RESUMO SOBRE CICLO DE KREBS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFAL 
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA 2 
PROFESSOR: LUCIANO GRILLO 
 
 
 
ADIR AZEVEDO DE CARVALHO 
ANDRESSA HARUE INOUE 
FRANCIELLY SOUZA MANGUEIRA 
NÍCOLAS MONTEIRO DE ARAUJO 
VALERIA VIEIRA RODRIGUES 
 
 
 
 
 
RESUMO 
CICLO DE KREBS/ÁCIDO CÍTRICO 
 
 
 
Maceió-AL 
2017 
 
 
ADIR AZEVEDO DE CARVALHO 
ANDRESSA HARUE INOUE 
FRANCIELLY SOUZA MANGUEIRA 
NÍCOLAS MONTEIRO DE ARAUJO 
VALERIA VIEIRA RODRIGUES 
 
 
 
 
 
CICLO DE KREBS/ÁCIDO CÍTRICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Maceió-AL 
2017 
Trabalho realizado para obtenção 
de uma das notas da disciplina de 
Bioquímica 2, do curso de 
Farmácia-Bacharelado, orientado 
pelo professora Dr. Luciano Grillo, 
da Universidade Federal de 
Alagoas (UFAL). 
Ciclo Krebs: Preparação para o ciclo 
 
O piruvato produzido pela glicólise tem muitos destinos, que dependem das 
necessidades energéticas da célula e da disponibilidade de oxigênio. Na presença de 
oxigênio (condições aeróbias), converte-se em uma molécula, chamada de acetil 
coenzima A, que é capaz de penetrar no ciclo do ácido cítrico. 
 
 
Figura 1 – Acetil coenzima A (CoA) 
< https://pt.wikipedia.org/wiki/Acetilcoenzima_A> 
 
 O ciclo do ácido cítrico aceita unidades acetila na forma de acetil CoA. Essas 
unidades são introduzidas no ciclo ao se ligar a uma molécula aceptora de quatro 
carbonos. As unidades acetila são oxidadas a CO2, e são capturados elétrons de alto 
potencial de transferência. A molécula aceptora é regenerada, capaz de processar 
outra unidade acetila. A natureza cíclica destas reações aumenta sua eficiência. 
A glicólise ocorre no citoplasma da célula, mas o ciclo do ácido cítrico ocorre 
nas mitocôndrias. O piruvato deve, portanto, ser transportado, para dentro das 
mitocôndrias para ser metabolizado de modo aérobio. Esse transporte é facilitado por 
um transportador especial. Na matriz mitocondrial, o piruvato é descarboxilato de 
modo oxidativo pelo complexo piruvato desidrogenase, formando CoA. Esta reação é 
o elo entre a glicólise e o ciclo do ácido cítrico. 
 
 
Figura 2 – Relação da glicólise com o ciclo do ácido cítrico. 
< http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAFb4AL/ciclo-krebs> 
 
O complexo piruvato desidrogenase é um complexo grande e muito integrado, 
de três enzimas diferentes. Suas estruturas elaboradas permitem que os substratos 
caminhem de modo eficiente de um centro ativo para outro conectados por hastes 
para o cerne do complexo. A conversão do piruvato em acetil CoA consiste em três 
etapas: descarboxilação, oxidação e transferência da acetila resultante para a CoA. 
Estas etapas têm de estar acopladas para a preservação da energia livre derivada da 
etapa de descarboxilação, para impulsionar a formação de NADH e acetil CoA. São as 
seguintes etapas: 
1. O piruvato é descarboxilado no centro ativo de E1 (Enzima 1), formando 
hidroxietil – TPP com intermediário, e CO2 sai como primeiro produto; 
2. E2 insere o braço lipoamida do domínio de lipoamida dentro do canal 
profundo de E1 que leva ao centro ativo; 
3. E1 catalisa a transferência da acetila para a lipoamida. O braço 
acetilado deixa E1 e penetra no cubo E2 para viajar ao centro ativo de E2, localizado 
no fundo do cubo na interface da subunidade; 
4. A porção acetila é transferida à CoA e o segundo produto, acetil CoA, 
deixa o cubo. O braço de lipoamida reduzida gira em seguida para o centro ativo da 
flavoproteína E3. 
5. No centro ativo de E3, a lipoamida é oxidada pela coenzima FAD. A 
lipoamida reativada etá pronta para começar outro ciclo de reação. 
6. O produto final, NADH, é produzido pela reoxidação do FADH2 em 
FAD. 
 
 
 
Figura 3 – Reações do complexo piruvato desidrogenase 
< http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfjtwAI/ciclo-krebs?part=2> 
A proximidade de uma enzima em relação à outra aumenta a velocidade global 
da reação e tornam mínimas as reações colaterais. O mecanismo importante da 
regulação em eucariontes é a modificação covalente – neste caso, a fosforilação. A 
fosforilação do componente (E1) da piruvato desidrogenase por uma cinase específica 
interrompe a atividade do complexo. A desativação é revertida pela ação de uma 
fosfatase específica. A cinase e a fosfatase estão fisicamente associadas com o 
componente transacetilase (E2), mostrando a importância estrutural e mecanísitca 
deste cerne. Além disso, a cinase e a fosfatase são autorreguladas. 
 
Figura 4 – Regulação do complexo de piruvato desidrogenase. 
< http://mundodabioquimica.blogspot.com.br/2012/03/normal-0-21-false-false-
false-pt-x-none.html> 
Um bom exemplo para compreender como ocorre a regulação do ciclo do ácido 
cítrico pelo complexo piruvato desidrogenase é o músculo que está se tornando ativo 
após um período de repouso. Em repouso, o músculo não tem demandas de energia 
significativas. Consequentemente, serão altas as proporções NADH/NAD+, acetil 
CoA/CoA e ATP/ADP. Sendo assim, altas concentrações dos produtos imediatos do 
complexo piruvato desidrogenase inibem sua atividade. Quando do ínicio do exercício, 
as concentrações de ADP e piruvato aumentarão, pois a contração muscular consome 
ATP e glicose se converte em piruvato para satisfazer as demandas de energia. ATP 
e piruvato ativam a desidrogenase por inibir a cinase. Além disso a fosfatase é 
estimulada por Ca2+. 
A importância do complexo piruvato desidrogenase para o metabolismo 
especialmente para o catabolismo no sistema nervoso central é ilustrada pelo beribéri. 
Esta é uma doença neurológica que resulta de uma deficiência de tiamina, o precursor 
da tiamina pirofosfato. A ausência de TPP prejudica a atividade do componente 
piruvato desidrogenase do complexo piruvato desidrogenase. 
Ciclo de Krebs: Colhendo elétrons do ciclo 
A função do ciclo do ácido cítrico é a colheita dos elétrons de alta energia das 
substâncias energéticas carbonadas. Na primeira parte do ciclo do ácido cítrico, a 
molécula de quatro carbonos, o oxaloacetato, se condensa com uma acetila (dois 
carbonos), para originar citrato, um ácido tricarboxílico de seis carbonos. 
 
 
Figura 5 – Formação do citrato 
< http://slideplayer.com.br/slide/384516/> 
Esta reação é catalisada pela citrato sintase. Inicialmente, o oxaloacetato se 
condensa com a acetil CoA para formar citril CoA, uma molécula rica em energia, pois 
contém a ligação tio éster originária da Acetil CoA. Posteriormente, o citrato é 
isomerizado a isocitrato para capacitar a unidade com seis carbonos a sofrer 
descarboxilação oxidativa. 
 
Figura 6 – Isomerização do citrato a isocitrato. 
< http://www.ledson.ufla.br/respiracao_plantas/ciclo-de-krebs/> 
A descarboxilação oxidativa do isocitrato é catalisada pela isocitrato 
desidrogenase, formando α-cetoglutarato. A oxidação gera o primeiro carreador de 
elétrons de alta transferência no ciclo, o NADH. 
 
Figura 7 – Conversão de isocitrato a α-cetoglutarato 
< http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA6SYAB/ciclo-krebs> 
Em uma segunda descarboxilação, forma-se succinil-CoA a partir do α-
cetoglutarato, reação catalisada pelo complexo α-cetoglutarato desidrogenase que é 
uma montagem organizada de três tipos de enzimas que é homóloga à do complexo 
piruvato desidrogenase. 
 
Figura 8 – Conversão de α-cetoglutarato a succinil CoA. 
< http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA6SYAB/ciclo-krebs> 
A segunda parte do ciclo do ácido cítrico consiste na regeneração da 
substância inicial, o oxaloacetato. Esta regeneração é executada por uma série de 
reações que não apenas colhe elétrons de alto potencial de transferência, mas 
também resulta em um composto de alto potencial de transferência de fosforila, GTP 
ou ATP. Tal reação é a clivagem da ligação tio éster da succinil CoA que é acoplada à 
fosforilação de ADP ou GDP. Esta reação é catalisada pela succinil CoA sintetase. 
A próxima reação de oxidação consiste na oxidação de succinato em fumarato, 
catalisada pelaenzima succinato desidrogenase. O aceptor de hidrogênio é o FAD em 
vez de NAD+, que é utilizado nas três outras reações oxidativas do ciclo. FAD é o 
aceptor de hidrogênio nessa reação porque a variação de energia livre é insuficiente 
para reduzir o NAD+. Na reação de oxidação seguinte, fumarato é oxidado a malato 
pelaa ação da enzima fumarase, que reduz NAD+. Duas moléculas de água são 
consumidas: uma na síntese do citrato pela hidrólise da Citril CoA e outra na 
hidratação do fumarato. 
A reação resultante do ciclo do ácido cítrico é a que se segue: 
Acetil CoA + 3NAD +FAD + GDP(ADP) + Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 3 NADH + 
FADH2 + GTP (ATP) + 2 H+ + CoA 
 
Figura 8 – Ciclo de Krebs 
< https://sites.google.com/site/enfermagemufal20121/m03-ciclo-de-krebs> 
O ciclo do ácido cítrico é regulado em vários pontos. Além da regulação do 
complexo piruvato desidrogenase, os dois outros locais de controle são as enzimas 
isocitrato desidrogenase e α – cetoglutarato desidrogenase. Isocitrato desidrogenase é 
estimulada de modo alostérico pelo ADP, que significa necessidade de mais energia. 
Ao contrário, NADH, que sinaliza a presença de elétrons de alto potencial de 
transferência, inibe a isocitrato desidrogenase. Da mesma forma, ATP, o produto final 
do catabolismo de compostos energéticos, é inibidor. Um segundo local de controle do 
ciclo do ácido cítrico é a α – cetoglutarato desidrogenase. A α – cetoglutarato 
desidrogenase é inibida pelos produtos da reação que catalisa, succinil CoA e NADH. 
Em adição, ela também é inibida por altos níveis de ATP. Portanto a velocidade do 
ciclo geralmente é reduzida quando a célula tem um alto nível de ATP e de NADH. 
Estas enzimas funcionarão apenas quando a carga energética for baixa, porque 
somente então estarão disponíveis NAD+ e FAD. 
 
Figura 9 – Controle do ciclo do ácido cítrico (STRYER et al., 2011). 
 
O ciclo do ácido cítrico, como principal centro metabólico da célula, também 
fornece intermediários para biossíntese. Os intermediários são retirados para 
biossínteses quando as necessidades energéticas da célula são adequadas. Os 
intermediários são repostos pela formação de oxaloacetato a partir de piruvato. 
 
Figura 11 – Papéis biossintéticos no ciclo de Krebs (STRYER et al., 2011) 
 
 
 
 
Referências 
1. LEHNINGER, A.L. 2006. Princípios de Bioquímica - 4ª ed., Ed.Sarvier. 
2. STRYER, BERG #E_COMERCIAL# TYMOZKO. 2006. Bioquímica, Ed. Guanabara 
Koogan, 6a. Edição, Rio de Janeiro.