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4 Bioquímica 2- Bloco 1. 
Ciclo do Ácido Cítrico 
 
✓ Produção de acetil-coA- descarboxilação oxidativa 
 
 
O complexo piruvato desidrogenase (PDH) corresponde à um grupo de enzimas- múltiplas 
cópias de 3 enzimas localizadas nas mitocôndrias de células eucarióticas. As enzimas que o 
compõem são: E1- piruvato desidrogenase, E2- di-hidrolipoil-transacetilase e E3- di-
hidrolipoil-desidrogenase. 
Esse complexo requer 5 coenzimas: pirofosfato de tiamina (TPP), dinucleotídeo flavina-
adenina (FAD), coenzima A, dinucleotíeo de nicotinamida-adenina (NAD) e lipoato. Com 
isso, 4 vitaminas diferentes são componentes vitais desse sistema, tiamina (TPP), 
riboflavina (FAD), niacina (NAD) e pantotenato (coA). 
 
(1)O piruvato reage com o TPP ligado à E1, sendo descarboxilado e formando o 
Hidroxietil-TPP. (2) Tranferência de 2 elétrons e do grupo acetil a partir do TPP para a 
forma oxidada do grupo lipoil-lisina do centro do complexo- E2. (3) Transesterificação na 
qual o grupo -SH da Coa substitui o grupo -SH da E2, produzindo acetil-coA e a forma 
completamente reduzida do grupo lipoil. (4) A E3 promove a transferência de 2 átomos de 
hidrogênio dos grupos de lipoil reduzidos de E2 ao grupo prostético FAD de E3, 
restaurando a forma oxidada do grupo lipoil-lisina. (5) O FADH2, reduzido de E3 transfere 
um íon hidreto ao NAD+, formando NADH. O complexo enzimático agora está pronto 
para outro ciclo catalítico. 
 
4 Bioquímica 2- Bloco 1. 
✓ Reações do ciclo do ácido cítrico (ocorre na mitocôndria) 
 
 
 
Em cada rodada do ciclo entra um grupo acetil (2 carbonos) na forma de acetil-coA, e são 
liberadas 2 moléculas de CO2 (etapas 3 e 4); uma molécula de oxalacetato é utilizada para a 
formação de citrato (etapa 1) e uma molécula de oxalacetato é regenerada (etapa 8), não 
ocorrendo, teoricamente, variação líquida de oxalacetato. Quatro das 8 etapas desse 
processo são oxidações, nas quais a energia de oxidação é conservada na forma de 
coenzima- 3 NADH (etapas 3,4 e 8) e 1 FADH2 (etapa 6) 
 
4 Bioquímica 2- Bloco 1. 
Além desse ciclo ser fundamental para a conservação de energia também é importante por 
seus intermediários com 4 e 5 carbonos servirem como precursores para uma ampla 
variedade de produtos. Para repor os intermediários removidos com este propósito, as 
células utilizam reações anapleróticas. 
✓ Produtos de uma rodada do ciclo: 
 
Embora o ciclo do ácido cítrico gere diretamente somente um ATP por rodada (succinil-coA 
→ Succinato), as quatros etapas de oxidação do ciclo abastecem a cadeia respiratória via 
NADH e FADH2, com um grande fluxo de elétrons e, assim, levam a formação de um 
grande número de moléculas de ATP durante a fosforilação oxidativa. 
✓ Precursores biossintéticos: 
Bactérias anaeróbias ultilizam as 3 primeiras reações do ciclo para sintetizarem alfa-
cetoglutarato e as 4 ultimas reações para converter reversivelmente oxalacetato a Succinil-
coA, uma vez que não possuem a enzima a-cetoglutarto-desidrogenase. Com isso, utilizam 
o alfa-cetoglutarato e o succinil-coA como precursores de diversas vias biossintéticas 
(aminoácidos, nucleotídeos, heme...). Essa via é uma fermentação, e o NADH produzido 
pela oxidação do citrato é ciclado a NAD+ pela redução do oxalacetato a succinato. 
Em organismos aeróbios, o ciclo do ácido cítrico é uma via anfibólica, ou seja, sere para 
processos catabólicos e anabólicos. Além do papel no catabolismo oxidativo de 
carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos, o ciclo fornece precursores para muitas vias de 
biossíntese. A-cetoglutarato e oxalacetato podem, por exemplo, ser os precursores dos 
aminoácidos aspartato e glutamato por transaminação. O oxalacetato é convertido a glicose 
na gliconeogênese. O succinil-coA é um intermediário central para a síntese do anel 
porfírínico dos grupos heme. Observe na figura abaixo. 
 
 
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✓ Regulação: 
O ciclo está em constante regulação em 2 níveis: conversão do piruvato a acetil-coA 
(material de partida do ciclo) catalisado pelo piruvato desidrogenase e pelas 3 etapas 
exergônicas catalisadas pelas seguintes enzimas: citrato sintase, isocitrato desidrogenase, 
complexo da alfa-cetoglutarato-desidrogenase. 
 
O complexo da PDH é alostericamente inibido quando as razões [ATP]/[ADP], 
[NADH]/[NAD+] e [acetil-coA] /[coA] estão elevadas visto que indica um estado 
 
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metabólico com energia suficiente. Quando estas razões decrescem, o resultado é a ativação 
alostérica da oxidação do piruvato. 
O Ca+2 estimula a contração e, como mostrado aqui, estimula o metabolismo gerador de 
energia para repor o ATP consumido durante a contração 
Com isso, 3 fatores controlam a velocidade do fluxo no ciclo: disponibilidade de substrato, 
inibição pelos produtos acumulados e inibição alostérica por retroalimentação das enzimas 
que catalisam as etapas iniciais do ciclo. 
 
Exercícios de fixação 
 
1- Escreva a equação bioquímica líquida do metabolismo de uma molécula de glicose pela glicólise 
e pelo ciclo do ácido cítrico, incluindo os cofatores. 
 
2- Indivíduos com dieta deficitária em tiamina têm níveis relativamente altos de piruvato na 
corrente sanguínea. Explique esse fenômeno em termos bioquímicos. 
 
3- Como uma deficiência de riboflavina afetaria o funcionamento do ciclo do ácido cítrico? 
Explique sua resposta. 
 
4- Que fatores poderiam diminuir a quantidade de oxaloacetato disponível para a atividade do 
ciclo do ácido cítrico? Como o oxaloacetato pode ser reposto? 
 
5- O fígado de mamíferos pode efetuar a gliconeogênese utilizando oxaloacetato como material de 
partida. A operação do ciclo do ácido cítrico seria afetada pela intensa utilização de oxaloacetato 
para a gliconeogênese? Explique sua resposta. 
 
6- Na presença de quantidades saturantes de oxaloacetato, a atividade da citrato-sintase do tecido 
cardíaco de porco mostra uma dependência sigmoide da concentração de acetil-CoA, 
comomostrado no gráfico abaixo. Quando succinil-CoA é adicionado, a curva é deslocada para a 
direita e a dependência sigmoide é mais pronunciada. 
 
Com base nessas observações, sugira como a 
succinil-CoA regula a atividade da citrato-sintase. 
Por que a succinil-CoA é um sinal apropriado para a 
regulação do ciclo do ácido cítrico? Como a 
regulação da citrato-sintase controla a taxa de 
respiração celular no tecido cardíaco de porco? 
 
 
 
 
 
7- A carboxilação do piruvato pela piruvato-carboxilase ocorre em uma velocidade muito baixa, a 
não ser que acetil-CoA, um modulador alostérico positivo, esteja presente. Logo após uma 
 
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refeição rica em ácidos graxos (triacilgliceróis), mas baixa em carboidratos (glicose), como essa 
propriedade de regulação desativa a oxidação de glicose a CO2 e H2O, mas aumenta a oxidação 
de acetil-CoA derivada de ácidos graxos? 
 
8- Embora o oxigênio não participe diretamente do ciclo do ácido cítrico, o ciclo somente opera 
quando O2 está presente. Por quê? 
 
9- Como você espera que a operação do ciclo do ácido cítrico responda a um rápido aumento da 
razão [NADH]/[NAD+] na matriz mitocondrial? Por quê? 
 
10- Existem muitos exemplos de doenças humanas nas quais uma ou outra atividade enzimática 
está ausente devido a mutações genéticas. Entretanto, doenças nas quais indivíduos careçam de 
uma das enzimas do ciclo do ácido cítrico são extremamente raras. Por quê? 
 
 
 
GABARITO 
 
 
1- Glicose + 4 ADP + 4 Pi + 10 NAD+ 2 FAD → 4 ATP + 10 NADH + 2 FADH2 + 6 CO2. 
 
2- A falta de TPP inibe a piruvato-desidrogenase; o piruvato se acumula. 
 
3- Os nucleotídeos de flavina, FAD não seria sintetizado. Como o FAD é necessário para o ciclo do 
ácido cítrico, a deficiência de flavina marcadamente inibiria o ciclo. 
 
4- O oxaloacetato pode ser desviado para a síntese de aspartato ou para a gliconeogênese. O 
oxaloacetato é reposto pelas reações anapleróticas catalisadas pela PEPcarboxicinase, PEP-
carboxilase,enzima málica ou piruvato-carboxilase. 
 
5- Sim, o ciclo do ácido cítrico seria inibido. O oxaloacetato está presente em concentrações 
relativamente baixas na mitocôndria, e sua remoção para a gliconeogênese tenderia a deslocar o 
equilíbrio da reação da citrato-sintase no sentido do oxaloacetato. 
 
6- A succinil-CoA é um intermediário do ciclo do ácido cítrico; seu acúmulo sinaliza um fluxo 
reduzido ao longo do ciclo, demandando uma entrada reduzida de acetil-CoA para dentro do 
ciclo. A citrato-sintase, por meio da regulação da via oxidativa principal da célula, regula o 
suprimento de NADH e, portanto, o fluxo de elétrons do NADH para o O2. 
 
7- O catabolismo de ácidos graxos eleva a [acetil-CoA], o que estimula a piruvato-carboxilase. O 
resultante aumento na [oxaloacetato] estimula o consumo de acetil-CoA pelo ciclo do ácido 
cítrico, e a [citrato] aumenta, inibindo a glicólise no nível da PFK-1. Além disso, a elevada 
[acetil-CoA] inibe o complexo piruvato-desidrogenase, diminuindo a utilização do piruvato 
proveniente da glicólise. 
 
 
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8- O oxigênio é necessário para a reciclagem do NAD+ a partir do NADH produzido pelas reações 
oxidativas do ciclo do ácido cítrico. A reoxidação do NADH ocorre durante a fosforilação 
oxidativa mitocondrial. 
 
9- O aumento na [NADH]/[NAD+] inibe o ciclo do ácido cítrico, pela ação das massas, nas três 
etapas de redução do NAD+; a alta [NADH] desloca o equilíbrio em direção ao NAD+. 
 
10- O ciclo do ácido cítrico é tão essencial ao metabolismo que um defeito grave em qualquer 
enzima do ciclo seria provavelmente letal ao embrião.