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Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
 

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Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato Presentation Transcript

  • PRESENTADO POR: CARLINA ROMÁN ABRAMS ANGÉLICA M. OLMO FONTÁNEZ EILEEN SOTO RUIZ LILLYANN ASENCIO ZAYAS MARIAWY RIOLLANO CRUZ WILLIE BIDOT RODRÍGUEZ ANGÉLICA RIVERA GONZÁLEZ LOURDES ALICEA RODRÍGUEZ NAYDA A. MELÉNDEZ CÁCERES Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
  • Objetivos
    • Introducción a Respiracion Celular
    • Importancia de las Rutas Anapleróticas
    • Importancia del Ciclo de Glioxilato
    • Datos a recordar
  • Introducción
    • Meta de todo organismo vivo: obtener energía para la regulación de las diversas reacciones bioquímicas que permiten su funcionamiento óptimo.
    • Sistemas que se caracterizan por realizar reacciones catabólicas y anabólicas para la producción de energía:
      • Fotosíntesis
      • Fermentación
      • Respiración celular
  • Respiración Celular
    • En microorganismos quimioheterótrofos en presencia de oxígeno, envuelve la oxidación de compuestos orgánicos, para la liberación de CO 2 , agua, y eventualmente, energía en forma de ATP.
    • Etapas:
      • Glucólisis,
      • Ciclo de Krebs
      • Cadena de transporte de electrones
  • Rutas Metabólicas
    • RESPIRACIÓN CELULAR
    • Catabólicas: Degradación de nutrientes
      • Oxidación de amino ácidos, catabolismo ácidos grasos
        • Glucólisis
    • Anabólicas: Síntesis de biomoléculas
      • Ácidos grasos, amino ácidos, esteroles, glucosa, nucleótidos
        • Rol del Ciclo de Ácido Cítrico
    • Propósito??... Generar Energía Metabólica
      • Generar potencial reductor y ATP
    • Se genera una serie de intermediarios con dos funciones principales:
      • Metabolismo energético
      • Precursores anabólicos
    • Cuatro de los ocho intermediarios se oxidan y la energía se conserva en coenzimas reducidas: NADH y FADH 2
    Funciones importantes del Ciclo de Krebs
    • Síntesis de biomoléculas
    • Emplean reacciones anabólicas como: síntesis de ácidos grasos, aminoácidos y eventualmente nucleótidos, entre otros.
    • Ejemplo: alfa-cetoglutarato, sirve como precursor de glutamato
    Funciones importantes del Ciclo de Krebs
  • Rutas Anapleróticas
    • Debido a que estos intermediarios, o precursores, son utilizados para la síntesis de compuestos bioquímicos, se necesitan enzimas catalíticas que generen nuevamente los mismos.
    • A estas reacciones se conocen como rutas anapleróticas.
  • Necesidad de Rutas Anapleróticas
    • Hay intermediarios desviados del ciclo
      • Oxaloacetato, citrato, Succinyl Co-A, α-ketoglutarato
    • Necesitamos reemplazarlos
      • Se encargan de reponer los intermediarios oxalacetato y malato, por medio de la carboxilación de: piruvato o fosfoenolpiruvato
    • Solución:
      • Rutas Anapleróticas : sintetizan oxaloacetato directamente o a través de malato
        • Oxaloacetato: precursor inicial del ciclo
  • Rutas Anapleróticas Piruvato + HCO 3 − + ATP Oxaloacetato + ADP + P i Fosfoenolpiruvato + CO 2 + GDP Oxaloacetato + GTP Fosfoenolpiruvato + HCO 3 − Oxaloacetato + P i Piruvato + HCO 3 − + NAD(P)H Malato + NAD(P) + Piruvato Carboxilasa PEP carboxiquinasa PEP carboxilasa Enzima málico Resumen de las cuatro Rutas Anapleróticas
  • Rutas Anapleróticas
    • Proveen balance metabólico
    • IMPORTANCIA:
      • Si hay reemplazo de moléculas = Ciclo de Krebs se detiene = No hay producción de energía = MUERTE celular
  • Características de las Rutas Anapleróticas
    • Condiciones energéticas:
      • NO hay producción de energía
    • Condiciones ambientales:
      • Ambiente aeróbico
    • Es ruta asimilativa ya que:
      • No hay producción de energía
      • Hay incorporación compuestos orgánicos
  • Organismos usuarios de Rutas Anapleróticas
    • Hongos:
      • Saccharomyces cerevisiae
    • Animales:
      • humanos
    • Bacterias :
      • Corynebacterium glutamicum
      • Escherichia coli
      • Pseudonoma aeruginosa
      • Campylobacter jejuni
  • Ciclo de Glioxilato
  • Características del Ciclo de Glioxilato
    • Ruta anabólica asimilativa
    • No se genera energía
    • Se incorpora la utilización de compuestos orgánicos
    • Fuentes de dos carbonos
      • Acetato
      • Compuestos que deriven a Acetil-CoA
    • Asiste en la producción de carbohidratos
    • Organismos que lo llevan a cabo:
      • Bacterias
      • Plantas
      • Protozoarios
      • Hongos
      • Invertebrados
  • Modificación del Ciclo de Krebs
    • A diferencia del ciclo de Krebs, en el ciclo de glioxilato hay una serie de reacciones, que a través de la eliminación de decarboxilaciones, forman un compuesto de cuatro carbonos; el cual ayuda a la síntesis de glucosa.
    • Este ciclo se caracteriza y se diferencia del Ciclo de Krebs, en que en el mismo se produce glucosa mediante gluconeogénesis, partiendo inicialmente, de ácidos grasos y acetatos
  • 1er Paso Unión de dos moléculas de acetil-CoA con una molécula de oxaloacetato hasta producir citrato
  • 2do Paso
    • Producción de isocitrato a partir de citrato
    • En este paso, cada uno de los ciclos alterna sus vías
  • 3er Paso Producción de succinato y glioxilato a partir de isocitrato
  • 4to Paso Glioxilato se une a acetil-CoA para producir malato
  • 5to Paso (Último)
    • Producción de Oxaloacetato a partir de Malato
    • Oxaloacetato es el encargado de la síntesis de glucosa
  • Ciclo Glioxilato http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=stryer&part=A2422&rendertype=figure&id=A2423
  • Las enzimas de este ciclo son…
    • Isocitrato liasa
      • Encargada de degradar el isocitrato en succinato y glioxilato
    • Malato sintasa
      • Cataliza la reacción donde se une glioxilato con acetil-CoA, para producir malato.
  • Importancia del Ciclo
    • Da la habilidad a ciertos organismos de crecer en:
      • Etanol, acetato, ácidos grasos o compuestos constituidos por solo dos carbonos.
    • Manera alterna de sobrevivir en ambientes extremos con limitación de nutrientes
    • Es regulado según las necesidades celulares de cada organismo.
    • Presente en:
      • bacterias, algunas plantas, protozoas y algunos invertebrados
  • Microorganismo que lo llevan a cabo
    • Saccharomyces cerevisiae
    • Escherichia coli
    • Haloferax volcanii (halofilico extremo)
    • Debaryomyces hansenii
    • Rutas Anapleróticas
    • Ciclo de Glioxilato
    • Reacciones de “relleno” de intermediarios en Ciclo de Krebs
    • Necesarias para que el Ciclo de Krebs continúe.
    • Oxaloacetato es el precursor inicial del ciclo de Krebs
      • Causa y efecto:
        • Si se sintetiza Oxaloacetato, se forman los otros intermediarios.
    • El ciclo le provee:
      • versatilidad metabólica al organismo
      • habilidad a las plantas para crecer en condiciones sin fotosíntesis
        • Glioxisomas
    • El ciclo permite:
      • el crecimiento en Acetato y otros compuestos complejos
      • producción de carbohidratos
    Recuerda…
  • Referencias
    • (1) Nelson, D and Cox, M. 2008. Principles of Biochemistry. 5 TH ED. Chaper 16.2: Reactions of the Citric Acid Cycle, pp620. W.H. Freeman and Company.
    • (2) Nelson, D and Cox, M. 2008. Principles of Biochemistry. 5 TH ED. Chaper 16.2: Reactions of the Citric Acid Cycle, pp631. W.H. Freeman and Company.
    • (3) Shirai, T. Et al. 2007. Study on roles of anaplerotic pathways in glutamate overproduction of Corynebacterium glutamicum by metabolic flux analysis. Microbial Cell Factories; 6:19. Available from: http://www.microbialcellfactories.com/content/6/1/19
    • Moat, A. Et al. 2002. Microbial Physiology; Chapter 8: MICROBIAL STRESS RESPONSES. Copyright by Wiley-Liss, Inc.
    • Moat, A. Et al. 2002. Microbial Physiology; Chapter 9 : ENERGY PRODUCTION AND METABOLITE TRANSPORT Copyright by Wiley-Liss, Inc.
    • Yang, C. Et al. 2003. Analysis of Escherichia coli anaplerotic metabolism and its regulation mecanysm from the metabolic responses to altered dilution rates and phosphoenolpyruvate carboxykinase knockout. Biotechnol Bioeng; 84(2):129-44
    • Rojas, O. Et al.2006. Analisis de Rutas Metabolicas en Pseudomonas auriginosa para la Producción de Polihidroxialcano a Partir de Glucosa Usando Modos Elementales. E-Gnosis Vol4, Art 12
    • Velayudhan, J. Et al. 2002. Analysis of gluconeogenic and anaplerotic enzymes in Campylobacter jejuni : an essential role for phosphoenolpyruvate carboxykinase. Microbiology (2002), 148, 685–694
    • Campbell M. K., S. O. Farrell. (2004). El ciclo de glioxilato: una vía relacionada.
    • Bioquímica . 4ta edición. (16.6): 532-533.
    • Cornah J. E., V. Germain, J. L. Ward, M. H. Beale, S. M. Smith. (2004). “Lipid
    • Utilization, Gluconeogenesis and Seedling Growth in Arabidopsis Mutants
    • Lacking the Glyoxylate Cycle Enzyme Malate Synthase”. Journal of Biological Chemistry (279): 42916-42923.
    • J. A. Serrano Gomicia. (2000). Ciclo del glioxilato en el arquea halófilo Haloferax volcanii:
    • análisis bioquímico, filogenético y transcripcional . Tesis doctoral de la Universidad de
    • Alicante. Alicante, Espana.
    • R. Y. Stainer, J. L. Ingraham, M. L. Wheelis, P. R. Painter. Metabolismo microbiano:
    • reacciones de mantenimiento. Microbiología. (1992) Editorial Reverte, S. A. 2da
    • edición. (4): 96-99.
    • White, D. 2007. The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes . Oxford University Press. New York, NY. 3 th ed . 223-224.