Ciclo De Krebs

Vias Centrales del Metabolismo Intermediario Tema 8 Bioquímica gD Tema 8 (UVEG)

Resumen del Tema • Panorama general del • Acetil-CoA metabolismo y su control • Procedencias y destinos del – Estrategia básica del Acetil-CoA metabolismo • Complejo piruvato deshidrogenasa – Catabolismo y anabolismo • Estrategia general del ciclo del ácido cítrico (CAC) – Tipos de rutas – Etapas enzimáticas del metabólicas CAC – Mecanismos de – Balance del CAC regulación y control – Regulación del CAC • Etapas de la respiración • Carácter anfibólico del ciclo celular: Ciclo del ácido del ácido cítrico y vias Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) cítrico anapleróticas 2

Panorama General del Metabolismo • Funciones del Rutas metabólicas metabolismo – Secuencia de – Obtener energía del reacciones químicas entorno específicas catalizadas • Luz solar (fotosintéticos) por enzimas • Elementos orgánicos transforman S en P nutritivos (heterótrofos) – Degradar elementos E1 E2 E3 E4 E .. nutritivos exógenos y S  a  b  c  d   P convertirlos en precursores – Varias enzimas por – Sintetizar componentes a limitación en química partir de precursores – Lineales, ramificadas, – Sintetizar y degradar cíclicas Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) biomoléculas necesarias para funciones – Unidireccionales, especializadas desplazadas del equilibrio 3

Estrategia Básica del Metabolismo • 2 tipos de rutas dependiendo de finalidad – Catabólicas (degradación) liberan energía – Anabólicas (síntesis) consumen energía Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) Un sistema biológico -eminentemente isotermo- para conducir procesos vitales que requieren energía utiliza el acoplamiento entre procesos de forma que parte de la energía se conserva como energía de enlace químico (ATP) 4

Catabolismo y Anabolismo • Rutas catabólicas y anabólicas no son idénticas – Razones energéticas – Razones de regulación • Es necesario controlar los flujos en función de las necesidades del organismo • Catabolismo y anabolismo transcurren simultáneamente regulados independientemente – A veces localización en Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) diferentes partes de la célula • Se facilita la regulación 5

Tipos de Rutas Metabólicas Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) Las rutas catabólicas Las rutas anabólicas son convergentes son divergentes 6

Mecanismos de Regulación y Control • Control de la cantidad de enzima – Cambios en la velocidad de síntesis o degradación (o ambos) • Control de la actividad de la enzima – Mecanismos comunes • disponibilidad de sustratos o cofactores, pH, tª.. – Mecanismos específicos • Unión reversible de moléculas reguladoras (enzimas alostéricas) • Cambios covalentes en la estructura de la enzima: reversible (fosforilación), o irreversible • Autoasociación de la proteína • Interacción con otras proteínas • Compartimentalización celular Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) • Regulación por señales extracelulares – Hormonas – Factores de crecimiento 7

Etapas de la Respiración Celular: Ciclo del Acido Cítrico Ruta integradora del metabolismo de hidratos de carbono, lípidos y proteínas Se localiza en la matriz de la mitocondria - El O2 es necesario para regenerar los aceptores de electrones (NAD+ y FAD) Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) - La formación de acetil-CoA a partir de piruvato y la oxidación de los ácidos grasos también se producen en la matriz de la mitocondria Lehninger 8

Acetil-CoA El enlace tioester posee una energía libre de hidrólisis alta O CH3 C S-CoA Acetil-CoA aporta los dos carbonos que se van a Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) oxidar en el ciclo del ácido cítrico 9

Procedencia y Destinos del Acetil-CoA Acetil-CoA proviene de la degradación de la glucosa, degradación de ácidos grasos y degradación de algunos aminoácidos Acetil-CoA es oxidado en el ciclo del ácido cítrico y puede ser utilizado como precursor en síntesis de ácidos grasos, síntesis de algunos Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) aminoácidos, y en otros procesos 10

Complejo Piruvato Deshidrogenasa E1 Piruvato deshidrogenasa (descarboxilación oxidativa del piruvato) E2 Dihidrolipoamida E2 E3 E1 acetiltransferasa (transferencia del grupo acetilo al coenzima A) E. coli Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) E3 Dihidrolipoamida deshidrogenasa 24 cadenas E1 (12 dímeros) (regeneración de la forma oxidada 24 cadenas E2 de la lipoamida) 12 cadenas E3 (6 dímeros) 11

Coenzimas del Complejo Piruvato Deshidrogenasa E1 Pirofosfato de tiamina (TPP) E2 Lipoamida Pirofosfato de tiamina (TPP) Acido lipoico Lys Lipoamida TPP carbanión del TPP (descarboxilación y transferencia de hidroxietilo) Dihidrolipoamida Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) (transportador de hidrógeno o acetilo) E3 FAD NAD+ (transportadores de electrones) Coenzima A (transportador de acetilo) 12

Reacciones del Complejo Piruvato Deshidrogenasa Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) 13

Control del Complejo Piruvato Deshidrogenasa Inhibición alostérica Modificación covalente reversible NADH inhibe E3 fosforilación/defosforilación de E1 Acetil-CoA inhibe E2 (enzima de mamíferos) Activadores Activadores Inhibidores Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) 14

Estrategia General del Ciclo del Acido Cítrico En cada vuelta del ciclo se introducen 2 carbonos, en forma de acetilo (Acetil- CoA), y su equivalente será totalmente oxidado, liberándose 2 moléculas de CO2 La energía libre de la oxidación se conserva en forma de coenzimas reducidos (NADH y FADH2) NADH Los intermediarios se FADH2 1/2 O2 Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) reciclan cadena de transporte e- NAD+ H2O FAD ATP ADP + Pi 15

Etapas Enzimáticas del Ciclo del Acido Cítrico Condensación Citrato sintasa Deshidratación Deshidrogenación Aconitasa Malato deshidrogenasa oxalacetato citrato L-malato cis-aconitato Hidratación Fumarato hidratasa Hidratación Aconitasa fumarato isocitrato Descarboxilación oxidativa Deshidrogenación succinato Isocitrato deshidrogenasa α- Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) Succinato deshidrogenasa cetoglutarato succinil-CoA Descarboxilación Succinil-CoA sintetasa Fosforilación a α−cetoglutarato deshidrogenasa oxidativa nivel de sustrato 16

Balance del Ciclo del Acido Cítrico Estequiometría del ciclo del ácido cítrico Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O  2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + CoA-SH + 2 H+ Cada acetil-CoA que entra en el ciclo origina - 3 NADH - 1 FADH2 - 1 GTP (ó 1 ATP) La oxidación de cada NADH 2.5 ATP La oxidación de cada FADH2 1.5 ATP Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) La oxidación de un acetil-CoA 10 ATP 17

Regulación del Ciclo del Acido Cítrico Piruvato Acetil-CoA, NADH, ATP La disponibilidad de AMP acetil-CoA es un control importante (piruvato deshidrogenasa) y la regulación de enzimas de las primeras etapas del ciclo El estado energético de NADH , NADH la célula y la , NAD+ disponibilidad de coenzimas oxidados en la mitocondria, , AMP determina la actividad Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) del ciclo Lehninger (mod) 18

Carácter Anfibólico del Ciclo del Acido Cítrico Algunos intermediarios del ciclo son precursores de otros compuestos Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) Lehninger (mod García Ferris) 19

Vias Anapleróticas del Ciclo del Acido Cítrico 1 Las reacciones anapleróticas sirven para reponer intermediarios del ciclo 2 5 transaminación transaminación 3 4 6 Bioquímica gD Tema 8 (UVEG) Ácidos grasos cadena impar (propionil-CoA) Lehninger (mod García y aminoácidos Ferris) 20

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by leamotoya on Aug 13, 2009

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