Rutas centrales del metabolismo intermediario

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Una descripción de las rutas centrales del metabolismo

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Rutas centrales del metabolismo intermediario

  1. 1. Tema 3Rutas Centrales del metabolismo intermediario Dra. Evelin Rojas Villarroel
  2. 2. GlicólisisRuta del metabolismo de los carbohidratosdonde ocurre la oxidación citosólica de la glucosa(6C) hasta dos moléculas de Piruvato (3C)
  3. 3. La Ruta de la Glicólisis
  4. 4. Destinos del piruvatoCondiciones aeróbicas Condiciones anaeróbicas Ciclo de Krebs Etanol Ac. Lactico FERMENTACIÓN
  5. 5. Destino del piruvato en condiciones aeróbicas “Oxidación” ↓ Complejo mulienzimático de la piruvato deshidrogenasa (PDH) ↓ Acetil CoA
  6. 6. El Complejo de la piruvato deshidrogenasa (PDH)•Mitocondrial (mmi)•Constituído por 3 enzimas catalíticas E1:E2:E3(30:60:6).•Irreversible•Fuertemente aeróbico• Cataliza la reacción global :Piruvato + CoA + NAD+ => Acetil-CoA + CO2 + NADH + H+
  7. 7. Transporte del piruvato al interior de la mitocondria Piruvato (citoplasma) ↓ Interior de la mitocondria ↓ a través de una porina (mme) Transporte del piruvato → EI →l interior de la mitocondria ↓ La piruvato translocasa Se transporta un protón en la misma dirección (simporte). ↓En la matriz mitocondrial la PDH cataliza la descarboxilación del piruvato y su deshidrogenación irreversible.
  8. 8. Sistemas de lanzadera Llevan los NADH+H desde el citosol al interior de la mitocondriaSistema de Glicerol 3-Pdeshidrogenasa Sistema de malato deshidrogenasa
  9. 9. Enzima 1 ( E1 ) Piruvato Descarboxilasa :•Heterotetrámero: 2 subunidades alfa y 2 subunidadesbeta.•Coenzima TPP ( Pirofosfato de tiamina).•Grupo prostético unido covalentemente a E1.•Cataliza la reacción :Piruvato + lipoamida => S-acetildihidrolipoamida + CO2
  10. 10. Enzima 2 ( E2 ) Dihidrolipoil Transacetilasa :CoA + S-acetildihidrolipoamida => Acetil-CoA + dihidrolipoamida Enzima 3 ( E3 ) Dihidrolipoil Deshidrogenasa: Dihidrolipoamida + NAD+ => lipoamida + NADH +H+
  11. 11. PDK: piruvato deshidrogenasa kinasaForma parte del complejo PDH, y regula la actividadcatalítica de PDH mediante un proceso de fosforilación. PDP: piruvato deshidrogenasa fosfatasaUnida de forma lábil al complejo PDH, y regula la actividadcatalítica de PDH mediante un proceso de desfosforilaciónde la forma fosforilada. PDX1: proteína de unión a E3Regula la actividad de PDH de una forma aún no muy clara, mediante su unión a E3
  12. 12. ↑ [Acetil CoA ] / [CoA ] y ↑ [NAD+]/ [NADH +H+]
  13. 13. CICLO DE KREBS•Ciclo del ácido cítrico•Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA)•Matríz mitocondrial•Ruta aeróbica•Catabolismo de residuos acetilo (Acetil CoA)•Vía común final de carbohidratos, lípidos y proteínas•Formación de equivalentes reductores
  14. 14. Malato deshidrogenasa Citrato sintasa Fumarasa Aconitasauccinato deshidrogenasa Isocitrato deshidrogenasa α-cetoglutarato deshidrogenasa Succinato tiocinasa α-cetoglutarato deshidrogenasa
  15. 15. 1. FORMACIÓN DEL ÁCIDO CÍTRICO. + CoA SH •Reacción de condensación C-C •Citrato sintetasa •Hidrólisis enlace tioéster de CoA •Inhibida por succinil-CoA, ATP, NADPH, ésteres de CoA
  16. 16. 2. FORMACIÓN DEL ISOCITRATO Citrato ↔Cis-aconitato↔Isocitrato ↓ ↑ H20 H20 •Aconitasa ( Fe+2) •Requiere un tiol (cisteína o glutatión) •Inhibida por fluoroacetato
  17. 17. 3. FORMACIÓN DEL α-CETOGLUTARATOIsocitrato + NAD + ↔ α cetoglutarato+ CO2 +NADH +H+ •Isocitrato deshidrogenasa •Requiere ADP y Mg+2 •Inhibida por NADH + H+ y ATP
  18. 18. 4. FORMACIÓN DEL SUCCINIL CoAα cetoglutarato + NAD + + CoASH →Succinil CoA+ CO2 +NADH +H+ •Complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa •Requiere TPP; NAD+ , FAD, CoA, lipoato •Inhibida por Arsenito
  19. 19. 5. FORMACIÓN DEL SUCCINATO Succinil CoA + Pi + GDP ↔ Succinato + GTP + CoASH•Succinato tiocinasa (succinil CoA sintetasa)•Generación de fosfato de alta energía a nivel de sustrato.•GTP cede ~P al ADP para formar ATP (nucleósido difosfatocinasa)
  20. 20. 6. FORMACIÓN DE FUMARATOSuccinato + FAD ↔ Fumarato + FADH2 •Succinato deshidrogenasa •Inhibida por Oxaloacetato o malonato
  21. 21. 7. FORMACIÓN DE L-MALATO Fumarato + H2O ↔ L-Malato •Fumarasa (hidratasa) •Inhibida por ATP •Esteroespecífica
  22. 22. 8. FORMACIÓN DE OXALOACETATOL-Malato + NAD+ ↔ Oxaloacetato + NADH+ H+ •Malato deshidrogenasa •Esteroespecífica
  23. 23. Malato deshidrogenasa Citrato sintasa Fumarasa Aconitasauccinato deshidrogenasa Isocitrato deshidrogenasa α-cetoglutarato deshidrogenasa Succinato tiocinasa α-cetoglutarato deshidrogenasa
  24. 24. Rendimiento del Ciclo de Krebs Reación global del ciclo:Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi ------------> 3 NADH + FADH2 + CoA-SH + GTP + 2 CO2 Cada vuelta del C.K genera: 3 NADH+H+ • FADH2 2 CO2
  25. 25. Regulación del Ciclo de Krebs•Suministro de cofactores oxidados (NAD+)•Disponibilidad de ADP•Velocidad de utilización de ATP
  26. 26. Regulación del Ciclo de Krebs1.- Disponibilidad de los sustratos.2.- Inhibición por producto de la reacción.3.- Inhibición competitiva por ciertosintermediarios del ciclo. El flujo metabólico del ciclo del ácido cítrico es proporcional al consumo de oxígeno.
  27. 27. Regulación del Ciclo de KrebsCitrato sintasaA mayor producción de energía → incrementa el consumo de O2↓[NADH] mitocondrial↑[oxalacetato] → ⊕ citrato sintasa.↑ [citrato] y [NADH] ∅ esta enzima. Succinil-CoA compite por alenzima y la inhibe.Isocitarto deshidrogenasa∅ ATP y NADHEl Ca2+ es un activadorα- cetoglutarato deshidrogenasaInhibida por NADH, ATP y sucinil-CoA.También en este caso Ca2+ es un activador.
  28. 28. El Ciclo de Krebs se interrelaciona con otras rutas
  29. 29. Cadena de transporte de electrones• Localizada en la membrana mitocondrial interna• Serie de cuatro (I-II-III-IV) complejos proteicos que transportan electrones desde los equivalentes reductores (NADH + H+ y FADH2) hasta el aceptor final : el O2.• Es de fundamental importancia pues el efectivo transporte de electrones garantizará la síntesis de ATP en el complejo V mediante fosforilación oxidativa.
  30. 30. Cadena de transporte de electrones
  31. 31. Los complejos del transporte de electrones
  32. 32. El flujo de electrones según potencial de reducciónEl flujo de e- ocurre desde el complejo más electronegativo al más electropositivo
  33. 33. Fosforilación oxidativaProceso mediante el cuál se sintetiza ATP a partir de ADP +PiPor el complejo F1F0 ATP sintetasa (complejo V) localizado en la membranaMitocondrial interna
  34. 34. Teoría Quimiosmótica de MitchellEstablece que a medida que ocurre el transporte de electrones en la membranamitocondrial interna, se bombean protones al espacio intermembrana y seGenera un gradiente electroquímico de protones , que es la fuerza impulsoraPara que en el complejo V el ADP se fosforile y se sintetice el ATP .
  35. 35. Síntesis de ATP mediante Fosforilación oxidativa
  36. 36. Balance energético de la Fosforilación oxidativaCada NADH+H que ingresa a la cadena de transporte de electrones( desde el complejo I), bombea 3 protones al espacio intermembrana. Por cada NADH transportado se generan entonces 3 ATP mediantefosforilación oxidativa. Cada FADH2 que ingresa a la cadena de transporte de electrones ( desde el complejo I I), bombea 2 protones al espacio intermembrana. Por cada FADH2 transportado se generan entonces 2 ATP mediante fosforilación oxidativa.

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