O que é o ciclo de krebs

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O ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico, se trata de uma sequência de reações mediadas por enzimas que compõem a fosforilação oxidativa. A eficiência energética dessa etapa não é alta, entretanto sua função primordial é a geração de “substrato” para a etapa mais energética da respiração celular aeróbia, a cadeia respiratória.

Essas reações ocorrem na matriz da mitocôndria dos eucariontes e no citoplasma dos procariontes. Como o próprio nome indica, são reações cíclicas, ou seja, o produto final entra novamente no ciclo, que têm como função a oxidação de açucares e lipídeos a gás carbônico e água. Assim, durante as reações ocorre a produção de metabólitos para outros processos, geração de energia e liberação de íons e elétrons altamente energéticos. Esses processos contam com o auxílio de moléculas aceptoras como a nicotilamida adenina dinucleotideo (NAD) e o flavina adenina dinucleotídeo (FAD).

O Ciclo

O ciclo de Krebs começa com a acetilcoenzima A (Acetil-CoA), produzida a partir do piruvato, que é produto da glicólise, ou da oxidação de ácidos graxos pela β-oxidação. A coenzima reage com o ácido oxalacético formando o citrato, sendo que a reação é catalisada pela enzima citrato sintase. Após isso, o citrato perde água pela desidratação catalisada pela enzima aconitase gerando o isocitrato.

Após a formação do isocitrato, esse perde um hidrogênio com o auxílio do NAD, que é transformado em NADH. Além disso, ocorre, também, a descarboxilação (perda de carbono) com a saída de gás carbônico. Essas reações utilizam a enzima isocitrato desidrogenase e geram o α-Cetoglutarato. Esse α-Cetoglutarato sofre uma reação semelhante à anterior, perdendo um hidrogênio e um carbono com a geração de um composto de apenas quatro carbonos que se combina imediatamente com a coenzima A, denominado succinil-CoA.

Esse succinil CoA passa por uma reação, catalisada pela Succinil Coa sintetase, que gera energia ao perder a coenzima A, formando o succinato. Isso ocorre com a geração de GTP, que é transformado em ATP posteriormente, a partir do GDP e fosfato inorgânico presente na matriz.

Com o auxílio da enzima succinato desidrogenase, o succinato perde dois hidrogênios gerando o fumarato. Esse processo ocorre com o FAD recebendo esses dois hidrogênios se transformando em FADH2, diz-se que o FAD foi reduzido à FADH2. O fumarato, por sua vez, recebe água por um processo chamado de hidratação gerando o malato. Nesse sentido, essa reação utiliza a enzima fumarase como catalisadora. O malato, enfim, perde um hidrogênio com o auxílio da malato desidrogenase e do NAD, que se transforma em NADH. O resultado dessa reação é, justamente, o oxaloacetato que entrará novamente no ciclo.

A função principal de ocorrer o ciclo do ácido cítrico foi mencionada anteriormente: geração de energia, direta ou indiretamente. Entretanto esse não é o único papel dessas reações de extrema importância.

Primeiramente, vamos detalhar um pouco a parte de geração de energia. Com pode ser visto na descrição, cada vez que a Acetil-CoA entra no ciclo ocorre a produção de um ATP. Como cada molécula de glicose que passa pela glicolise gera duas de piruvato e esse é utilizado na formação de Acetil-CoA, é dito que o ciclo de Krebs gera 2 moléculas de ATP para cada uma de glicose. Caso tenha ficado complicado o entendimento, expliquemos inversamente: o ciclo do ácido cítrico inicia-se com a Acetil-CoA. Essa coenzima é derivada do piruvato que é resultado da glicólise, sendo que nesse processo uma glicose gera 2 piruvatos.

Uma vez que essa produção de energia não é muito eficiente, aloca-se a função principal desse ciclo para produzir elétrons altamente energéticos e prótons. Esses produtos passarão por outro processo denominado Sistema Transportador de Elétrons que será a etapa mais eficiente e altamente energética.

Ainda no sentido das funções, é importante destacar outro aspecto desse ciclo tão importante: a formação de metabólitos que são utilizados em outros processos. Veja bem, acima é possível observar claramente que, pelo ciclo do ácido cítrico, ocorre a quebra de compostos com determinado objetivo (catabolismo). Entretanto, esse processo mitocondrial possui importância na construção de moléculas (anabolismo). Isto é, alguns compostos intermediários do ciclo de Krebs também podem ser utilizados na formação de outros compostos, como é o caso do oxaloacetato que participa na geração do aspartato, entre outros.

Enfim, o ciclo de Krebs é uma sequência de reações de extrema importância por participar, direta ou indiretamente, na geração de energia e formação de diversos compostos através de processos catabólicos e anabólicos.

Bibliografia:

Junqueira, L. C. & Carneiro, J. Biologia Celular e Molecular. 9ª Edição. Editora Guanabara Koogan. 338 páginas. 2012.

Guyton, A.C. & Hall, J.E. Tratado de Fisiologia Médica. 11ª Edição. Editora Elsevier. 1115 páginas. 2006

Você se lembra das três fases da respiração celular? São elas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. Falaremos hoje sobre a segunda fase, que é muito importante e você precisa saber com detalhes para se dar bem nos vestibulares!

Sim, são várias etapas, várias moléculas que se formam nesse processo. Mas não se preocupe que, ao final deste texto, você terá tudo na ponta da língua! Duvida? Vamos lá, então! Respire fundo, porque é aí que tudo começa, quando o oxigênio entra no seu corpo e ativa o ciclo de Krebs.

O que é o ciclo de Krebs?

O ciclo de Krebs é uma das etapas do metabolismo de respiração celular, que começa com a glicólise — a quebra inicial da glicose (C6H12O6) —, que gera 2 ácidos pirúvicos, ou piruvatos (2C3H4O3)

O resumo do ciclo de Krebs basicamente é este: ele aumenta a chance de extração de energia da molécula de glicose que é quebrada depois que nos alimentamos. Com apenas 2 carbonos, o ácido pirúvico não produziria uma boa quantidade de ATP, mas, quando se junta com outra molécula que tem 4 carbonos, que é o ácido oxalacético, ele ganha a possibilidade de ser quebrado mais vezes, e assim, liberar mais energia.

Por isso que o ciclo de Krebs existe, para aumentar a sobrevida de uma molécula de glicose e permitir uma maior extração de energia. O CO2 que é liberado nesse processo vai para o seu sangue, chega aos pulmões e é liberado. Não é assim que você aprendeu? Que respiramos o oxigênio e liberamos CO2? Isso tudo acontece depois do ciclo de Krebs!

Qual a função do ciclo de Krebs?

O saldo energético da quebra da glicose é de 2 ATPs, que são moedas energéticas para a célula, e sem energia nós não viveríamos. Logo, conseguir essas moedas é a função do ciclo de Krebs.

Diferente da glicólise, que ocorria no citosol, que é o líquido do citoplasma, esse passo ocorre dentro da mitocôndria, em sua matriz. Para que ele se inicie, é preciso a presença do oxigênio (O2), que obtemos por meio da respiração.

Uma vez gerado o piruvato, ele passa por uma fase chamada preparatória, perde CO2 e forma o acetil, que pela coenzima A é introduzido no ciclo de Krebs.

Gravemos para o momento que o ciclo de Krebs é uma completa descarboxilação e desidrogenação do piruvato. Veremos mais adiante como isso funciona!

Onde ocorre o ciclo de Krebs?

Esta é a etapa aeróbica (que precisa de oxigênio) que ocorre na matriz da mitocôndria. A glicose que estava no citosol entra em suas membranas, depois de quebrada, encontra uma enzima catalizadora que é a Coenzima A (CoA), e assim começa o ciclo de Krebs.

As perdas e ligações de elementos das moléculas para obtenção de energia fazem parte das funções orgânicas das células e são fundamentais para nossa sobrevivência. Para que a molécula que entrou na mitocôndria seja bem aproveitada, é preciso entender as etapas do ciclo de Krebs. Vamos lá?

Etapas do ciclo de Krebs

Já dissemos que, na quebra pela glicólise, foram formados 2 piruvatos, cada um com 3 carbonos (2C3H4O3). Quando o piruvato passa pela membrana da mitocôndria, perde um dos carbonos na forma de CO2 e há a formação de um novo composto, o acetil, que tem apenas 2 carbonos.

Essa reação é chamada de descarboxilação, porque tem a liberação de um CO2, e a energia contida nessa ligação que foi quebrada é capturada por um NAD+ e transformada em NADH. NAD, se você não se lembra, é uma molécula transportadora de energia.

Dividiremos a seguir as etapas para termos o ciclo de Krebs simplificado.

Etapa 1

O acetil se juntará com a Coenzima A, que é uma enzima associada com uma vitamina, que vai aumentar a velocidade das reações químicas no ciclo de Krebs e formará uma molécula chamada acetilcoenzima A (acetil-CoA).

Na entrada do ácido pirúvico e na quebra para se transformar em enzima acelticoenzima, temos a liberação de energia e a produção de um NADH. Não podemos esquecer que, a cada glicose quebrada, produzimos 2 ácidos pirúvicos, então o resultado são 2 coenzimas e 2 NADH. Fique atento às questões das provas!

Etapa 2

Com a acetilcoenzima (Acetil-CoA) formada, começa o ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico.

O ácido oxalacético se une com a acetil-CoA e a coenzima se solta, porque ela só serve para acelerar essa reação. O acetil com 2 carbonos se une com o ácido oxalacético, que tem 4 carbonos, formando um composto com 6 carbonos, que é o ácido cítrico.

Temos agora um composto com 6 carbonos. Quebrar tudo de uma vez liberaria energia muito rapidamente, e as mitocôndrias não conseguiriam aproveitar e transferir toda essa energia para os ATPs e os NADHs. Por isso o ciclo de Krebs acontece em etapas, para poder se aproveitar melhor a energia contida em toda a molécula.

Etapa 3

O ácido cítrico perde um carbono e se transforma no ácido cetoglutárico, o carbono perdido é liberado na forma de CO2 e, quando há quebra, consequentemente há liberação de energia, então essa energia cria mais um NADH.

Etapa 4

Com 5 carbonos, o ácido cetoglutárico é quebrado novamente, liberando mais um carbono em forma de CO2 e criando outra NADH e dessa vez, também um ATP. A nova molécula com 4 carbonos é o ácido succínico, que agora não tem mais nenhum carbono proveniente da glicose.

O objetivo agora é transformar esse ácido succínico em ácido oxalacético, que também tem 4 carbonos. Portanto, nos próximos passos do ciclo não haverá mais perda de carbono, apenas perda de hidrogênios, ações de desidrogenação e a perda de oxigênio.

Etapa 5

O ácido succínico é transformado em ácido málico. Não há quebra de carbono, mas há energia liberada, que forma o FADH2, uma molécula carregadora de energia. A diferença entre ele e o NAD é que ele carrega menos energia, ou seja, menos elétrons. Há também a formação de água na perda do oxigênio.

Etapa 6

O ácido málico finalmente irá se transformar em ácido oxalacético, também num processo de desidrogenação, liberando energia e formando mais um NADH. Quando esse ácido oxalacético encontra outra Coenzima A, o ciclo recomeça.

Lembre-se: todo esse ciclo acontece na presença de oxigênio, senão as moléculas de carbono não se quebram!

Ficou mais fácil agora entender a importância do ciclo de Krebs? É realmente fascinante o que ocorre em nossas células, não é? Então confira conteúdos de Biologia com o Stoodi! Acesse nosso site e aprenda todas as matérias com os melhores professores em videoaulas e materiais de apoio com exercícios atualizados.