas realizarem suas funções. 
o Ciclo do Glioxilato só acontece em 
plantas e em algumas bactérias. E o glioxilato é 
produzido a partir do Acetil-CoA proveniente dos 
ácidos graxos de número par. 
O Ciclo de Krebs é um ciclo anfibólico, ou seja, ele 
participa tanto de processos de catabolismo como de 
processos de anabolismo. 
O Ciclo de Krebs utiliza como substratos, os produtos 
de outros catabolismos do organismo. Além disso, 
alguns de seus produtos farão energia através da 
cadeia de transporte de elétrons. 
Algumas outras vias metabólicas pegam alguns 
compostos provenientes do Ciclo de Krebs para 
utilizar na síntese de novas moléculas. 
Um exemplo de ação anabólica, é no caso do 
Succinil-CoA, uma vez que ele pode ser retirado do 
ciclo de Krebs para produção de porfirinas e do 
grupamento heme. 
Além disso, o α-ceto glutarato também pode ser 
retirado do ciclo de Krebs para ajudar na síntese de 
purinas, uma vez que ele pode ser transformado em 
glutamato. 
Outro exemplo, é o oxaloacetato que pode ser 
retirado do ciclo de Krebs para produzir aspartato e 
asparagina a fim de sintetizar pirimidinas. 
 
Sendo assim, como alguns compostos são retirados 
do ciclo de Krebs para sintetizar outras moléculas, 
existem algumas reações que repõem essas 
moléculas no ciclo de Krebs, elassão chamadas de 
reações anapleróticas. 
As reações anapleróticas sintetizam as moléculas 
que foram retiradas do ciclo de Krebs, impedindo que 
ele continue. 
Alguns exemplos dessas reações são as que 
acontecem na degradação dos ácidos graxos de 
número ímpar. Nesse catabolismo, os ácidos graxos 
de número ímpar são degradados à propionil-CoA, 
que por sua vez é transformado à succinil-CoA 
através de reações anapleróticas. O succinil-CoA é 
uma das moléculas que fazem parte do ciclo de 
Krebs e, sendo assim, ele poderá ser utilizado pela 
célula para produzir energia. 
 
 
 
 
 
 
74 Bioquímica Metabólica | 2020.1