O ciclo de Krebs é a segunda etapa da respiração celular aeróbica, a primeira é a glicólise e a última é a cadeia de transporte de elétrons. O ciclo é uma série de etapas que cada célula viva deve se submeter, a fim de produzir energia. Essa fase da respiração ocorre na matriz mitocondrial nos eucariontes e no citoplasma nos procariontes.
As enzimas que fazem com que cada etapa do processo ocorra, estão localizadas na “usina de energia” da célula: em animais esta usina é a mitocôndria, nas plantas é o cloroplasto, e em microorganismos pode ser encontrada na membrana celular. O ciclo de Krebs também é conhecido como o ciclo do ácido cítrico, porque ele é o primeiro produto gerado por essa seqüência de conversões químicas, e também é regenerado no final do ciclo. O ciclo de Krebs foi descoberto pelo bioquímico Hans Adolf Krebs, no ano de 1938. É considerada uma rota anfibólica, catabólica e anabólica.
No ciclo de Krebs, o ácido pirúvico (C3H4O3) proveniente da glicólise sofre uma descarboxilação oxidativa pela ação da enzima piruvato desidrogenase, existente no interior das mitocôndrias dos seres eucariontes, e reage com a coenzima A (CoA). O resultado dessa reação é a produção de acetilcoenzima A (acetilCoA) e de uma molécula de gás carbônico (CO2). Em seguida, o acetilCoA reage com o oxaloacetato, ou ácido oxalacético, liberando a molécula de coenzima A, que não permanece no ciclo, formando ácido cítrico.
Depois de formar o ácido cítrico, haverá uma sequência de oito reações onde ocorrerá a liberação de duas moléculas de gás carbônico, elétrons e íons H+. Ao final das reações, o ácido oxalacético é restaurado e devolvido à matriz mitocondrial, onde estará pronto para se unir a outra molécula de acetilCoA e recomeçar o ciclo.
Os elétrons e íons H+ que foram liberados nas reações são apreendidos por moléculas de NAD, que se convertem em moléculas de NADH, e também pelo FAD (dinucleotídeo de flavina-adenina), outro aceptor de elétrons.
No ciclo de Krebs, a energia liberada em uma das etapas forma, a partir do GDP (difosfato de guanosina) e de um grupo fosfato inorgânico (Pi), uma molécula de GTP (trifosfato de guanosina) que difere do ATP apenas por conter a guanina como base nitrogenada ao invés da adenina. O GTP é o responsável por fornecer a energia necessária a alguns processos celulares, como a síntese de proteínas.
Podemos concluir que o ciclo de Krebs é uma reação catabólica porque promove a oxidação do acetilCoA, a duas moléculas de CO2, e conserva parte da energia livre dessa reação na forma de coenzimas reduzidas, que serão utilizadas na produção de ATP na fosforilação oxidativa, a última etapa da respiração celular.
O ciclo de Krebs também tem função anabólica, sendo por isso classificado como um ciclo anfibólico. Para que esse ciclo tenha, ao mesmo tempo, a função anabólica e catabólica, as concentrações dos compostos intermediários formados são mantidas e controladas através de um complexo sistema de reações auxiliares que chamamos de reações anapleróticas. Um exemplo de reação anaplerótica é a carboxilação de piruvato para se obter oxalacetato, catalisado pela enzima piruvato carboxilase.
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