UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ
ÁREA DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE FISIOTERAPIA
CIÊNCIAS MORFOLÓGICAS II
CICLO DE KREBS
Ciclo de Krebs
O QUE É?
É a via final para onde converge o
metabolismo oxidativo de carboidratos,
aminoácidos e ácidos graxos, em que
seus
esqueletos
carbonados
são
convertidos em CO2. Essa oxidação
fornece energia para a produção da maior
parte do ATP na maioria dos animais.
Ciclo de Krebs
O QUE É?
É uma via metabólica cíclica e
central: com vias catabólicas
chegando até ele e vias anabólicas
iniciando nele.
FUNÇÕES

Produção de energia: oxidação
final de carboidratos, aminoácidos
e ácidos graxos, gerando
coenzimas reduzidas e ATP

Fornecimento de precursores para
processo de síntese de:






glicose (a partir do esqueleto
carbonado de alguns aminoácidos)
alguns aminoácidos
heme
ácidos graxos
colesterol
Geração de intermediários de
outras rotas metabólicas
ONDE OCORRE?
Ocorre na mitocôndria e a
maioria das enzimas está
presente na matriz mitocondrial.
CARACTERÍSTICAS
- Aeróbico (o O2 é necessário
como aceptor final dos
elétrons);
- Participa no processo de
respiração celular;
- Nomenclaturas:
- Ciclo do ácido cítrico (CAC);
- Ciclo dos ácidos
tricarboxílicos (TCA);
- Ciclo de Krebs (CK).
Ciclo do ácido tricarboxílico: vários intermediários são ácidos com 3 grupos carboxilas
Ácido cítrico: um dos principais intermediários
CARACTERÍSTICAS
- Fonte de precursores biossintéticos;
- NÃO há consumo ou produção de intermediários (os
intermediários serão sempre produzidos e gastos na
mesma proporção);
- Entrada de 1 acetil-CoA  regeneração de 1 oxalacetato e
eliminação de 2 CO2
- Combustíveis:
• Acetil-CoA
• Oxalacetato
Para que possam entrar ciclo de Krebs moléculas de nutrientes
precisam ser degradadas até
Acetil-CoA
DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA DO PIRUVATO

O piruvato, produto final da glicólise
aeróbia, deve ser transportado para
dentro da mitocôndria antes que possa
entrar no CK

transportador específico que ajuda o
piruvato a cruzar a membrana
mitocondrial interna.

Uma vez na matriz, o piruvato é
convertido em acetil-CoA pelo complexo
da piruvato-desidrogenase (PDH), um
complexo multienzimático.
ENZIMAS DO COMPLEXO PIRUVATO DESIDROGENASE

Agregado multimolecular que apresenta três enzimas:

E1 - piruvato desidrogenase (descarboxilase)
E2 - diidrolipoil-transacetilase
E3 - diidrolipoil-desidrogenase


ENZIMAS DO COMPLEXO PIRUVATO DESIDROGENASE

Cada uma está
presente em múltiplas
cópias e cada uma
delas catalisa uma
parte da reação geral.

A associação física
dessas enzimas une
as reações na
sequência apropriada,
sem a liberação dos
intermediários.
COMPLEXO PIRUVATO DESIDROGENASE

Coenzimas

O complexo da piruvatodesidrogenase contém
cinco coenzimas, que
atuam como carreadores
ou como oxidantes para
os intermediários das
reações.

E1 requer tiaminapirofosfato,
E2 requer ácido lipoico e
coenzima A,
E3 requer FAD e NAD+.


REGULAÇÃO DO COMPLEXO PIRUVATO
DESIDROGENASE

O complexo também possui duas enzimas reguladoras fortemente
ligadas, a piruvato-desidrogenase-cinase e a piruvatodesidrogenase-fosfatase.

As duas enzimas reguladoras ativam e inativam a E1
alternadamente: a PDH-cinase fosforila e, desse modo, inibe a
E1, enquanto a PDH-fosfatase desfosforila e ativa a E1.
REGULAÇÃO DO COMPLEXO PIRUVATO
DESIDROGENASE


A cinase é ativada
alostericamente por ATP, acetilCoA e NADH.
Na presença desses sinais de
alta energia, o complexo PDH
tem sua ação diminuída.

A acetil-CoA e o NADH também
inibem alostericamente a forma
desfosforilada (ativa) da E1.

O piruvato é um inibidor potente
da PDH-cinase.
Se a concentração de piruvato
aumentar, a E1 apresentará
sua atividade máxima.



O cálcio é um forte ativador da PDHfosfatase, estimulando a atividade da E1.
Importante no músculo esquelético, onde
a liberação de cálcio durante a contração
estimula o complexo da PDH e,
consequentemente, a produção de
energia.
VISÃO GERAL DO CICLO
Há 8 passos, cada um catalisado por uma enzima diferente.
1. Formação do citrato: (Irreversível)
citrato sintase
Reação de condensação da acetil-CoA com oxalacetato seguida por
hidrólise para formar citrato catalisada pela enzima citrato sintase,
também chamada enzima condensante.
O oxalacetato é o primeiro substrato a se ligar na enzima induzindo
uma mudança conformacional na citrato sintase que faz aparecer um
sítio de ligação para o segundo substrato: a acetil-CoA.
2. Formação de isocitrato (Reversível)
aconitase
A enzima aconitase catalisa a transformação de citrato para
isocitrato através da adição de água.
3. Oxidação do isocitrato a α-cetoglutarato e CO2
(Irreversível)
isocitrato desidrogenase
Primeiro ocorre a oxidação, os H são removidos através do NAD e depois a
descarboxilação, onde é formado o CO2. Ocorre a descarboxilação oxidativa do
isocitrato.
Origina a primeira molécula de NADH e a primeira liberação de CO2
4. Oxidação do α-cetoglutarato a succinil CoA e CO2
(Irreversível)
complexo -cetoglutarato desidrogenase
Aqui ocorre juntamente a oxidação e a descarboxilação.
Libera o segundo CO2 e produz o segundo NADH
5. Conversão do succinil-CoA em succinato
(Reversível)
succinil-CoA sintase
A energia liberada no rompimento da ligação do succinil-CoA é empregada para
dirigir a síntese de GTP.
A reação está acoplada à fosforilação de difosfato de guanosina (GDP),
produzindo GTP. O GTP e o ATP são energeticamente interconversíveis pela
reação da nucleosídeo-difosfato-cinase:
Fosforilação a nível de substrato
6. Oxidação do succinato a fumarato
(Reversível)
succinato desidrogenase
Única enzima do ciclo ligada à membrana mitocondrial interna
O FAD, e não o NAD+, é o aceptor de elétrons, pois o poder redutor do succinato
não é suficiente para reduzir o NAD+.
7. Hidratação do fumarato a malato
(Reversível)
fumarase
8. Oxidação do malato à oxaloacetato
(Reversível)
malato desidrogenase
Ocorre a perda de elétrons do malato (oxidação) para formar oxalacetato.
Produz o terceiro NADH do ciclo.
QUAIS OS PRODUTOS FORMADOS?
Um grupo acetil, contendo dois átomos de carbono foi introduzido
no ciclo;
Dois átomos de carbono emergiram do ciclo como CO2 (oxidação
isocitrato e -cetoglutarato);
O ciclo não envolve consumo efetivo ou produção efetiva de
oxalacetato ou qualquer outro intermediário;
QUAIS OS PRODUTOS FORMADOS?
Quatro pares de elétrons são
transferidos durante uma volta
do ciclo: 3 pares de elétrons
reduzem o NAD+ a NADH, e 1
par reduz FAD a FADH2.
A oxidação de um NADH pela
cadeia transportadora de
elétrons leva à formação de
aproximadamente 3 ATPs,
enquanto a oxidação do
FADH2 gera cerca de 2 ATPs.
QUAIS OS PRODUTOS FORMADOS?
A energia liberada por essas reações foi conservada na redução de
3 NAD+ + 1 FAD + síntese de 1 molécula de ATP ou GTP
Cada volta do CK produz:
3 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP (ou GTP) + 2CO2
EQUAÇÃO GERAL PIRUVATO A CO2
cada molécula de glicose gera 2
moléculas de piruvato através da
glicólise, então diz-se que cada molécula
de glicose requer duas voltas no ciclo
para completa oxidação, gerando 6
moléculas de CO2: 3 + 3.
piruvato + 4 NAD+ + FAD + GDP + Pi 3 CO2 + 4 NADH + FADH2 + GTP
COMO É REGULADO?
Três fatores governam a velocidade do fluxo
por meio do ciclo:
- Disponibilidade de substratos;
- Inibição por acúmulo de produtos;
- Inibição de algumas enzimas da via.
As principais enzimas envolvidas na
regulação:
• citrato sintase;
•
isocitrato desidrogenase;
•
α-cetoglutarato desidrogenase.