Ciclo de Krebs ou do Ácido Cítrico

O Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico ocorre na matriz mitocondrial. Diversos processos metabólicos fornecem substratos, como o piruvato e a acetil-CoA, de uma forma geral, uma das principais funções do ciclo de Krebs é a extração de moléculas de NADH+H+ e FADH2  para metabolização na cadeia respiratória e a formação de ATP por meio das diversas reações enzimáticas que nele ocorrem, atuando na oxidação dos carboidratos, lipídeos e proteínas.

Para contabilizarmos a formação geral do ATP pela oxidação completa da molécula de glicose, temos que considerar a formação de duas moléculas NADH+H+ na via glicolítica no citoplasma e também as outras duas moléculas de NADH+H+ produzidas no processo de conversão do piruvato em acetil-CoA ou oxaloacetato.
Uma vez que o piruvato é convertido em oxaloacetato ou acetil-CoA, ou, ainda, pelo processo de beta-oxidação, em que os ácidos-graxos começam a liberar moléculas de acetil-CoA na matriz mitocondrial, a enzima citrato-sintase promove a condensação da acetil-CoA e do oxaloacetato formando a molécula de citrato, dando início ao ciclo.
Em seguida o citrato sofre ação da enzima acotinase, sendo convertido em isocitrato em uma ação reversível.
Nesse ponto do ciclo, a conversão de um intermediário para outro acontece em duas reações irreversíveis: na primeira, há atuação do NAD+ como cofator junto com a enzima isocitrato desidrogenase para formação de oxaloasuccinato e, além disso, o NAD+, que estava na sua forma oxidada, recebe dois hidrogênios, ficando na sua forma reduzida NADH+H+.
Na segunda fase a enzima isocitrato desidrogenase, junto com o manganês como cofator, promove a liberação de uma molécula de CO2 do axalosuccinato, formando a cetoglurato.
Na reação seguinte, o alfa-cetoglutarato é convertido em succinil-CoA pela reação enzimática do complexo alfa-cetoglutarato desidrogenase, dependente de NAD+ como cofator, formando como produtos finais o succinil-CoA, que possui ligação química de alta energia, e uma molécula de NADH+H+.
Após a formação de succinil-CoA, a enzima succinato tioquinase realiza a quebra do succinato com o grupo CoA, formando succinato. Nesse ponto da reação, por ser uma molécula com ligação de alta energia, o succinil-CoA, ao sofrer ação enzimática, converte GDP em GTP, que posteriormente irá doar um fosfato para o ADP, formando ATP. Com isso, esse é o único pónto de reação em que h´pa formação direta de uma molécula de ATP, sem que seja intermediada pela cadeia respiratória.
Com a formação do succinato, a enzima succinato desidrogenase atua junto com a flavina adenina denucleotídio (FAD), convertendo-o em fumarato e retirando dele duas moléculas de hidrogênio para a formação de FADH2. Esse é o único ponto do ciclo em que há atuação de um FAD como cofator, sendo, também, uma via de mão dupla.
No passo seguinte, a enzima fumarase adiciona uma molécula de água à molécula de fumarato, formando malato em uma reação reversível, já que a enzima fumarase pode também hidrolisar o malato, formando novamente fumarato.
Em seguida, na última reação do ciclo, a enzima malato desidrogenase retira dois íons de hidrogênio, formando oxaloacetato e NADH+H+ dando assim, novamente, início ao ciclo.
Ao final de cada volta do ciclo de Krebs, as moléculas formadas de NADH+H+ e FADH2 são direcionadas para a cadeia transportadora de elétrons, na qual, por meio de uma série de reações de oxidorredução, finalmente ocorrerá a formação de ATP.
Sendo assim a partir de uma volta completa realizada pelo Ciclo de Krebs temos a produção de três moléculas de NADH+H+ duas de FADH2 e uma de GTP. As moléculas de NADH+H+ e FADH2 serão oxidaras na cadeia transportadora de elétrons, formando moléculas de ATP. Portanto, podemos dizer que, a cada volta realizada pelo Ciclo de Krebs, temos a produção em potencial, de dez moléculas de ATP.