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CICLO DE KREBS
CICLO DEL ÁCIDO
CÍTRICO
CICLO DE LOS ÁCIDOS
TRICARBOXÍLICOS
Prof. Lorena Bruna
Ing. en Alimentos
Hans Adolf Krebs
Fritz Albert Lipmann
LOCALIZACIÓN:
MITOCONDRIA. Todas las células que contienen
mitocondrias (excepciones: eritrocitos, retina…)
FUNCIÓN:
- CATABÓLICA. Oxidación de glúcidos, acidos grasos y
proteínas para GENERAR ENERGÍA
- ANABÓLICA. Algunos intermediarios son precursores
biosintéticos
VISIÓN GENERAL:
- Serie cíclica de 8 reacciones que oxidan el acetil-CoA a
CO2. Se forma ATP, NADH y FADH2.
La decarboxilación oxidativa del piruvato
produce acetil-CoA, CO2 y NADH
Piruvato
Complejo multienzimático: piruvato deshidrogenasa
formado por 3 enzimas y 5 coenzimas diferentes
implicadas en la reacción y dos enzimas adicionales
implicadas en la regulación
Acetil-CoA
Coenzimas:
•TPP (vit. B1, tiamina)
•FAD (vit B2, riboflavina)
•NAD+ (vit B3, niacina)
•CoA (vit B5, pantotenato)
•Lipoato
Enzimas:
•E1 = piruvato DH (TPP)
•E2 = dihidrolipoil transacetilasa
(lipoato, CoA)
•E3 = dihidrolipoil deshidrogenasa
(FAD, NAD+)
El complejo piruvato deshidrogenasa utiliza
5 coenzimas diferentes
Pirofosfato de tiamina
Lipoamida
NAD
NAD
FAD
CoA
Panorámica del ciclo de Krebs
El ciclo de
Krebs
tiene
8 pasos
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O
2 CO2 + CoA + 3NADH + FADH2 + GTP
1. Formación de citrato
FORMACION DEL CITRATO
Sintasa de citrato
Condensación de acetilCoA con oxaloacetato.
• El citroil-CoA es un intermediario
transitorio de reacción
• La hidrólisis del enlace tioéster
del intermediario hace que la
reacción sea exergónica
2. Formación de isocitrato vía cis-aconitato
Isomerización de citrato a
isocitrato:
Aconitasa
Transformación de citrato a
isocitrato.
La aconitasa contiene un
centro hierro-azufre que
actúa como centro de
fijación de sustratos y
centro catalítico
3. Oxidación del isocitrato a α-cetoglutarato y CO2
Existen dos formas diferentes de isocitrato deshidrogenasa:
• NAD dependiente (matriz mitocondrial)
• NADP dependiente (matriz mitocondrial y citosol)
Formación de alfa-cetoglutarato y CO2:
Primera oxidación
Dehidrogenasa de isocitrato
Ocurre la decarboxilación oxidativa de isocitrato con la reducción de
NAD+.
4. Oxidación del α-cetoglutarato a
succinil-CoA y CO2
􀂄 Formación de succinil CoA y CO2 :
􀂄 Segunda oxidación
Complejo de dehidrogenasa de α-cetoglutarato
Ocurre una decarboxilación oxidativa.
NAD+ es el aceptador de electrones y CoA el
“carrier” del grupo succinilo.
Se conserva energía por la formación de un
enlace tioester.
El complejo de la αcetoglutarato
deshidrogenasa es muy
parecido al complejo
piruvato deshidrogenasa,
tanto en estructura como
en función
5. Conversión del succinil-CoA en succinato
Formación de succinato:
􀂄 Sintetasa de succinil-CoA
􀂄 Hidrólisis de un compuesto de alta energía.
La formación acoplada de GTP (o ATP) a expensas de la energía
liberada por la decarboxilación oxidativa del α-ceto-glutarato es
otro ejemplo de fosforilación a nivel del sustrato
6. Oxidación del succinato a fumarato
􀂄 Formación de fumarato:
Oxidación enlazada a FAD.
Dehidrogenasa de succinato
En eucariotas, la succinato deshidrogenasa
se encuentra unida a la membrana
mitocondrial interna, contiene tres centros
hierro-azufre diferentes y una molécula de
FAD unida covalentemente.
El malonato es un
fuerte inhibidor
competitivo de
esta enzima
7. Hidratación del fumarato y producción
de malato
Formación de L-malato:
Fumarasa
Hidratación de fumarato al
doble enlace.
Esta enzima es
específica para el
fumarato y el L-malato
8. Oxidación del malato a oxalacetato
􀂄
􀂄
􀂄
􀂄
Regeneración de oxaloacetato:
Etapa final de oxidación
Dehidrogenasa de malato.
Ocurre reducción de NAD+.
Balance del Ciclo de Krebs
Acetil-CoA + 3H2O+ 3NAD+ + FAD
+ GDP + Pi
2CO2 + 3NADH + FADH2 + CoASH
+ GTP
Regulación del ciclo de Krebs
Piruvato deshidrogenasa
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1. Regulación alostérica:
• Inhibidores: ATP, acetil-CoA, NADH y ácidos
grasos de cadena larga
• Activadores: AMP, CoA y NAD+
2. Modulación covalente: además de E1, E2 y
E3 el complejo PDH contiene 2 enzimas
reguladoras capaces de modificar covalentemente
a E1
• E1 quinasa : al fosforilar a E1 la inactiva esta
quinasa es activada por NADH y acetil-CoA
• E1 fosfatasa: al defosforilar a E1 la activa
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1. Disponibilidad de sustratos
2. Inhibición por acumulación de productos:
3. Regulación de las siguientes enzimas:
• Citrato sintasa
Inhibidores: NADH, succinil-CoA, citrato, ATP
Activadores: ADP
• Isocitrato deshidrogenasa
Inhibidores: ATP
Activadores: Ca++, ADP
• α-cetoglutarato deshidrogenasa
Inhibidores: succinil-CoA, NADH
Activadores: Ca++
El factor regulador más importante es la
relación
intramitocondrial de [NAD+] / [NADH]
Resumen:
 􀂄 El ciclo oxida una molécula de
piruvato para
 producir dos moléculas de CO2.
 􀂄 Además 4 NAD+ se reducen para
dar NADH.
 􀂄 Un FAD produce un FADH2
 􀂄 Un GDP se fosforila para dar GTP.
 􀂄 Una molécula de OAA se regenera.
 􀂄 Productos: 3 NADH, 1 FADH2, 1
GTP ~ 1 ATP, y2 CO2