Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico)

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CICLO DO ÁCIDO CITRÍCO 
INTRODUÇÃO 
 Série de reações com o objetivo de produzir 
energia para as células. 
 A respiração celular pode ser dividida em 3 
estágios, e o ciclo de Krebs é um deles. 
 Estágio 1: em situações aeróbicas, 
carboidratos, proteínas e lipídios podem 
ser degradados até suas unidades 
monoméricas (glicose, aminoácidos e 
ácidos graxos), e depois degradadas até 
um intermediário comum a todos, o 
acetil-CoA. 
 Estágio 2: oxidação do acetil-CoA a CO2 
através do ciclo de Krebs, juntamente 
com a redução do NADH e FADH2. 
 Estágio 3: oxidação do NADH e FADH2 
através da cadeia transportadora de 
elétrons e pela fosforilação oxidativa. 
 Após a glicólise, o piruvato pode seguir por 
diversos caminhos metabólicos, e um deles e a 
sua conversão em acetil-CoA, para entrar no 
ciclo do ácido cítrico. 
 O ciclo ocorre na matriz mitocondrial. 
 Via anfibólica: 
 Catabólica: é o ponto para o qual 
convergem a degradação de 
carboidratos, proteínas e lipídios em 
células aeróbicas. 
 Anabólica: fornece percursores para 
várias vias metabólicas. 
 
FORMAÇÃO DA ACETIL-COA 
 Formada através do complexo da piruvato-
desidrogenase. 
 Oxida a molécula de piruvato em acetil-
CoA. 
 A reação é irreversível devido ao ΔG muito 
negativo. 
 É uma reação de descarboxilação oxidativa. 
 O grupo carboxila é removido da 
molécula do piruvato em forma de CO2. 
 Existem 4 vitaminas que são usadas como 
precursoras para a síntese das coenzimas: 
 Pantotenato (B5)  CoA 
 Tiamina (B1)  TPP 
 Riboflavina (B2)  FAD 
 Niacina (B3)  NAD+ 
 O complexo piruvato-desidrogenase possui 3 
enzimas: 
 E1: piruvato desidrogenase. 
 E2: diidrolipoil transacetilase. 
 E3: diidrolipoil desidrogenase. 
 
REAÇÕES DO CICLO 
 O ciclo possui 8 etapas/reações. 
REAÇÃO 1 
FORMAÇÃO DO CITRATO 
 
 Catalisada pela citrato-sintase. 
 Condensação do acetil-CoA com o oxaloacetato, 
formando o citrato. 
 O CH3 (metil) do acetil se liga à carbonila do 
oxaloacetato, formando o citroil-CoA. 
 Citroil-CoA é hidrolisado, liberando a 
coenzima A e um citrato. 
 A hidrolise faz com que a reação seja 
altamente exergônica. 
 A coenzima A liberada é reciclada para participar 
de outra reação. 
REAÇÃO 2 
FORMAÇÃO DO ISOCITRATO VIA CIS-ACONITATO 
 
 Catalisada pela acanitase. 
 Essa reação envolve respectivamente uma 
desidratação e uma hidratação, através do 
intermediário cis-aconitato. 
 O isocitrato, produto dessa reação, é 
constantemente consumido na próxima etapa. 
REAÇÃO 3 
OXIDAÇÃO DO ISOCITRATO A α-CETOGLUTARATO 
 
 Catalisada pela isocitrato-desidrogenase. 
 Essa enzima utiliza NAD ou NADP como 
aceptor de elétrons. 
 Ocorre na matriz, atendendo o ciclo de 
Krebs, e no citosol, onde regenera o 
NADPH. 
 Há a descarboxilação oxidativa do isocitrato 
para formar α-cetoglutarato. 
REAÇÃO 4 
OXIDAÇÃO DO α-CETOGLUTARATO A SUCCINIL-COA 
 
 Catalisada pelo complexo α-cetoglutarato-
desidrogenase. 
 Descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato 
para succinil-CoA. 
 O NAD serve como aceptor de elétrons e a CoA 
como carreador do succinil. 
REAÇÃO 5 
CONVERSÃO DO SUCCINIL-COA EM SUCCINATO 
 
 Catalisada pela succinil-CoA-sintetase. 
 A ligação tioéster da succinil-CoA é quebrada, 
liberando energia necessária para a síntese de 
uma ligação fosfoanidrido de ATP ou GTP. Esse 
processo é responsável pela formação do 
succinato. 
 Fosforilação em nível do substrato: formação de 
ATP ou GTP pela energia liberada na 
descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato. 
REAÇÃO 6 
OXIDAÇÃO DO SUCCINATO A FUMARATO 
 
 Catalisada pela succinato-desidrogenase. 
 Única enzima do ciclo de Krebs 
associada à membrana. 
 Desidrogenação flavino-dependente. 
 Os elétrons passam do succinato 
através do FAD antes de entrar na cadeia 
transportadora de elétrons. 
REAÇÃO 7 
HIDRATAÇÃO DO FUMARATO A MALATO 
 
 Catalisada pela fumarase. 
REAÇÃO 8 
REGENERAÇÃO DO OXALOACETATO 
 
 Catalisada pela malato-desidrogenase. 
 Oxidação do malato em oxaloacetato. 
 O oxaloacetato é constantemente removido pela 
reação seguinte (reação 1), fazendo com que suas 
concentrações permaneçam sempre muito 
baixas, isso impulsiona a reação 8 em direção a 
formação do oxaloacetato. 
PRODUTOS DO CICLO 
 
 Em uma rodada no ciclo do ácido cítrico são 
geradas: 
 3 NADH. 
 1 FADH2. 
 1 GTP (ATP). 
 2 CO2. 
REGULAÇÃO DO CICLO DE KREBS 
 A regulação permite a produção de 
intermediários e de produtos na velocidade 
requerida para manter a célula estável, evitando 
a superprodução de um intermediário. 
 O fluxo de átomos de carbono do piruvato é 
regulado no nível de formação do acetil-CoA. 
Também é regulado nas reações catalisadas pelas 
enzimas isocitrato-desidrogenase e da α-
cetoglutarato-desidrogenase. 
 Quando os níveis de ATP, acetil-CoA, NADH e de 
ácidos graxos estão altos, dentro da célula, o 
complexo enzimático é inibido. 
 Quando os níveis de AMP, NAD+ e CoA estão 
baixos, ocorre a ativação alostérica do complexo 
piruvato-desidrogenase.