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Disciplina de Bioquímica ( DB-105 )
Aula Teórica
29/04/2002
Tópico 10 - Ciclo do Ácido Cítrico
A respiração celular ocorre em três estágios:
1 - A formação oxidativa do acetil-CoA a partir do piruvato, ácidos graxos e alguns aminoácidos;
2 - A degradação de resíduos de acetila (2C) pelo ciclo do ácido cítrico com a liberação de CO2 e elétrons;
3 - A transferência de elétrons para o oxigênio molecular acoplado à fosforilação do ADP em ATP. O
catabolismo oxidativo da glicose libera muito mais energia que as vias fermentativas.
O piruvato (3C), o produto final da glicólise, sofre desidrogenação e descarboxilação pelo complexo da
piruvato desidrogenase que contém 3 enzimas atuando seqüencialmente e requer 5 coenzimas para liberar
acetil-Coa e CO2. O acetil-CoA entra no ciclo do ácido cítrico, o qual ocorre na mitocôndria dos eucariontes
e no citosol dos procariotos. A citrato sintase catalisa a condensação do acetil-CoA com o oxaloacetato
(4C) para formar citrato (6C). A aconitase catalisa a formação reversível do isocitrato a partir do citrato;
o isocitrato (6C) é então oxidado até -cetoglutarato (5C) pela isocitrato desidrogenase numa reação
que também libera CO2. O -cetoglutarato sofre outra desidrogenação e descarboxilação em succinilCoA e CO2. O succinil-CoA reage com o ADP ( ou GDP ) e Pi para formar succinato (4C) livre e ATP ( ou
GTP ) numa fosforilação ao nível do substrato. O succinato é então oxidado em fumarato pela succinato
desidrogenase, uma enzima ligada à FAD e que é parte da membrana interna da mitocôndria ( ou da
membrana plasmática de bactérias ). O fumarato é hidratado reversivelmente pela fumarase em L-malato,
que é oxidado pela L-malato desidrogenase ligada à NAD, regenerando afinal o oxaloacetato (4C). Este
pode combinar com outra molécula de acetil-CoA e iniciar uma nova volta do ciclo.
Experimentos de marcação isotópica dos átomos de carbono de moléculas combustíveis ou moléculas de
metabólitos intermediários estabeleceram que, nas células eucarióticas, o ciclo do ácido cítrico é a maior via
de oxidação dos carboidratos. O complexo da piruvato desidrogenase de vertebrados é inibido pelos
efetores alostéricos NADH, ATP e acetil-CoA. O complexo enzimático é também inibido pela fosforilação
reversível catalisada por uma proteína quinase e uma fosfatase que são parte do complexo. A velocidade
global do ciclo é controlada pela velocidade de conversão do piruvato em acetil-CoA e pelo fluxo através
das 3 enzimas do ciclo: citrato sintase, isocitrato desidrogenase e -cetoglutarato desidrogenase.
Estes fluxos são determinados principalmente pelas concentrações de substratos e produtos; os produtos
finais ATP e NADH são inibitórios.
A cada volta do ciclo, por mol de acetil-CoA, são produzidos: 2 CO2, 1 ATP (GTP), 3 NADH e 1 FADH2.
Considerando a oxidação das coenzimas na cadeia respiratória, 1 acetil (2C) geraria no final 12 ATP.
Os intermediários do ciclo do ácido cítrico também são utilizados como precursores na biossíntese de
aminoácidos e de outras biomoléculas. Quando isso ocorre as concentrações dos intermediários do
ciclo são repostas em níveis normais através de reações anapleróticas catalisadas pela piruvato
carboxilase, PEP carboxiquinase, PEP carboxilase ou enzima málica.
I - Produção de Acetato:
Coa-SH
NAD+
NADH
Piruvato
Acetil-CoA
Complexo da piruvato desidrogenase
( E1 + E2 + E3 )
-1-
II - Reações do Ciclo do ácido cítrico:
3 Piruvato
 CO2

Acetil-CoA
2


Oxaloacetato
6
Citrato
4

L-Malato

6
4
Isocitrato

  CO2
FADH2
5 -Cetoglutarato
4
Fumarato
 
FAD
 CO2
Succinato
4
4

III - Regulação do ciclo do ácido cítrico:
 complexo da piruvato desidrogenase
 citrato sintase
 isocitrato desidrogenase
 -cetoglutarato desidrogenase
-2-
Succinil-CoA