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Metabolismo de
carbohidratos 2
(PirDH y ciclo de Krebs)
Marijose Artolozaga Sustacha, MSc
Descarboxilación oxidativa
•Descarboxilación oxidativa
• En la matriz mitocondrial
• Irreversible
ATP
 O2
Complejo
Piruvato DH
5 coenzimas
Cadena respiratoria
Ciclo de
Krebs
•Descarboxilación oxidativa
 O2
Complejo Piruvato DH incluye:
• 5 coenzimas
• 3 enzimas catalíticas
Inhiben y activan a las
• enzimas reguladoras:
enzimas catalíticas por
– PirDH Quinasa
– PirDH Fosfatasa
fosforilación y defosforilación
 Insulina, Ca++ intracelular
 NADH, acetil CoA
Si acetil CoA por degradación de grasas   complejo
•Descarboxilación oxidativa
Deficiencia de piruvato deshidrogenasa:
• Causa más común de acidosis láctica (no fisiológica)
• El encéfalo depende del ciclo de Krebs para obtener energía
• Desde formas graves fulminantes hasta leves como ataxia
episódica
• No hay tratamiento pero la dieta cetogénica (baja en
carbohidratos) es beneficiosa:
– glicólisis --- Piruvato
–  degradación de grasa, ác. grasos ---  acetil CoA
sin necesidad de la enzima Pir DH
¿Por qué la falta de oxígeno
inhibe esta vía y activa la fermentación?
• Si no hay O2, el NADH no se puede volver a oxidar a NAD en la
cadena respiratoria y se acumula
• NADH inhibe la PiruvatoDH
PERO ADEMÁS:
• Si no hay O2 no se produce ATP en la cadena respiratoria y se
acumulan el ADP o el AMP:
• ADP y AMP activan la glicólisis
• El piruvato producido se desvía a la fermentación
Efecto Pasteur
Pasteur demostró en levaduras:
Que se consume +++ glucosa en condiciones
anaeróbicas que en condiciones
aeróbicas………….?
• ATP producido / 1 glucosa:
en anaerobiosis << en aerobiosis
• Se consume +++ glucosa para conseguir la
misma [ATP]
(unas 15-18 veces más!)
También ocurre en músculo
Balance energético de la glicólisis
• 2 ATP
• 2 NADH + H+
 O2
– En la cadena respiratoria serían 2x2,5 = 5 ATP más
PERO…
El NADH no tiene transportadores para entrar a
la mitocondria  debe usar Lanzaderas.
Balance energético de la glicólisis
 O2
• Lanzadera Glicerol-3-P
• intercambia NADH por FADH2
 2x1,5 = sólo 3 ATP más
• Es la lanzadera principal
en la mayoría de los tejidos
Balance energético de la glicólisis
 O2
• Lanzadera Malato-Aspartato
– Queda en forma de NADH  2x2,5 = 5 ATP más
– En muchos tejidos
Hay muchas proteínas
transportadoras, pero
NO hay de NADH
Balance energético de la glicólisis
• 2 ATP
• 2 NADH + H+
– En la cadena respiratoria serán:
 O2
• 5 ATP más, si se utiliza la lanzadera malato-aspartato
• 3 ATP más, si se utiliza la lanzadera de glicerol-3-P
TOTAL:
• 2 en condiciones anaeróbias O2
• 5 - 7 ATP en condiciones aerobias
 O2
(…más los que se obtengan tras PirDH y ciclo de Krebs)
Incorporación de otros carbohidratos a
la glicólisis
CICLO DE KREBS
Ciclo de Krebs:
• En la mitocondria
• En todas las células…
– Excepto eritrocitos: no tienen mitocondrias
• En condiciones aeróbicas
– Si  O2  velocidad
• Ciclo de los ácidos tricarboxílicos
• Ciclo del ácido cítrico (=producto de la 1ª reacción)
Ciclo de Krebs:
1 Acetil CoA + 2 H2O 
2 CO2
3 NADH+H+
1 FADH2
1 GTP
1 CoA-SH
Ciclo de Krebs:
Ciclo de Krebs:
Vía anfibólica:
• Catabolismo de
– Carbohidratos
– Ácidos grasos
– Proteínas, aminoácidos
Importante vía de
confluencia e integración
de muy diversos
procesos metabólicos
• Fuente de sustratos para biosíntesis de
– Aminoácidos  Oxalacetato
– Aminoácidos  a-ceto-glutarato
– Ácidos grasos  Acetil-CoA  Citrato
– Grupo Hemo  Porfirina  Succinil-CoA
Ciclo de Krebs como vía anfibólica:
• Fuentes de Acetil CoA que entra al ciclo
–
–
–
–
–
Glucosa  Piruvato (glicólisis aerobia)
Grasas  Ácidos grasos (b-oxidación)
Degradación de cuerpos cetónicos
Etanol  Piruvato
Degradación de proteínas
 aminoácidos:
• Alanina  Piruvato
catabolismo
Ciclo de Krebs como vía anfibólica:
• Fuentes de intermediarios del ciclo
– Degradación de proteínas  aminoácidos
catabolismo
Ciclo de Krebs como vía anfibólica:
• Intermediarios del ciclo como precursores de biosíntesis:
anabolismo
Citrato  acetil CoA
En cerebro: Glu  GABA
(ácido g-amino-butírico)
Ciclo de Krebs como vía anfibólica:
• Intermediarios del ciclo como precursores de biosíntesis:
• Muy importante en hígado, ejemplo:
anabolismo
– Después de comida:
 Citrato  acetil CoA  citosol  síntesis de ácidos grasos
oxalacetato
– Ayuno:
Malato  citosol  gluconeogénesis  glucosa
Reacciones anapleróticas:
• Cuando los intermediarios se usan en otras vías
• No se logra cerrar el ciclo
• No se obtiene suficiente oxalacetato para recibir el acetil
CoA y empezar un nuevo ciclo
• Reacciones anapleróticas proveen oxalacetato u otros
intermediarios:
– Piruvato Carboxilasa
– Enzima Málica
– Degradación de aminoácidos y ácidos grasos anormales
Reacciones anapleróticas:
• Piruvato Carboxilasa:
Pir + CO2 + ATP  oxalacetato + ADP+Pi
– En hígado
– Cerebro
– Adipocitos...
• Regulación alostérica:
 Acetil CoA:
para que siga el ciclo
Ejercicio intenso o descarga de adrenalina (estrés):
 Pir  glucólisis
 Acetil CoA  ác.grasos
  ciclo  energía
Reacciones anapleróticas:
• Enzima Málica:
Pir + CO2 + NADPH  Malato + NADP+
NADP+
NADPH
Además esta enzima es reversible:
NADPH para síntesis de ác.grasos
CO2
Reacciones anapleróticas:
• Degradación de aminoácidos y
ácidos grasos anormales
Regulación del Ciclo de Krebs:
• 3 enzimas claves:
– 1ª- Citrato Sintasa
– 3ª- Isocitrato DH
– 4ª- a-cetoglutarato DH

ADP, Ca++ intracelular
(ej. contracción muscular,
necesita energía)

ATP y poder reductor
• Las demás enzimas son reversibles y no tan
reguladas
Regulación del Ciclo de Krebs:
Regulación del
Ciclo de Krebs:
Enzimas clave del Ciclo de Krebs:
• 1ª Citrato Sintasa
– No es alostérica
–   citrato, inhibición competitiva por producto
–   NADH/NAD+  (malato  oxalacetato)  act
En hígado: relación NADH/NAD+
determina si el Acetil CoA va al
ciclo de Krebs o a la síntesis de
cuerpos cetónicos
Enzimas clave del Ciclo de Krebs:
• 3ª Isocitrato DH
– Alostérica
–   NADH
–   ADP
Enzimas clave del Ciclo de Krebs:
• 4ª Complejo a-cetoglutarato DH:
– Similar al complejo PirDH
– También incluye:
• 3 enzimas catalíticas (no alostéricas)
• 5 coenzimas: TPP, lipoato, FAD, NAD, CoA
• Enzimas reguladoras
–   Productos: NADH y succinil CoA
–   GTP
–   Ca++
(útil en contracción
muscular)
Regulación del Ciclo de Krebs:
Control respiratorio:
Es el regulador predominante:
• Se necesita recuperar los cofactores oxidados (FAD, NAD+)

• Se oxidan en la cadena respiratoria

• Depende de  ADP

• Si no se gasta el ATP,  ADP
Si  O2 y  trabajo (gasta ATP)


 cadena respiratoria
 ciclo de Krebs
 cadena respiratoria
 ciclo de Krebs
Balance energético del Ciclo de Krebs:
- A partir de 1 acetil CoA a 2 CO2:
Formación de ATP:
• 3 NADH+H+
• 1 FADH2
• 1 GTP
Total = 10 ATP
A nivel de sustrato
En la cadena respiratoria:
7,5 ATP
1,5 ATP
1 ATP
- A partir de 1 Glucosa: (x2)
Total = 20 ATP
Balance energético de 1 glucosa hasta 3 C02
en Glicólisis + PirDH + Ciclo de Krebs:
Formación de ATP: A nivel de sustrato
1 Glucosa
2 ATP
2 ATP
2 NADH+H+
2 Piruvato
2 NADH+H+
2 Acetil CoA
6 NADH+H+
2 FADH2
2 GTP
2 ATP
Total = 32 ó 30 ATP
En la cadena respiratoria:
5 ó 3 ATP (lanzadera)
5 ATP
15 ATP
3 ATP