Ciclo do Ácido Cítrico - O Ciclo de Krebs

Mineiros, 08 de Setembro de 2009

SUMÁRIO

1 CICLO DE KREBS...............................................................................03

2 FUNÇÃO ANABÓLICA DO CICLO DE KREBS.............................03

3 O CICLO DE KREBS E A RESPIRAÇÃO........................................04

4 LÓGICA QUÍMICA..............................................................................04

5 REFERÊNCIAS....................................................................................06

1.CICLO DE KREBS

O ciclo de Krebs, tricarboxílico ou do ácido cítrico, corresponde a uma série de reações

químicas que ocorrem na vida da célula e seu metabolismo. Descoberto por Sir Hans Adolf Krebs

(1900 -1981).

O ciclo é executado na mitocôndria dos eucariontes e no citoplasma dos procariontes. Trata-se de uma

parte do metabolismo dos organismos aeróbicos (utilizando oxigênio da respiração celular); organismos

anaeróbicos utilizam outro mecanismo, como a glicólise = outro processo de fermentação

independente do oxigênio.

O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica, catabólica e anabólica, com a finalidade de oxidar a

acetil-CoA (acetil coenzima A), que se obtém da degradação de carboidratos, ácidos graxos e

aminoácidos a duas moléculas de CO 2 .

Este ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetil- CoA

(coenzima A) por ação da enzima desidrogenase. Este composto vai reagir com o oxaloacetato que é um

produto do ciclo anterior formando-se citrato. O citrato vai dar origem a um composto de cinco

carbonos, o alfa-cetoglutarato com libertação de NADH, e de CO2. O alfa-cetoglutarato vai dar

origem a outros compostos de quatro carbonos com formação de GTP, FADH2 e NADH e

oxaloacetato. Após o ciclo de Krebs ocorre outro processo denominado fosforização oxidativa.

Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O --> 2 CO2 + 3 NADH + 3H+ + FADH2

+ GTP + CoA

2.FUNÇÃO ANABÓLICA DO CICLO DE KREBS

Os compostos intermediários do ciclo de Otilia podem ser utilizados como precursores em vias

biossintéticas: oxaloacetato e a-cetoglutarato vão formar respectivamente aspartato e glutamato.

A eventual retirada desses intermediários pode ser compensada por reações que permitem

restabelecer o seu nível. Entre essas reações, que são chamadas de anapleróticas por serem

reações de preenchimento, a mais importante é a que leva à formação de oxaloacetato a partir do

piruvato e que é catalisada pela piruvato carboxilase. O oxaloacetato além de ser um

intermediário do ciclo de Krebs, participa também da neoglicogênese. A degradação de vários

aminoácidos também produz intermediários do ciclo de Krebs, funcionando como reações

anapleróticas adicionais.

3.O CICLO DE KREBS E A RESPIRAÇÃO

A influência do ciclo de Krebs no processo da respiração celular começa com a glicólise

processo ocorrido no citoplasma de uma célula, onde a glicose, obtida através dos alimentos

ingeridos, passa por uma série de dez reações químicas que culminam na formação de duas

moléculas de ácido pirúvico. A partir desse ponto que começa a participação do ciclo de Krebs

na respiração propriamente dita. O ciclo de Krebs ocorre dentro da mitocôndria, logo as

moléculas de ácido pirúvico têm que entrar nela, esse processo só ocorre quando há moléculas

de oxigênio suficientes para cada molécula de glicose, se há, na entrada do ácido pirúvico na

mitocôndria faz com que o oxigênio reaja com o ácido formando gás carbônico e libera os

elétrons dos átomos de hidrogênio presentes na fórmula da glicose. Esses elétrons

sãotransportados pelo NADH e o FADH, duas moléculas transportadoras. Os elétrons então se

responsabilizam pela união de mais um átomo de fósforo, com uma molécula de adenosina di-

fosfato (ADP) formando a adenosina tri-fosfato o famoso ATP. Esta molécula de ATP então é que

fornecerá a energia para a vida da célula e o transporte ativo de substâncias pelo corpo.

4.LÓGICA QUÍMICA

O piruvato produzido na glicólise ainda contém bastante poder redutor (verifique o estado de

oxidação de cada um dos seus carbonos e compare-o com o estado de oxidação do carbono no

CO2). Este poder redutor vai ser aproveitado pela célula no ciclo de Krebs. Em primeiro lugar, o

piruvato é utilizado para produzir acetil-CoA, que é uma forma ativada de acetato (CH3COO-)

Nesta reação intervém a piruvato desidrogenase. É uma enzima bastante complexa, que contém

bastantes cofactores: lipoamida, FAD, coenzima A. A hidrólise da ligação tioéster (S-C=O) do

acetil-CoA é bastante exergônica, pelo que a sua formação exige energia. Essa energia provém

da descarboxilação do piruvato (note que o piruvato tinha três carbonos e a porção acetil do

acetilCoA apenas possui dois: o grupo carboxilato migrou como CO2).

A energia proveniente de descarboxilações é freqüentemente usada pela célula para empurrar um

equilíbrio no sentido da formação de produtos, como se verá em várias reações do ciclo de Krebs

e na gluconeogénese.

Na primeira reação do ciclo de Krebs, o acetil-CoA é adicionado a oxaloacetato, dando origem a

citrato, numa reação de adição aldólica. A hidrólise do tioéster ajuda a deslocar o equilíbrio no

sentido da formação de produtos:

O citrato é depois isomerizado a isocitrato. Este é então descarboxilado a a-cetoglutarato. Se o

citrato não tivesse sido isomerizado a isocitrato antes da descarboxilação, esta

produziria um composto de carbono ramificado, mais difícil de metabolizar.

Tal como o piruvato, o a-cetoglutarato é um a-cetoácido, i.e., possui um grupo carbônico

adjacente ao grupo ácido carboxílico. É, portanto de prever que reaja exatamente como o

piruvato, i.e., que a sua descarboxilação forneça energia suficiente para que se forme uma ligação

tioéster com a coenzima A. E é isto que de fato ocorre... A enzima responsável por esta reação, a

a-cetoglutarato desidrogenase, é, aliás, bastante análoga à piruvato desidrogenase na sua

composição e cofactores.

A ligação tioéster do succinil-CoA é, como todas as ligações tioéster, bastante energética. A sua

hidrólise vai constituir o único ponto do ciclo de Krebs onde ocorre produção direta de ATP (ou

equivalente).

O succinato é tal como o oxaloacetato, um produto com quatro carbonos. A parte final do ciclo

de Krebs consiste em regenerar o oxaloacetato a partir do succinato. O succinato é primeiro

oxidado a fumarato, pelo complexo succinato desidrogenase (também denominado complexo II),

que se encontra na face matricial da membrana interna da mitocôndria. A oxidação de ligação

simples a dupla (alcanos a alcenos) tem um potencial demasiado elevado para que os elétrons

possam ser aceites pelo NAD+ (E0=-320 mV). A célula utiliza, portanto FAD (E0= 0 mV) como

aceitador destes elétrons. A hidratação do fumarato produz malato, que depois é oxidado a

oxaloacetato, completando o ciclo. Uma seqüência semelhante de reações ocorre na β-oxidação

dos lipídeos.

O resultado do ciclo de Krebs é portanto:

Acetil-CoA + oxaloacetato + 3 NAD+ + GDP + PI +FAD --> oxaloacetato + 2 CO2 + FADH2 +

3NADH + 3 H+ + GTP

5. REFERÊNCIAS

HARPER’S Illustrated Biochimistry 26ª edição 2004

http://www.quimica10.com.br

http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/krebs.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Krebs

http://www.brasilescola.com/biologia/ciclo-krebs.htm

http://www.fisiologia.kit.net/bioquimica/ck/ck.htm

http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/ciclo-krebs.htm

http://www.ib.unicamp.br/lte/bdc/visualizarMaterial.php?idMaterial=715

http://www2.ee.ufpe.br/codec/gslc/Krebs.pdf