Download fermentaciones ciclo de krebs 2015

Degradación de
otros azúcares a
través de la vía
glicolítica.
Fructosa.
Degradación de otros azúcares a través de la vía glicolítica
Galactosa.
OH
H2C
Degradación de otros
azúcares a través de la vía
glicolítica. Fructosa,
Galactosa y Manosa
O H
HO
H
OH
H
H
OH
H
OH
D-Galactosa
ATP
Galactoquinasa
ADP
Galactosa-1-P
Glucógeno
Fosforilasa a
Pi
UDP-Glu
Gal-1-P
uridiltranferasa
+
Glucosa-1-P
4-Epimerasa
OH
H2C
Fosfogluco
mutasa
O H
H
H
HO
Glucosa-6-fosfato
Hexoquinasa
H
OH
OH
OH
H
H
D-Manosa
Fosfogluco
Isomerasa
OH
O H2C
H HO
OH
OH H
D-Fructosa
ATP
ADP
Fructosa-6-fosfato
Hexoquinasa
ATP
ADP
Fructoquinasa
ADP
Fosfofructoquinasa
Fructosa
1,6 difosfato
Fructosa-1-fosfato
Aldolasa
Fructosa 1-fosfato
aldolasa
+
Hexoquinasa
Fosfomanosa
isomerasa
ATP ADP
ATP
Glceraldehído
H
OH
OH
HO
OH
D-Glucosa
CH2
H2C
H
ADP
OH
HO
UDP-Glucosa
ATP
H
OH
H
UDP-Galactosa
Fosfato de
dihidroxiacetona
Triosaquinasa
ATP ADP
Gliceraldehído-3-fosfato
Triosafosfato
isomerasa
Manosa-6-fosfato
DESTINOS DE PIRUVATO
LA CELULA DEBE REOXIDAR EL NADH PARA
QUE LA VIA GLICOLITICA PUEDA FUNCIONAR !!!
En condiciones anaeróbicas
SEGÚN LA CELULA O MICROORGANISMO DE
QUE SE TRATE EXISTEN DIFERENTES VIAS DE
FERMENTACION.
¿Cuál es el destino del Piruvato según las condiciones celulares?
GLUCOSA
VG
2 PIRUVATO
O2
Anaerobiosis
2 Lactato
2 Etanol + 2 CO2
Fermentación
Láctica
(músculo en
contracción
vigorosa,
eritrocitos,
bacterias
lácticas)
Fermentación
Alcohólica
(levaduras)
O2
Aerobiosis
2 Acetil-CoA + 2 CO2
CK
4 CO2+ 4 H2O
Células animales
(excepción eritrocitos),
vegetales y muchos
microorganismos.
A. Fermentación láctica
•En el músculo, especialmente durante el ejercicio intenso, cuando la
demanda de ATP es elevada y se ha consumido el oxígeno, la lactato
deshidrogenasa (LDH) cataliza la reducción del piruvato para dar lactato,
utilizando el NADH provisto por la G-3-P deshidrogenasa. También en
eritrocito y en las bacterias lácticas.
Lactato deshidrogenasa
O
O
C
C
NADH + H+ NAD+
O
O
O
C
HC
OH
CH3
CH3
piruvato
lactato
•La mayor parte del lactato, producto final de la glucolisis
anaeróbica, es exportado de las células musculares por la sangre
hasta el hígado, donde vuelve a convertirse en glucosa.
Ciclo de
Cori
O2
¿Cuál es el destino del Piruvato según las condiciones celulares?
GLUCOSA
VG
2 PIRUVATO
O2
Anaerobiosis
2 Lactato
2 Etanol + 2 CO2
Fermentación
Láctica
(músculo en
contracción
vigorosa,
eritrocitos,
bacterias
lácticas)
Fermentación
Alcohólica
(levaduras)
O2
Aerobiosis
2 Acetil-CoA + 2 CO2
CK
4 CO2+ 4 H2O
Células animales
(excepción eritrocitos),
vegetales y muchos
microorganismos.
B. Fermentación alcohólica
•En levadura (Sac. cerevisiae), el NAD+ se regenera en condiciones
anaeróbicas mediante un proceso de gran importancia para la industria
alimenticia: la conversión de piruvato a etanol y dióxido de carbono a través
de las siguientes reacciones:
Piruvato
descarboxilasa
Alcohol
deshidrogenasa
O
O
CO2
C
C
O
CH3
piruvato
H
O
NADH + H+ NAD+
C
PPT
CH3
acetaldehído
H
H
C
OH
CH3
etanol
¿Cuánta energía rinde un mol de glucosa en anaerobiosis?
Balance energético de la vía glicolítica
GLUCOSA
VG
2 PIRUVATO
O2
Gasto de ATP:
- Hexoquinasa………...............… -1ATP
- Fosfofructoquinasa…………..… -1ATP - 2ATP
Producción de ATP:
- Fosfoglicerato quinasa …. + 1ATP (x2)
- Piruvato quinasa ………... + 1ATP (x2) +4 ATP
Anaerobiosis
2 Lactato
2 Etanol + 2 CO2
Fermentación
Láctica
(músculo en
contracción
vigorosa,
eritrocitos,
lactobacilos)
Fermentación
Alcohólica
(levaduras)
Balance o rendimiento en ATP…. +2 ATP
QUE OCURRE EN CONDICIONES
AERÓBICAS??
PIRUVATO
CO2 + H2O
(Ciclo de Krebs)
Cadena
respiratoria
NADH
NAD+
(Sistema de lanzadera)
Equiv. de reducción
PRODUCCION DE 4 ó 6 ATP
Lanzadera del
glicerofosfato
-Músculo esquelético
-Cerebro
Sistemas
lanzadera
-Hígado
Lanzadera del
malato-aspartato
- Corazón
- Riñón
SISTEMA DE LANZADERA DEL
GLICEROFOSFATO
CITOSOL
NADH + H+
Membrana
mit.externa
P-dihidroxicetona
NAD+
Glicerol 3 P
Deshidrogenasa
Membrana
mit.interna
MATRIZ
MITOCONDRIAL
FADH2
Glicerol 3 P
Deshidrogenasa
Glicerol 3 P
FAD+
Papel funcional de la glucólisis
-
Es la principal vía inicial de utilización de la glucosa en todos los
tejidos.
-
En músculo esquelético: esta vía genera el ATP necesario para la
contracción muscular durante ejercicios intensos.
-
En tejido adiposo: especializado en almacenar triacilglicéridos, la
función de la glicólisis es proveer de DHAP, precursora del glicerolfosfato necesario para la síntesis de aquéllos.
-
En Glóbulos rojos: que no tienen mitocondrias, no se genera ATP
por vías oxidativas. Dependen enteramente de la glucólisis para
generar ATP. El 2,3-bifosfoglicerato, importante modulador de la
hemoglobina (disminuye la afinidad de Hb por el oxigeno,
permitiendo así que este sea transferido a los tejidos), se genera a
partir de un intermediario de la vía glicolítica: el 1,3bifosfoglicerato.
CICLO DE KREBS
BOLILLA 4: (primera parte) Ciclo de Krebs. Generalidades.
Descarboxilación oxidativa: complejo de la piruvato deshidrogenasa.
Regulación. Destino de la acetil-CoA. Reacciones del ciclo. Balance
energético. Regulación del ciclo. Función anfibólica.
Compartimentalización mitocondrial. Translocasas. Lanzadera
aspartato-malato.




1932-1937 ¿qué sucede después de la
fermentación de glucosa a lactato?
Fase de combustión: consumo de oxígeno
incrementado por dicarboxilatos y por el
citrato (tricarboxilato).
Piruvato y oxalacetato pueden formar
citrato en presencia de peróxido de
hidrógeno. Krebs: relaciona el metabolismo
de glucosa con citrato, demuestra esta
reacción en tejidos vivos y plantea el ciclo.
Krebs, H.A. and Johnson, W.A., The role of
citric acid in intermediate metabolism in
animal tissues, Enzymologia 4, 148–156
(1937).
CICLO DE KREBS O DEL ÁCIDO
CÍTRICO

Vía central cuya función principal es recuperar
energía a partir de varios combustibles
metabólicos: hidratos de carbono, ácidos
grasos y aminoácidos, que se degradan a
acetil-CoA por oxidación.

Función de abastecimiento de reactivos para
distintas vías biosintéticas.
Características generales
Oxida grupos acetilos de
distintas fuentes, se
considera un eje del
metabolismo celular.
 El oxalacetato que se
consume en el primer
paso, se regenera en el
último: el ciclo actúa como
un catalizador de varios
pasos que puede oxidar un
número ilimitado de
grupos acetilos.
 En eucariotas, todas las
enzimas del ciclo se
localizan en la mitocondria.

Características generales



El efecto neto de la
oxidación de un grupo
acetilo por vuelta es de
2 CO2.
La energía libre de la
oxidación del grupo
acetilo se conserva en
las coenzimas NADH y
FADH2, parte se
recupera en GTP.
Los intermediarios del
ciclo del ácido cítrico
son precursores de
biosíntesis de otros
compuestos.
DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA
mitocondria
El acetil-CoA se forma por descarboxilación oxidativa del
piruvato, por la acción del complejo multienzimático: Piruvato
deshidrogenasa (PDH), constituido por tres enzimas (E1, E2 y E3,
Piruvato deshidrogenasa (descarboxilasa), Dihidrolipoil
transacetilasa y Lipoil deshidrogenasa) y 5 coenzimas (TPP, ác.
Lipoico, Coenzima A, FAD+ y NAD+).
Forman parte del complejo dos proteínas reguladoras: una fosfatasa
y una quinasa.
Ejemplo de canalización de sustratos.
El grupo
acetilo esta
unido al grupo
sulfhidrilo del
CoA por un
enlace tioéster.
La hidrólisis
del enlace
tioéster del
acetil-CoA
libera 31,5
kJ/mol y es, por
lo tanto, un
enlace rico en
energía.
ESTRUCTURA DEL
PIROFOSFATO DE TIAMINA
Coenzima que proviene de Vitamina B1
 Rotura de enlaces adyacentes a grupos
carbonilo y transfiere grupos aldehídos activos
 La parte funcional es el anillo tiazólico.

ESTRUCTURA DEL ACIDO LIPOICO




POSEE DOS GRUPOS TIOLES ESENCIALES
EN LA FORMA REDUCIDA SE ENCUENTRAN COMO HS-Y
EN LA OXIDADA COMO -S-SINTERVIENE EN REACCIONES DE OXIDO-REDUCCION
ACTUA COMO PORTADOR DE HIDROGENOS Y COMO
PORTADOR DE ACILOS.
ESTRUCTURA DE LA COENZIMA A
b-Mercaptoetilamina
PRECURSORES
Acido pantoténico
3´fosfoadenosinadifosfato
PARTICIPA EN LA TRANSFERENCIA DE GRUPOS ACILO
1) Piruvato reacciona con TPP unido a la deshidrogenasa E1, se descarboxila y forma hidroxietil-TPP.
2) Se transfieren 2 electrones y el acetilo a la forma oxidada de lipoil-lisilo de la transacetilasa,
formando acetiltioéster del lipoilo reducido.
3) Transesterificación: el grupo -SH del CoA sustituye al -SH de E2, se obtiene Acetil-CoA y lipoilo
reducido.
4)E3 promueve la transferencia de 2 átomos de hidrógeno desde los grupos lipoilo reducidos de E2
al FAD de E3.
5) El FADH2 de E3 transfiere un ión hidruro al NAD+, formando NADH. Se restablece la forma
oxidada de lipoil-lisilo de E2
Regulación PDH

Alostérica:

Covalente: E1 es inhibida por fosforilación en
serina por una quinasa específica y activada por
una fosfoproteína fosfatasa que elimina el grupo
fosfato. La quinasa es activada alostéricamente
por ATP.
Control hormonal: INSULINA (tejido adiposo)
activa la fosfatasa.

REGULACIÓN COVALENTE
DESTINO DEL ACETIL-CoA
REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
mitocondria
1. Condensación
2. Isomerización por deshidrataciónhidratación
ACONITASA: INHIBIDA POR FLUORACETATO
REQUIERE Fe3+
3.Descarboxilación oxidativa de
isocitrato
Cadena de transporte electrónico: 3ATP
4. Descarboxilación oxidativa de
alfa-cetoglutarato
Cadena de transporte electrónico: 3 ATP
Alfa cetoglutarato deshidrogenasa: enzima semejante a la Piruvato
deshidrogenasa.
INHIBIDA POR ARSENITO
5. Formación de succinato:
fosforilación a nivel de sustrato
NUCLEÓSIDO DIFOSFATO
QUINASA
6. Deshidrogenación de succinato
Cadena de transporte electrónico: 2ATP
Enzima unida a la membrana mitocondrial
interna.
INHIBIDA POR MALONATO
7. Hidratación de fumarato
8. Oxidación de malato
NADH + H+
Cadena de transporte
electrónico: 3 ATP
Provenientes del
acetil CoA
REGULACIÓN
Mecanismos
• Disponibilidad de sustratos
• Inhibición por productos
acumulados
• Retroinhibición alostérica
BALANCE ENERGÉTICO
3ATP
TOTAL:
12 ATP
2ATP
3ATP
3ATP
FUNCIÓN ANFIBÓLICA
ACIDOS
GRASOS
REACCIONES CATABÓLICAS
REACCIONES ANAPLERÓTICAS
• La principal reacción anaplerótica es la obtención de oxaloacetato
desde piruvato por la PIRUVATO CARBOXILASA. (Hígado y Riñón)
(+)
Acetil CoA
•PEP CARBOXIQUINASA (Músculo esquelético y cardíaco).
Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP
oxalacetato + GTP
•ENZIMA MALICA
Piruvato + HCO3- + NADPH + H+
L-malato + NADP+ + H2O
COMPARTIMENTALIZACIÓN
CICLO DE KREBS:
INTRAMITOCONDRIAL
TODO INTERCAMBIO
CON EL CITOSOL
REQUIERE DE LA
EXISTENCIA DE
TRANSPORTADORES
EN LA MEMBRANA
INTERNA DE LA
MITOCONDRIA
LANZADERA DE MALATO
ASPARTATO
glicolisis
Complejo I
Resumen
Importancia metabólica: no hay descriptas
deficiencias en las enzimas del ciclo.
 Proceso intramitocondrial, con canalización de
sustrato.
 Función anfibólica: no sólo oxida acetilos
provenientes de distintas fuentes, sus componentes
son precursores de sustancias de gran importancia
biológica.
 En el ciclo la producción neta de energía en forma
de GTP (ATP) es de una molécula; la mayor parte de
la energía se conserva en forma de NADH y FADH2,
los que transferidos a la cadena respiratoria
impulsarán la fosforilación de ATP (total 12 ATP).

¿Cuánta energía está contenida en un mol de
glucosa que es degradada hasta CO2 y H2O en
condiciones de aerobiosis?
Sistemas
lanzadera
Cadena de transporte electrónico
BALANCE ENERGÉTICO DE LA
OXIDACIÓN COMPLETA DE GLUCOSA
Sistemas de lanzadera
CR
4-6 ATP
6ATP
24 ATP
36-38 ATP
Medio de cultivo
(Glucosa)
Vaselina
Aerobiosis
Louis Pasteur (1822-1895),
químico
francés
cuyos
descubrimientos
tuvieron
enorme
importancia
en
diversos campos de las
ciencias naturales.
Anaerobiosis
24 hs
30ºC
Glucosa
Glucosa
Efecto Pasteur
GLUCOSA
O2
SIN O2
36-38 ATP
4 ATP
ATP INHIBIDOR
FOSFOFRUCTOQUINASA
BIBLIOGRAFÍA







VOET,VOET, PRAT, “Fundamentos de Bioquímica”, Ed.
Panamericana, 4da. Ed. (2013).
LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª
ed. (2008).
BLANCO, A., "Química Biológica", Ed. El Ateneo, 9ª ed.
(2012).
MURRAY, GRANNER, MAYER y RODWELL, "Bioquímica de
Harper", Ed. El Manual Moderno, 26ª ed. (2003).
FEDUCHI, BLASCO, ROMERO,YÁÑEZ, “Bioquímica
conceptos esenciales”. Ed. Panamericana. 1° edición (2010)
STRYER, L “Bioquímica”, Tomos I y II, Ed. Reverté S.A., 5º Ed.
2002).
BENYON,S. “Metabolismo y nutrición”. Harcourt Brace 3°
Ed.(2007)