Ciclo de Krebs

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Ciclo de Krebs 
Mitocondria 
 
É nas mitocôndrias que a energia química é 
transformada para realizar as atividades do 
organismo, através da respiração celular. 
 
Etapas da Respiração Celular 
Glicólise: Quebra de macronutrientes em 
unidades de dois carbonos. 
Ciclo de Krebs: Oxidação das moléculas em 
CO2 e conservação da energia por 
transportadores de elétrons reduzidos. 
Cadeia Respiratória: Oxidação dos 
transportadores de elétrons para formar ATP. 
 
Acetil-CoA 
A coenzima-A ou Acetil-CoA é uma unidade 
de 2 carbonos ativados, formada a partir dos 
nutrientes oxidados pela Glicólise (piruvato). 
 
Durante o Ciclo de Krebs, ocorre a oxidação 
de Acetil-CoA. 
 
Azul: pares de elétrons que originam as formas 
reduzidas dos transportadores 
Verde: ligação hidrolisada para formar 
GTP/ATP pela fosforilação a nível de substrato 
 
Formação de Acetil-CoA 
A formação de Acetil-Coa ocorre na matriz 
mitocondrial, pela descarboxilação oxidativa 
da molécula de piruvato. 
 
Essa reação utiliza NAD+ como aceptor de 
elétrons, formando NADH. 
O complexo Piruvato Desidrogenase (PDH) 
catalisa a reação a partir de 3 enzimas: 
E1: piruvato desidrogenase 
E2: di-hidrolipoil transacetilase 
E3: di-hidrolipoil desidrogenase 
Cofatores: tiaminopirofosfato (vit B1), ácido 
hipóico, CoA-SH (vit B5), FAD (vit B2), NAD (vit 
B3) 
 
É interessante notar que durante toda reação 
os intermediários não abandonam a 
superfície das enzimas. 
Obs: essa reação não faz parte do ciclo de 
Krebs 
Ciclo de Krebs 
O Ciclo de Krebs (ou Ciclo do Ácido 
Cítrico/Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos) é uma 
rota metabólica central, que permite a 
conservação de energia obtida pelos 
macronutrientes através da formação do 
Acetil-CoA. 
É responsável por 2/3 da geração de ATP por 
meio de macronutrientes. 
Importante lembrar que os micronutrientes 
também são fundamentais, pois atuam como 
coenzimas necessárias à atividade 
enzimática (vitaminas, minerais, etc). 
 
 
 
Etapa I - Fase de Preparação 
O Acetil-CoA é condensado com 
Oxalacetato e forma Ácido Citríco/Citrato. 
Catálise: enzima Citratosintase 
 
Reação altamente exergônica e irreversível 
A formação de tioesteres pelo Acetil-CoA 
fornece energia para transferência de grupos 
acila ao oxalacetato. 
O oxalacetato é regenerado ao final do ciclo, 
por isso, ao longo da via, o citrato perde 2 
carbonos (na forma de CO2) por 
descarboxilação oxidativa, voltando à forma 
de oxalacetato. 
 
Etapa II 
A hidroxila no carbono 3 do citrato é 
deslocada para o carbono 2, formando 
isocitrato. 
Catálise: enzima Aconitase (intermediário: 
Cis-aconita) 
 
Isomerização reversível 
 
Esse deslocamento promove a oxidação e 
formação de um grupo cetona intermediário. 
Em uma situação de equilíbrio há 10% de 
isocitrato e 90% de citrato. 
 
Etapa III – 1° Descarboxilação Oxidativa 
Conversão de isocitrato em α–cetoglutarato 
com liberação de um CO2. 
Catálise: enzima Isocitrato Desidrogenase 
(utiliza NAD+/forma NADH) 
 
 
 
 
Etapa IV – 2° Descarboxilação Oxidativa 
Formação de succinil-CoA a partir da 
molécula de α–cetoglutarato. Mecanismo 
idêntico ao complexo PDH. 
Catálise: α-cetoglutaratodesidrogenase 
(utiliza NAD+/forma NADH) 
 
Reação irreversível 
 
Liberação do grupo carboxílico no carbono 1 
do α–cetoglutarato na forma de CO2. Uma 
coenzima-A é ligada ao C1. 
 
Etapa V 
A hidrólise das ligações tioester da succinil-
CoA libera energia para formação de GTP. 
Formação de succinato. 
Catálise: succinil-CoA sintetase 
 
Fosforilação a nível de substrato 
 
Etapa VI 
O succinato é convertido a fumarato. 
Catálise: succinato desidrogenase (utiliza 
FAD+/libera FADH2) inibida por malonato 
 
 
 
Etapa VII 
Conversão do fumarato em malato por 
reação de hidratação. 
Catálise: fumarase 
 
Etapa VIII 
O malato é convertido em oxalacetato 
(intermediário inicial). 
Catálise: malato desidrogenase (utiliza NAD+/ 
forma NADH) 
 
Em equilíbrio a reação se desloca para formar 
malato, porém os níveis de oxalacetato na 
matriz são baixos, deslocando a reação para 
formar oxalacetato. 
 
Intermediários e Produtos: 
 
 
Reação Global: 
 
 
Reações Anapleróticas e Biossintéticas 
O Ciclo de Krebs é uma rota aberta 
(anfibólica), ou seja, intermediários podem 
entrar ou sair do ciclo. 
 
Vias Biossintéticas: 
Intermediários desviados; síntese de 
biomoléculas (azul) 
Ex: 
O Citrato pode aproveitar o metabolismo de 
ácidos graxos, ser desviado do Ciclo do Krebs 
e transportado para o Citosol, auxiliando na 
produção de ácidos graxos 
 
Vias Anapleróticas: 
Adição de intermediários vindos de outras 
vias; conversão de precursores em 
intermediários (vermelho) 
Ex: 
A Propionil-CoA pode ser convertida em 
Succinil-CoA 
A Piruvatocarboxilase forma Oxalacetato a 
partir de Piruvato 
 
 
 
 
 
 
 
 
Regulação do Ciclo de Krebs 
Ocorre de forma dinâmica de acordo com a 
necessidade da célula 
 
Potencial energético: 
O potencial energético atua nas três etapas 
irreversíveis catalisadas pelas enzimas: 
Etapa I: citratosíntase 
Etapa III: isocitrato desidrogenase 
Etapa IV: α-cetoglutaratodesidrogenase 
A etapa da Isocitrato desidrogenase é 
regulada pelos níveis de NADH, e é o ponto 
mais importante de regulação da via. 
 
Disponibilidade de substratos: 
A disponibilidade de oxigênio regula o 
funcionamento do ciclo. 
A disponibilidade de Succinil-CoA e Acetil-
CoA também regula a via. 
 
Razão reagente/produto: 
A razão de ADP e ATP regula a velocidade do 
ciclo. 
As concentrações de NAD+ e NADH (estado 
de redução) também atuam na velocidade 
do ciclo. 
 
Apesar das alterações nos tipos e 
concentrações de substâncias disponíveis nas 
células, e também variações na taxa de 
utilização de ATP, os níveis de ATP devem ser 
mantidos relativamente constantes pela 
célula. 
 
 
Por: Fernanda Frangilo