Ciclo de Krebs

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O ciclo do ácido cítrico começa com a quebra de carboidratos, aminoácido e ácidos graxos em Acetil-CoA (2 carbonos), misturando-se ao ácido oxalacético (4 carbonos) e dando origem ao ácido cítrico, com 6 carbonos. O ácido cítrico perde uma molécula de carbono e uma de hidrogênio, o carbono se perde no meio e o hidrogênio é incorporado pelo NAD (dinucleótido de nicotinamida e adenina), que vira NADH. O antes ácido cítrico vira ácido alfacetoglutário, com 5 carbonos. Novamente perde um carbono e um hidrogênio, o carbono se perde no meio e o hidrogênio é incorporado pelo NAD, que vira NADH. O antes ácido alfacetoglutário vira Sucinil COA com 4 carbonos. Não podendo mais perder carbono, o sucinil libera o COA que o conduziu até ali. Nesse estágio do ciclo, já é possível transformar ADP (adenosina difosfato) em ATP (adenosina trifosfato), que é a energia da célula. Depois da produção de energia, o sucinil-COA vira ácido succínico com 4 carbonos. Já não podendo perder carbonos, ele perde duas moléculas de hidrogênio, o FAD (dinucleótido de flavina e adenina) incorpora esse hidrogênio, pelo fato de o NAD só poder incorporar 1 molécula de hidrogênio. O então FAD vira FADH2 e o até então ácido succínico vira ácido málico com 4 carbonos. Não podendo mais perder carbono, é liberado 1 molécula de hidrogênio, o NAD o incorpora e vira NADH, perdendo essa molécula de hidrogênio, ele vira ácido oxalacético para novamente iniciar o ciclo.

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Dois carbonos são oxidados, tornando-se CO2, e a energia dessas reações é armazenada em GTP, NADH e FADH2. NADH e FADH2 são coenzimas (moléculas que ativam ou intensificam enzimas) que armazenam energia e são utilizadas na fosforilação oxidativa.

Os intermediários do Ciclo de Krebs apresentados segundo projeções de Fischer mostram as mudanças químicas passo a passo. Essa imagem pode ser comparada à representação através do modelo poligonal. Outra comparação de projeções de Fischer e o modelo poligonal no Ciclo de Krebs é mostrado em vídeo.

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A influência do ciclo de Krebs no processo da respiração celular começa com a glicólise, processo ocorrido no citoplasma de uma célula, onde a glicose, obtida através dos alimentos ingeridos, passa por uma série de dez reações químicas que culminam na formação de duas moléculas de ácido pirúvico. É a partir desse ponto que começa a participação do ciclo de Krebs na respiração propriamente dita. O ciclo de Krebs ocorre dentro da mitocôndria, logo as moléculas de ácido pirúvico têm que entrar nela. Esse processo só ocorre quando há moléculas de oxigênio suficientes para cada molécula de glicose; se há, na entrada do ácido pirúvico na mitocôndria faz com que o oxigênio reaja com o ácido formando gás carbônico e libera os elétrons dos átomos de hidrogênio presentes na fórmula da glicose.Esses elétrons são transportados pelo NADH e o FADH, duas moléculas transportadoras. Os elétrons então se responsabilizam pela união de mais um átomo de fósforo, com uma molécula de adenosina difosfato (ADP) formando a adenosina trifosfato, o ATP.

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Os compostos intermediários do ciclo de Krebs podem ser utilizados como precursores em vias biossintéticas: oxaloacetato e α-cetoglutarato vão formar respectivamente aspartato e glutamato. A eventual retirada desses intermediários pode ser compensada por reações que permitem restabelecer o seu nível. Entre essas reações, que são chamadas de anapleróticas por serem reações de preenchimento, a mais importante é a que leva à formação de oxaloacetato a partir do piruvato e que é catalisada pela piruvato carboxilase. O oxaloacetato além de ser um intermediário do ciclo de Krebs, participa também da gliconeogênese. A degradação de vários aminoácidos também produz intermediários do ciclo de Krebs, funcionando como reações anapleróticas adicionais.

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O ciclo do ácido cítrico para o fluxo de átomos de carbono do piruvato e o regula em dois níveis: a conversão de piruvato em acetil-CoA, o material inicial do ciclo (a reação do complexo do piruvato desidrogenase), e a entrada de acetil-CoA no ciclo (a reação da citrato sintase. Como o piruvato não é a única fonte de acetil-CoA (a maioria das células pode obter acetil-CoA pela oxidação dos ácidos graxos e de certos aminoácidos), a possibilidade de obtenção de intermediários dessas outras vias é muito importante na regulação da oxidação do piruvato e do ciclo do ácido cítrico. O ciclo também é regulado na altura da reação da isocitrato desidrogenase e na reação da α-cetoglutarato desidrogenase.