Ciclo do Ácido Cítrico

ou

Ciclo de Krebs

ou

Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos

Vias da Respiração Celular

Citosol

Glicólise

Glicose Piruvato

ATP GTP ATP

NADH

Ciclo de

Krebs

Cadeia

transp.

elétrons

Mitocôndria

NADH2

Nos animais e vegetais superiores a glicose pode ter 3 destinos principais

1 Glicose

2 Piruvato

2 Acetil CoA

4 CO2 + 4 H2O

glicólise (10 reações sucessivas)

animal, plantas e muitas células

microbianas (condições aeróbicas)

O2

O2

Ciclo do Ácido

Cítrico

CO2

2 Etanol + 2 CO2 2 Lactato

fermentação alcoólica em

leveduras (condições

anaeróbicas)

fermentação lática no músculo,

eritrócitos, microrganismos, etc

(condições anaeróbicas)

Espaço intermembrana

Membrana externa

Membrana interna

Matriz

Cristas

A maioria das células eucarióticas e muitas bactérias

são aeróbicas oxidam os compostos orgânicos

completamente até CO2 e H2O. Nestas condições, o

piruvato formado na glicólise é totalmente oxidado a CO2

e H2O na fase aeróbica do catabolismo chamada

respiração.

Respiração: 3 fases

Produção de acetil-CoA

Glicose

Glicólise

E1 = Piruvato desidrogenase

E2 = Desidrolipoil transacetilase

E3 = Desidrolipoil desidrogenase

*Mitocôndria de eucariotos e citosol de

procariotos

Complexo piruvato desidrogenase

Tiamina Pirofosfato (TPP) - vitamina B1

Flavina Adenina Dinucleotídeo (FAD) - vitamina B2

Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) - niacina

Coenzima A (CoA) - pantotenato

Lipoato (ácido lipoil)

Cofatores e coenzimas

Reações do ciclo

do ácido cítrico

NADH + H+

NADH + H+

NADH + H+

FADH2

Oxidação acetil-CoA (reações do ciclo do ácido cítrico)

1. Formação do citrato

2. Formação do isocitrato via cis-aconitase

3. Oxidação do isocitrato a -cetoglutarato e formação de CO2

4. Oxidação do -cetoglutarato a succinil-CoA e formação de CO2

5. Conversão da succinil-CoA para succinato

6. Oxidação do succinato a fumarato

≈

Inibidor competitivo

*fosforilação ao

nível de substrato

7. Hidratação do fumarato a malato

8. Oxidação do malato a oxaloacetato

A energia de oxidação no ciclo

é eficientemente conservada

Os componentes do ciclo do ácido cítrico são

importantes intermediários biossintéticos

piruvato carboxilase

Piruvato + HCO3- + ATP oxaloacetato + ADP + Pi

(Fígado, rim)

PEP carboxiquinase

Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP oxaloacetato + GTP (Coração, músculo esquelético)

PEP carboxilase

Fosfoenolpiruvato + HCO3- oxaloacetato + Pi

(Vegetais superiores, levedura, bactérias)

enzima málica

Piruvato + HCO3- + NAD(P)H malato + NAD(P)+

(Largamente distribuída nos eucariotos e procariotos)

Reações anapleoróticas:

Repõem intermediários do ciclo do ácido cítrico que servem como

precursores biossintéticos

Regulação do ciclo do ácido cítrico

Pontos de regulação no ciclo do ácido cítrico:

- Conversão do piruvato em acetil-CoA

- Entrada do acetil-CoA no ciclo

- Reações da isocitrato e -cetoglutarato

desidrogenase no ciclo

Cadeia respiratória

Cadeia respiratória

É o processo responsável pela maior parte

da síntese de ATP pelos organismos

aeróbicos, e é direcionada pela

transferência de elétrons ao O2 .

Em células procarióticas ocorre na

membrana plasmática, e em eucariotos, na

membrana interna das mitocôndrias.

Sequência dos transportadores de elétrons

Complexo I: NADH para Ubiquinona

(complexo da NADH desidrogenase)

NADH + H+ + UQ NAD + UQH2

Complexo II: Succcinato para Ubiquinona

(Succcinato desidrogenase)

Succcinato desidrogenase é única enzima ligada a membrana no ciclo do ácido

cítrico. Possui FAD ligado covalentemente. Os eletrons passam do succcinato

para FAD e depois para proteínas Fe-S e seguem para a Ubiquinona

Complexo III: Ubiquinona para citocromo c

Complexo IV: redução do O2

Resumo do fluxo de elétrons e prótons pelos quatro

complexos da cadeia respiratória

Gradiente de prótons fornece a energia para síntese de ATP

através da ATP sintetase

Rendimento Energético em Aerobiose:

Considerando a oxidação total do acetil-CoA pelo Ciclo do ácido cítrico e cadeia

respiratória:

1 acetil-CoA

2CO2

3 NADH + H+ ------------------ 3 x 3 = 9 ATP

1 FADH2 ------------------------- 1 x 2 = 2 ATP

1 GTP -------------------------------------- 1 ATP Total: 12 ATP

Resumindo:

1 acetil-CoA 2 CO2 + 4 H2O + 12 ATP

Cada moI de acetil-CoA oxidado completamente (até CO2 e H2O) pelo ciclo do

ácido cítrico e cadeia respiratória propicia a formação de 12 moles de ATP.

C6H12O6 (glicose)

2 Piruvato

2 Acetil-CoA ------------------------------ 2 x 12 = 24 ATP

ciclo de Krebs e cadeia respiratória

Total = 38 ATP

2 ATP ----------------------------- 2 ATP

2 NADH + H+ ---------- 2 x 3 = 6 ATP

2 CO2

2 NADH + 2 H+ -------- 2 x 3 = 6 ATP

Cálculo do rendimento energético da combustão completa da glicose até CO2 e

H2O:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O G = -686.000 cal/moI

ATP ADP + Pi G = -8.000 cal/moI

São produzidos, 38 moles de ATP por mol de glicose oxidada. O rendimento será:

686.000 cal ------------------- 100%

38 x 8.000 cal ----------------- R

R = 38 x 8.000 x 100 = 44,3%

686.000

44,3% da energia posta em disponibilidade é utilizada para a síntese de ATP. O

restante (100 - 44,3 = 55,7%) é dissipada na forma de calor, servindo apenas

para aquecer o meio onde a reação se processa.