BIOQUÍMICA III - Ciclo de Krebs e cadeia respiratória @medxu

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CICLO DE KREBS ou ciclo do ácido cítrico 
• Ocorre na matriz das mitocôndrias (eucariotos); 
• Função: produção de agentes redutores (NAD e FAD), além de 
produzir substâncias que serão utilizadas em outras vias 
metabólicas; 
• O piruvato entra na mitocôndria pela porina (membrana 
externa) e pelo piruvato- translocase (membrana interna) junto 
com H+; 
• EQUAÇÃO GERAL: Acetil-CoA + 3 NAD + FAD + GDP + Pi + 2 
H2O → 2 CO2 + 3 NADH + 2 FADH2 + CoA-SH + GTP + 3 H+. 
• São 8 etapas e uma pré-etapa. 
 
PRÉ-ETAPA – OXIDAÇÃO DO PIRUVATO (irreversível) 
 
Enzima: Complexo piruvato-desidrogenase (E1 – piruvato-
desidrogenase; E2 – dihidrolipoil-transacetilase; E3 – 
dihidropoil-desidrogenase). 
Sustrato: Piruvato Produto: Acetil CoA + CO2 
Co-fator: Coenzima A (CoA); NAD; FAD; TPP (tiamina 
pirofosfato) e lipoato. 
NAD+ → NADH 
 
Obs.: A pré-etapa envolve 5 etapas consecutivas de 
descarboxilação e desidrogenação; 
Vitaminas (cofatores enzimáticos) auxiliam no processo: 
Tiamina (B1 – TPP), riboflavina (B2 – FAD), riacina (B3 – NAD+), 
pantotenato (B5 – CoA). 
 
ETAPA 1 – CONDESAÇÃO DA ACETIL-COA 
Enzima: Citratosintase 
Substrato: Acetil-CoA + Oxalacetato Produto: Citrato 
Co-fator: H2O → CoA-SH (coenzima A) 
 
Obs.: O citrato inibe a glicólise e ativa a síntese de lipídeos. 
O oxalato pode também ser transformado em piruvato, 
aspartato e glicose (gliconeogênese). 
 
 
ETAPA 2 – ISOMERIZAÇÃO DO CITRATO EM ISOCITRATO 
Enzima: Aconitase Substrato: Citrato 
Produto intermediário e substrato intermediário: Cis-aconitato 
Produto: Isocitrato 
Co-fator: H2O → 
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→ H2O 
 
ETAPA 3 – DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA DO ISOCITRATO 
Enzima: Isocitrato-desidrogenase 
Substrato: Isocitrato 
Produto: α-cetoglutarato +CO2 
Co-fator: NAD(P)+ → NAD(P)H + H+ 
 
ETAPA 4 – OXIDAÇÃO E DESCARBOXILAÇÃO DO Α-
CETOGLUTARATO 
Enzima: Complexo enzimático α-cetoglutarato-desidrogenase. 
Substrato: α-cetoglutarato 
Produto: Succinil-CoA + CO2 
Co-fator: CoA → 
NAD + → NADH 
 
ETAPA 5 – CLIVAGEM DO SUCCINIL-COA 
Enzima: Succinato-tiocinase 
Substrato: Succinil-CoA 
Produto: Succinato 
Co-fator: GDP + Pi → GTP 
 → CoA-SH 
Obs.: GTP, na presença da enzima dinucleotídeo difosfato-
cinase e Mg, transforma-se em ATP. 
 
ETAPA 6 – OXIDAÇÃO DO SUCCINATO 
Enzima: Succinato desidrogenase 
Substrato: Succinato 
Produto: Fumarato 
Co-fator: FAD → FADH2 
 
ETAPA 7 – HIDRATAÇÃO DA DUPLA LIGAÇÃO DO FUMARATO 
Enzima: Fumarase 
Substrato: Fumarato 
Produto: l-malato 
Co-fator: H2O → 
 
ETAPA 8 – OXIDAÇÃO DO MALATO A OXALACETATO 
Enzima: Malato-desidrogenase 
Substrato: l-malato 
Produto: Oxalacetato 
Co-fator: NAD+ →NADH + H+ 
 
(Ciclo se reinicia) 
 
 
@medxu 
• Regulação do ciclo de Krebs: 
[ATP, acetil CoA, NADH e ácidos graxos] bloqueiam a isocitrato-
desidrogenase (etapa 3); citrato-sintase (etapa 1) e complexo 
piruvato-desidrogenase (pré- etapa); 
 
[ADP, CoA, NAD+, Ca2+] estimulam “. 
 
• Síndrome de Wernicke-Korsakoff – carência de vitamina B1 leva 
a encefalopatia de Wernicke e a psicose de Korsakoff. Atrapalha 
o ciclo de Krebs, pois B1 auxilia na pré-etapa. Causada por 
consumo excessivo de álcool e má alimentação. 
 
• Deficiência da piruvato desidrogenase - acidose lática 
congênita, leva ao acúmulo de piruvato, dieta rica em 
triglicerídeos evita crises. 
 
CADEIA RESPIRATÓRIA E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
• Objetivo: produção de ATP. Os dois processos geram 38 ATPs. 
• Ocorre no espaço entre membranas envolvendo a membrana 
interna. 
• Como funciona: o transporte de elétrons na cadeia respiratória 
promove o bombeamento de H+ (próton) para fora da matriz 
mitocondrial (teoria quimiosmótica), o que gera um grandiente 
(nível) eletroquímico e esses prótons ao voltarem para a matriz 
pela ATP Sintase (proteína) liberam energia suficiente para 
transforma ADP + Pi em ATP. 
 
• COMPLEXOS PROTEICOS (centros redox): 
 
COMPLEXO I (bomba de prótons) 
- NADH reduz o complexo I se tornando NAD+ passando esse 
e- gerado para a ubiquinona. 
 
COMPLEXO II 
- Enzima succinato desidrogenase: nela acontece a redução do 
FADH2 em FAD, liberando e- para ubiquinona. 
 
UBIQUINONA 
- Passa os e- gerados nos complexos I e II para os complexos III 
e IV. 
 
COMPLEXO III (bomba de prótons) 
- Recebe os e- e passa para o IV. 
 
COMPLEXO IV (bomba de prótons) 
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- Recebe os e- e usa esses e-, O2 e 4 H+ para gerar H2O. 
- 4 citocromos c2+ + O2 + 4H+ → 4 citocromos c3+ + H2O 
 
 
• EXTRA: 
- A reoxidação de 1 molécula de NADH gera 2,5 ATP e de 1 
molécula de FADH2 gera 1,5 ATP. 
 
- A fosforilação oxidativa gera a produção de calor graças à 
proteína termogenina existente, principalmente, na gordura 
marrom. 
 
- Regulação da fosforilação oxidativa: 
Coeficiente ATP/ADP + Pi 
ATP-ADP translocase e fosfatotranslocase. 
 
- Desacopladores da fosforilação oxidativa = destroem o 
acoplamento existente entre o transporte de e- e a fosforilação 
oxidativa, levando a diminuição da produção de ATP sem 
atrapalhar o transporte de e-. 
 
- Estresse oxidativo = produção de ROS (produtos prejudiciais 
da oxidação, como H2O2) pela respiração celular. Antioxidantes 
os neutralizam, como catalase. 
 
REFERÊNCIAS 
- Bioquímica Ilustrada - 5ª Ed. Autor, Harvey, Richard A.; 
Champe, Pamela C.; Ferrier, Denise R., Ph.d.