Ciclo de Krebs

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.

Função

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

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