Chapter 8: Cellular Respiration

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8.5:

O Ciclo do Ácido Cítrico

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The Citric Acid Cycle

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O ciclo do ácido cítrico é um ciclo fechado de reações que ocorrem na matriz mitocondrial, incluindo reações de oxidação-redução, desidratação, hidratação, e reações de descarboxilação. Seu nome é derivado do composto intermediário, ácido cítrico. Como os passos foram primeiramente descritos por Hans Krebs, esta via aeróbia também é conhecida como o ciclo de Krebs, que ao longo de uma série de oito etapas enzimáticas é crítico no catabolismo da glicose.Para começar, a acetil-CoA, o composto resultante da oxidação do piruvato, doa seu grupo acetila a uma molécula de quatro carbonos, ácido oxaloacetato, formando um intermediário de seis carbonos, citrato, enquanto seu grupo CoA é ligado a um grupo sulfidrilo e difundido para, eventualmente, combinar com outro grupo acetila. Uma molécula de água é então removida e substituída, transformando citrato em seu isómero, isocitrato. A molécula é então oxidada, reduzindo NAD+para NADH e H+e uma molécula de dióxido de carbono, formando um alfa-cetoglutárico de cinco carbonos.Este produto lança outra molécula de dióxido de carbono e dois eletrões, reduzindo outro NAD+para NADH e um protão, deixando a molécula com uma ligação instável onde uma coenzima A se liga, formando succinil-CoA. Na próxima etapa, a coenzima é substituída por um grupo fosfato. Em seguida, o fosfato é transferido para o GDP, formando succinato e GTP, que pode ser usado para gerar ATP.Durante a etapa seis, o succinato é oxidado com dois eletrões de átomos de hidrogénio, transformado em portador de eletrões, flavina adenina dinucleotídeo, FAD, para produzir FADH2 e fumarato. A água é então adicionada a molécula resultante, e após o rearranjo de títulos, se forma em malato. Finalmente, esta molécula é oxidada, reduzindo NAD para NADH e H regenerando o composto original, oxaloacetato.No final, cada ciclo produz três NADH e um FADH2, portadores de eletrão de alta energia que são usados na cadeia de transporte de eletrões.

8.5:

O Ciclo do Ácido Cítrico

O ciclo do ácido cítrico, também conhecido como ciclo de Krebs ou ciclo TCA, consiste em várias reações produtoras de energia que originam uma molécula de ATP, três moléculas NADH, uma molécula FADH₂ e duas moléculas de CO₂.

Acetil-CoA é o ponto de entrada no ciclo do ácido cítrico, que ocorre na membrana interna (ou seja, matriz) das mitocôndrias em células eucarióticas ou no citoplasma em células procarióticas. Antes do ciclo do ácido cítrico, a oxidação do piruvato produz duas moléculas de acetil-CoA por cada molécula de glicose. Assim, o ciclo do ácido cítrico funciona duas vezes por cada molécula de glicose.

O ciclo do ácido cítrico pode ser dividido em oito passos, cada um produzindo moléculas diferentes (em itálico abaixo).

Com a ajuda de enzimas catalisadoras, uma acetil-CoA (2 carbonos) reage com ácido oxaloacético (4 carbonos), formando a molécula de 6 carbonos citrato.

Em seguida, o citrato é convertido em um de seus isómeros, isocitrato, através de um processo de duas partes em que a água é removida e adicionada.

O terceiro passo produz α-cetoglutarato (5 carbonos) a partir de isocitrato oxidado. Este processo liberta CO₂ e reduz NAD⁺ para NADH.

O quarto passo forma o composto instável succinil-CoA a partir de α-cetoglutarato, um processo que também liberta CO₂ e reduz NAD⁺ para NADH.

O quinto passo produz succinato (4 carbonos) após um grupo fosfato substituir o grupo CoA de succinil-CoA. Este grupo fosfato é repassado para ADP (ou GDP) para formar ATP (ou GTP).

O sexto passo forma fumarato (4 carbonos) a partir da oxidação do succinato. Esta reação reduz FAD para FADH₂.

O sétimo passo, no qual a água é adicionada ao fumarato, produz malato (4 carbonos).

O passo final produz oxaloacetato, o composto que reage com acetil-CoA na primeira etapa, a partir da oxidação do malato. No processo, NAD⁺ é reduzido a NADH.

NADH e FADH₂ produzidos no ciclo do ácido cítrico fornecem eletrões para a cadeia de transporte de eletrões e, portanto, auxiliam na produção de ATP adicional.

Leitura Sugerida

Anderson, Nicole M., Patrick Mucka, Joseph G. Kern, and Hui Feng. “The Emerging Role and Targetability of the TCA Cycle in Cancer Metabolism.” Protein & Cell 9, no. 2 (February 2018): 216–37. [Source]