Tem muitas pessoas que estão pedindo para explicar o que é o CICLO DE KREBS talvez porque se fala muito hoje em dia sobre a Acetilcoenzima A – Acetil-CoA.
O Ciclo de Krebs ou Ciclo do Ácido Cítrico é uma das etapas metabólicas da respiração celular aeróbica que ocorre na matriz mitocondrial de células animais.
A Respiração Celular é constituída por 3 fases:
• Glicólise – processo de quebra da glicose em partes menores, com formação de piruvato ou ácido pirúvico, que originará o Acetil-CoA.
• Ciclo de Krebs – o Acetil-CoA é oxidado a CO2.
• Cadeia Respiratória – produção da maior parte da energia, com a transferência de elétrons provenientes dos hidrogênios, que foram retirados das substâncias participantes nas etapas anteriores.
Funções e Importância
O complexo ciclo de Krebs possui várias funções que contribuem para o metabolismo das células.
A função do ciclo de Krebs é promover a degradação de produtos finais do metabolismo dos carboidratos, lipídios e de diversos aminoácidos. Essas substâncias são convertidas em acetil-CoA, com a liberação de CO2 e H2O e síntese de ATP.
Assim, realiza a produção de energia para a célula.
Além disso, entre as diversas etapas do ciclo de Krebs são produzidos intermediários usados como precursores na biossíntese de aminoácidos e outras biomoléculas.
Através do ciclo de Krebs, a energia proveniente das moléculas orgânicas da alimentação é transferida para moléculas carregadoras de energia, como o ATP, para ser utilizada nas atividades celulares.
Reações do Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs corresponde a uma sequência de oito reações oxidativas, ou seja, que necessitam de oxigênio.
Cada uma das reações conta com a participação de enzimas encontradas nas mitocôndrias. As enzimas são responsáveis por catalisar (acelerar) as reações.
Etapas do Ciclo de Krebs
Descarboxilação Oxidativa do Piruvato
A glicose (C6H12O6) proveniente da degradação dos carboidratos se converterá em duas moléculas de ácido pirúvico ou piruvato (C3H4O3). A glicose é degradada através da Glicólise, e é uma das principais fontes de Acetil-CoA.
A descarboxilação oxidativa do piruvato dá início ao ciclo de Krebs. Ela corresponde a remoção de um CO2 do piruvato, gerando o grupo acetil que se liga a coenzima A (CoA) e forma o Acetil-CoA.
Descarboxilação oxidativa do piruvato para formar o Acetil-CoA
Observe que essa reação produz NADH, uma molécula carregadora de energia.
Reações do Ciclo de Krebs
Com a formação do acetil-CoA é dado início ao ciclo de Krebs, na matriz das mitocôndrias. Ele integrará uma cadeia de oxidação celular, ou seja, uma sequência de reações a fim de oxidar os carbonos, transformando-os em CO2.
Com base na foto do ciclo de Krebs, acompanhe o passo a passo de cada reação:
Etapas (1 – 2) → A enzima citrato sintetase catalisa a reação de transferência do grupo acetil, proveniente da acetil-CoA, para o ácido oxaloacético ou oxaloacetato formando o ácido cítrico ou citrato e liberando a Coenzima A. O nome do ciclo está relacionado com a formação do ácido cítrico e as diversas reações que decorrem.
Etapas (3 – 5) → Ocorrem reações de oxidação e descarboxilação originando ácido cetoglutárico ou cetoglutarato. É liberado CO2 e forma-se NADH+ + H+.
Etapas (6 – 7) → Em seguida o ácido cetoglutárico passa por reação de descarboxilação oxidativa, catalisada por um complexo enzimático do qual fazem parte a CoA e o NAD+. Essas reações originarão ácido succínico, NADH+ e uma molécula de GTP, que posteriormente transferem sua energia para um molécula de ADP, produzindo assim ATP.
Etapa (8) → O ácido succínico ou succinato é oxidado a ácido fumárico ou fumarato, cuja coenzima é o FAD. Assim será formando FADH2, outra molécula carregadora de energia.
Etapas (9 -10) → O ácido fumárico é hidratado formando o ácido málico ou malato. Por fim, o ácido málico sofrerá oxidação formando o ácido oxaloacético, reiniciando o ciclo.
Respiração Celular – é o processo bioquímico que ocorre na célula para obtenção de energia, essencial para as funções vitais.
Acontecem reações de quebra das ligações entre as moléculas liberando energia. Pode ser realizado de duas formas: a respiração aeróbica (na presença do gás oxigênio do ambiente) e a respiração anaeróbica (sem o oxigênio).
Respiração Aeróbica – maioria dos seres vivos utiliza esse processo para obter energia para suas atividades. Através da respiração aeróbica é quebrada a molécula de glicose, produzida na fotossíntese pelos organismos produtores e obtida através da alimentação pelos consumidores.
Pode ser representada resumida na seguinte reação:
C6H12O6 + 6 O2 ⇒ 6 CO2 + 6 H2O + Energia
O processo não é assim tão simples, na realidade, ocorrem diversas reações das quais participam várias enzimas e coenzimas que realizam sucessivas oxidações na molécula da glicose até o resultado final, em que é produzido gás carbônico, água e moléculas de ATP que carregam a energia.
Representação da Respiração Aeróbica na célula
O processo é dividido em três etapas para ser melhor compreendido, que são: a Glicólise, o Ciclo de Krebs e a Fosforilação Oxidativa ou Cadeia Respiratória.GlicóliseA glicólise é o processo de quebra da glicose em partes menores, liberando energia. Essa etapa metabólica acontece no citoplasma da célula enquanto as seguintes são dentro da mitocôndria.
A glicose (C6H12O6) é quebrada em duas moléculas menores de ácido pirúvico ou piruvato (C3H4O3).
Acontece em diversas etapas oxidativas envolvendo enzimas livres no citoplasma e moléculas de NAD, que fazem a desidrogenação das moléculas, ou seja, retiram os hidrogênios a partir dos quais serão doados os elétrons para a cadeia respiratória.
Por fim, há um saldo de duas moléculas de ATP (carregadoras de energia).
Ciclo de Krebs
Nessa etapa cada piruvato ou ácido pirúvico, originado na etapa anterior, entra na mitocôndria e passa por uma série de reações que resultarão na formação de mais moléculas de ATP.
Antes mesmo de iniciar o ciclo, ainda no citoplasma, o piruvato perde um carbono (descarboxilação) e um hidrogênio (desidrogenação) formando o grupo acetil [CH3−C(=O)−] e se une à coenzima A, formando acetil CoA.
Na mitocôndria, a acetil CoA se integra em um ciclo de reações oxidativas que irão transformar os carbonos presentes nas moléculas envolvidas em CO2(transportado pelo sangue e eliminado na respiração).
Através dessas sucessivas descarboxilações das moléculas será liberada energia (incorporada nas moléculas de ATP) e haverá transferência de elétrons (carregados por moléculas intermediárias) para a cadeia transportadora de elétrons.
Fosforilação Oxidativa
Fosforilação Oxidativa é uma das etapas metabólicas da respiração celular. Acontece apenas na presença de oxigênio (seres aeróbicos), que é necessário para oxidar moléculas intermediárias e participar de reações para formação da molécula de ATP e produzir energia.
Resumo da Fosforilação Oxidativa:
Nas primeiras etapas da respiração celular (glicólise e ciclo de Krebs), parte da energia produzida na degradação de compostos é armazenada em moléculas intermediárias, as coenzimas, como o NAD+ e o FAD+.
Essa energia de oxidação das coenzimas é utilizada para a síntese de ATP. Para isso ocorre a fosforilação do ADP, ou seja, ele recebe grupos fosfato. Por isso esse processo é chamado Fosforilação Oxidativa.
É muito importante, entretanto, que as coenzimas sejam reoxidadas, de forma a poderem participar novamente dos ciclos de degradação de nutrientes, doando mais energia para a síntese de ATP.
O processo de fosforilação oxidativa acontece apenas nos seres aeróbios, nos quais o oxigênio faz a reoxidação das coenzimas através de uma cadeia de transporte de elétrons ou cadeia respiratória, como também é chamada.
Muitas reações químicas que produzem energia, a liberam na forma de calor, o que não seria um mecanismo apropriado para as células.
Para resolver essa situação, a estratégia celular é formar um gradiente de prótons e produzir uma molécula “carregadora” de energia chamada ATP. Essa síntese é intermediada por um complexo enzimático chamado ATP-sintase.
Esquema da cadeia transportadora de elétrons, cujas moléculas estão inseridas na membrana mitocondrial
O gradiente protônico é formado através da cadeia transportadora de elétrons, que são moléculas que se encontram inseridas na membrana das mitocôndrias, além de dois componentes móveis (coenzima Q e citocromo c). Essas moléculas são organizadas segundo seu potencial de oxirredução.
Portanto, a energia vai sendo liberada aos poucos através dessas moléculas integrantes da cadeia respiratória e somente no final da mesma o hidrogênio se une ao oxigênio formando água.
O saldo energético dessa etapa, ou seja, o que é produzido ao longo de toda a cadeia transportadora de elétrons é de 38 ATPs.
RESUMINDO – O CICLO DE KREBS É A FONGTE DE ENERGIA DA VIDA!
CMQV – matéria compilada dra. Célia Wada