Ciclo de Krebs

Um esquema que demonstra a via metabólica do 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 matriz da mitocôndria dos eucariotes 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 fermentação lática, onde o piruvato é o receptor final de elétrons na via glicolítica, gerando lactato.

O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica, ou seja, possui reações catabólicas e anabólicas , 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 CO₂.

Este ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetil CoA (coenzima A) por acção da enzima piruvato 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 NADH2, 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 fosforilação oxidativa.

Visão simplificada do Ciclo de Krebs

O ciclo do ácido cítrico começa com o Acetil-CoA(2 cabornos), se misturando ao ácido oxalacético( 4 carbonos)e dando origem ao ácido cítrico com 6 carbonos, o ácido critirco perde um carbono e um hidrogênio, o carbono se perde no meio e o hidrogênio e incorporado pelo NAD ( nicotinamida adenina dinucleotídio) que vira NADH, o antes ácido cítrico vira ácido alfa-cetoglutário com 5 carbonos, novamente perde um carbono e um hidrogênio, o carbono se perde no meio e o hidrogênio é incoporado pelo NAD que vira NADH, o antes ácido-alfacetoglutário vira Sucinil COA com 4 carbonos, não podendo mais perder carbono o sucinil libera o COA que o conduziu até ali, nesse estágio do ciclo já essa possível transformar ADP ( adenosina difosfato) em ATP (adenonisa trifosfato) que é a energia da célula. Depois da produção de energia o sucinil COA vira ácido sucinico com 4 carbonos, já não podendo perder carbonos, ele perde duas moléculas de hidrogênio, o FAD ( flavina adenina dinucleotídio) incorpora, pelo fato de o NAD só poder incorporar 1 molécula, e o então FAD vira FADH, e o até então ácido sucinico vira ácido málico com 4 carbonos, não podendo mais perder carbono, é liberado 1 molécula de hidrogênio, o NAD incorpora e vira NADH, perdendo essa molécula de hidrogênio ele vira ácido oxalacético novamente para iniciar o ciclo outra vez.

O citrato então passa por uma série de transformações químicas, perdendo dois grupos carboxila na forma de CO2. Os carbonos liberados na forma de CO2 são oriundos do oxaloacetato, e não diretamente do Acetil-CoA. Os carbonos doados pelo Acetil-CoA se tornam parte do oxaloacetato após o primeiro passo do ciclo do ácido cítrico.

A transformação dos carbonos doados pelo Acetil-CoA em CO2 requer vários passos no ciclo de Krebs. No entanto, por causa do papel do ácido cítrico no anabolismo (síntese de substâncias orgânicas), ele pode não ser perdido já que muitas substâncias intermediárias do ciclo também são usadas como precursoras para a biosíntese em outras moléculas.

A maior parte da energia disponível graças ao processo oxidativo do ciclo é transferida por elétrons altamente energéticos que reduzem o NAD+, tranformando-o em NADH. Para cada grupo acetila que entra no cliclo de Krebs, três moléculas de NADH são produzidas (o equivalente a 2,5 ATPs).

Elétrons também são transferidos ao receptor Q, formando QH2.

No final de cada ciclo, o Oxoalocetato de quatro carbonos é regenerado, e o processo continua.

Via metabólica do ciclo de Krebs

Dois carbonos são oxidados, tornando-se CO₂, e a energia dessas reações é armazenada em GTP, NADH e FADH₂. NADH e FADH₂ são coenzimas (moléculas que ativam ou intensificam enzimas) que armazenam energia e são utilizadas na fosforilação oxidativa.

Passo	Substrato	Enzima	Tipo da reação	Reagentes/ Coenzimas	Produtos/ Coenzimas
1	Oxaloacetato	Citrato sintase	Condensação	Acetil CoA + H2O	CoA-SH
2	Citrato	Aconitase	Desidratação/Hidratação	H2O	H2O
3	Isocitrato	Isocitrato desidrogenase	Oxidação	NAD+	NADH + H+
4	Oxalosuccinato	Isocitrato desidrogenase	Decarboxilação	H+	CO2
5	α-Cetoglutarato	α-Cetoglutarato desidrogenase	Decarboxilação oxidativa	NAD+ + CoA-SH	NADH + H+ + CO2
6	Succinil-CoA	Succinil-CoA sintetase	Fosforilação ao nível do substrato	GDP + Pi	GTP + CoA-SH
7	Succinato	Succinato desidrogenase	Oxidação	FAD	FADH2
8	Fumarato	Fumarase	Adição (H2O)	H2O
9	L-Malato	Malato desidrogenase	Oxidação	NAD+	NADH + H+

As principais etapas do ciclo de Krebs

1. Oxalacetato (4 C - 4 átomos de carbono) a Citrato (6 C): O ácido acético proveniente das vias de oxidação de glícidos, lípidos e proteínas, combinam-se com a coenzima a formando o Acetil - CoA. A entrada deste composto no ciclo de Krebs ocorre pela combinação do ácido acético com o oxalacetato presente na matriz mitocondrial. Esta etapa resulta na formação do primeiro produto do ciclo de Krebs, o citrato. O coenzima A, sai da reação como CoASH.
2. Citrato (6 C) a Isocitrato (6 C): O citrato sofre uma desidratação originando o isocitrato. Esta etapa acontece para que a molécula de citrato seja preparada para as reações de oxidação seguintes
3. Isocitrato a αcetoglutarato (5 C): Nesta reação há participação de NAD, onde o isocitrato sofre uma descaborxilação e uma desidrogenação transformando o NAD em NADH, liberando um CO2 e originando como produto o alfa-cetoglutarato
4. αcetoglutarato a Succinato (4 C): O α-cetoglutarato sofre uma descarboxilação, liberando um CO2. Também ocorre uma desidrogenação com um NAD originando um NADH, e o produto da reação acaba sendo o Succinato
5. Succinil - CoA: O Succinil - CoA combina-se imediatamente com a coenzima A, originando um composto de potencial energético mais alto, o succinato.
6. Succinato: Nesta reação houve entrada de GDP+Pi, e liberação de CoA-SH. O succinil-CoA libera grande quantidade de energia quando perde a CoA, originando succinato. A energia liberada é aproveitada para fazer a ligação do GDP com o Pi(fosfato inorgânico), formando o GTP, como o GTP não é utilizado para realizar trabalho deve ser convertido em ATP, assim esta é a única etapa do Ck que forma ATP.
7. Succinato Fumarato: Nesta estapa entra FAD. O succinato sofre oxidaçao através de uma desidrogenação originando fumarato e FADH2. O FADH2 é formado a partir da redução do FAD.
8. Fumarato Malato: O fumarato é hidratado formando malato.
9. Malato Oxalacetato: Nesta etapa entra NAD. O malato sofre uma desidrogenacão originando NADH, a partir do NAD, e regenerando o oxalacetato.

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. É 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 são transportados 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 difosfato(ADP) formando a adenosina trifosfato 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.

Função anabólica do ciclo de Krebs

Os compostos intermediários do ciclo de Krebs 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 gliconeogênese. A degradação de vários aminoácidos também produz intermediários do ciclo de Krebs, funcionando como reações anapleróticas adicionais.

Ver também

• Glicólise
• Respiração
• Coordenação do Ciclo da uréia com o Ciclo de Krebs

Ligações externas

• «A lógica química do ciclo de Krebs»