Download Ciclo del ácido tricarboxilico (Ciclo de Krebs)

Ciclo del ácido tricarboxílico
(Ciclo de Krebs)
(Ciclo del ácido cítrico)
Glicólisis
Ciclo de
Krebbs
Localización de las
rutas metabólicas
La reacción del
complejo piruvato
deshidrogenasa
Para
que
el
piruvato
(obtenido
de
la
degradación de la glucosa)
se oxide completamente a
CO2 y H2O se requiere:
a)Que el piruvato pase al
interior de la mitocondria
b) Que se transforme en
acetil-CoA
Una vez que el piruvato atravesó la membrana mitocondrial se
transforma en acetil-CoA mediante una descarboxilación oxidativa
La reacción transcurre con una variación negativa de energía
libre estándar lo que indica que en la célula es esencialmente
irreversible
La reacción esta catalizada por el complejo piruvato
deshidrogenasa (PDH) constituido por tres enzimas
• Piruvato deshidrogenasa
• Dihidrolipoil transacetilasa
• Dihidrolipoil deshidrogenasa
Y cinco coenzimas
1- Pirofosfato de tiamina (TPP)
2- Acido Lipoico
3- Coenzima A (CoA-SH)
4- Nicotinamina adenina dinucleotido (NAD+)
5- Flavinadenina dinucleotido (FAD+)
piruvato
E1: Piruvato deshidrogenasa
E2: Dihidrolipoil transacetilasa
E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa
Acetil-CoA
La reacción catalizada por el complejo piruvato deshidrogenasa es clave en el
metabolismo, no solo porque sirve como conexión de la via glucolitica y el
ciclo de Krebs sino porque el piruvato y el acetil-CoA son componentes
comunes de varias rutas biosinteticas y degradativas
Dada la posición estratégica del piruvato deshidrogenasa en el
metabolismo su actividad esta regulada con precisión
REGULACION RAPIDA
REGULACION LENTA: modificación covalente (fosforilación-desfosforilación)
Catalizada por dos enzimas, la PDH quinasa y la PDH fosfatasa (forman parte del
complejo PDH)
Ciclo de Krebs: visión general
Un compuesto de 4 C
se condensa con una
unidad de 2 C (acetilCoA) para dar lugar
a un acido
tricarboxilico (citrato)
el cual se
descarboxila dos
veces dando un
compuesto de 4 C a
partir del cual se
regenera el
compuesto de
partida.
Ciclo de Krebs: reacciones y regulación
El carácter cíclico
se debe a que
después de una
serie de
reacciones se
regenera el
compuesto de
partida: el
oxalacetato
1
8
7
2
6
3
5
4
Enzimas:
1- citrato sintetasa
(condensación)
2- aconitasa
(isomerización)
3- isocitrato
deshidrogenasa
(descarboxilacion
oxidativa)
4- -cetoglutarato
deshidrogenasa
(descarboxilacion
oxidativa)
5- succinato tioquinasa
(Hidrólisis/fosforilación)
6- succinato
deshidrogenasa
(Oxidación)
7- fumarasa
(hidratación)
8- malato
deshidrogenasa
(oxidación)
Ciclo de Krebs
1
8
2
7
6
3
5
4
Visión General
El ciclo del ácido cítrico consta de 8 pasos (8 enzimas separadas)
Comienza con la condensación de oxalacetato y la unidad de la acetil-CoA para
dar citrato y termina con la resintesis de oxalacetato
Una vuelta completa del ciclo conduce a:
1- La oxidación completa de la unidad acetilo a dos unidades de CO2
2- La producción de tres unidades de NADH reducido y una unidad de FADH2
reducido (catalizada por deshidrogenasas)
3- La producción de una unidad de guanosin trifosfato GTP (equivalente a ATP)
Balance global del ciclo:
Acetil-CoA+ 3 NAD+ + FAD+ + GDP + Pi + H2O 
2CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H++ CoA-SH
Las 3 moléculas de NADH y la de FADH2 se oxidan posteriormente en la
cadena transportadora de electrones generando ATP
El oxigeno molecular no participa directamente en el ciclo pero este solo
funciona en condiciones aeróbicas porque el NADH y el FADH2
únicamente transfieren sus electrones al oxigeno molecular en la cadena
respiratoria.
REGULACION DEL CICLO DE KREBS
El ciclo esta regulado por la acción de enzimas alostéricas que
responden a la concentración de metabolitos celulares y que son
limitantes en la velocidad metabólica del ciclo.
REGULACION FUERA DEL CICLO
El complejo PDH: (cataliza la formación de acetil-CoA desde piruvato)
controla la cantidad de acetil-CoA que ingresa al ciclo
REGULACION EN EL CICLO
• Citrato sintasa: cuando aumentan los niveles de NADH y/o ATP por encima
de lo normal actuan disminuyendo la actividad de la enzima y por lo tanto la
formacion de citrato
• Isocitrato deshidrogenasa: al igual que la anterior es inhibida por el NADH
y ATP y estimulada por el NAD+ y ADP
• -cetoglutarato deshidrogenasa: es inhibido por los productos finales de la
reaccion que cataliza: succinil-CoA y el NADH
De manera general: la velocidad del ciclo esta regulado por el producto final de
las reacciones de obtención de energía de la respiración, el ATP y el producto
de las etapas de deshidrogenacion del ciclo: NADH
Reacciones anapleróticas
El ciclo de Krebs no solo es la vía degradativa mas importante para
generar ATP sino también es esencial para la biosíntesis de
compuestos celulares
Durante esta biosíntesis, algunos metabolitos son extraídos del ciclo
dejando de funcionar.
Para que el ciclo siga funcionando existen reacciones denominadas
“anapleroticas” (de relleno) que reestablecen los intermediarios del
ciclo
Reacciones anapleróticas
Reacciones anapleróticas
Ruta de las pentosas fosfato o ruta del fosfoglucanato
Es una ruta alternativa a la glucolitica cuyas funciones son obtener poder
reductor (NADPH) importante para las reacciones de biosíntesis y D-ribosa
para la síntesis de nucleósidos
Consta de dos etapas
Etapa 1: deshidrogenacion enzimática de la glucosa-6-fosfato por la glucosa-6fosfato deshidrogenasa
En la siguiente reacción el 6-fosfogluconato sufre una descarboxilacion oxidativa
Para dar ribulosa-5-fosfato y dioxido de carbono
Etapa 2: reacciones de condensación, isomerización y reagrupamientos
El producto de la etapa 1 (ribulosa-5-fosfato) se convierte
en ribosa-5-fosfato por acción de la fosfopentoso
isomerasa
ESQUEMA GENERAL DE LA VIA DE LAS PENTOSAS
ETAPA 1
ETAPA 2
SIGNIFICADO METABOLICO DE LA VIA DE LAS PENTOSAS
Aunque la glucosa se metaboliza principalmente por la glucólisis y el ciclo
del ácido cítrico esta via alternativa tiene importancia funcional
• El NADPH reducido que se forma en las dos etapas de oxido-reducción
se utiliza en distintos procesos de síntesis (ácidos grasos, esteroides, etc)
• La ribosa-5-fosfato se utiliza en la sintesis de nucleotidos y acidos nucleicos