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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.
¿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.
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.
DESTINO DEL PIRUVATO EN
AEROBIOSIS

Ingresa a la mitocondria

Mecanismo de transporte (simporter) interno
que co-transporta un protón

Dentro de la mitocondria se descarboxila a
Acetil-CoA

Interviene un complejo multienzimático
DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA
mitocondria
• El acetil-CoA se forma por descarboxilación oxidativa del
piruvato.
• Requiere de 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
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?
COMPARTIMENTALIZACIÓN
CICLO DE KREBS:
INTRAMITOCONDRIAL
TODO INTERCAMBIO
CON EL CITOSOL
REQUIERE DE LA
EXISTENCIA DE
TRANSPORTADORES
EN LA MEMBRANA
INTERNA DE LA
MITOCONDRIA
Sistemas
lanzadera
Cadena de transporte electrónico
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+
LANZADERA DE MALATO
ASPARTATO
glicolisis
Complejo I
BALANCE ENERGÉTICO DE LA
OXIDACIÓN COMPLETA DE GLUCOSA
4-6
6
6
6
2
4
6
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
2 ATP
ATP INHIBIDOR
FOSFOFRUCTOQUINASA
VIA DE LAS PENTOSAS
Tiene lugar en el citoplasma
 No es una vía de producción de ATP
 Sintetiza ribosa-5-fosfato para la síntesis de
nucleótidos
 Sintetiza NADPH para la síntesis de ácidos
grasos, esteroides, etc.
 Produce intermediarios de la vía glicolítica
(gliceraldehído 3-fosfato y fructosa-6-fosfato).

GLUCOSA
80 %
Vía Glicolítica
20%
Vía de las Pentosas
CARACTERISTICAS DE LAS
REACCIONES DE LA VIA DE
LAS PENTOSAS
La vía de la pentosas consta de dos fases:
Una oxidativa y una no oxidativa
 La reacciones de la vía oxidativa son
irreversibles
 Las reacciones de la vía no oxidativa son
reversibles
 Según las necesidades de la célula es activa
una u otra vía.

REACCIONES DE LA FASE
OXIDATIVA
NADP+ NADPH + H+
Glucosa-6-fosfato
deshidrogenasa
Lactonasa
6-fosfogluconato
6-fosfogluconolactona
Glucosa-6-fosfato
NADP+ NADPH + H+
CO2
6-fosfogluconato
deshidrogenasa
6-fosfogluconato
Ribulosa-5-P
isomerasa
Ribulosa 5-fosfato
Ribosa-5fosfato
REACCIONES DE LA FASE
NO OXIDATIVA
Epimerasa
Transcetolasa
PPT
Ribulosa-5-P
Xilulosa-5-P
Ribosa-5-P
Gliceraldehído 3-P
Sedoheptulosa-7P
Transaldolasa
Gliceraldehído 3-P
Transcetolasa
+
Eritrosa-4-P
Xilulosa-5-P
Fructosa-6-P
Eritrosa-4-P
Sedoheptulosa-7P
+
Gliceraldehído 3-P
Fructosa-6-P
Esquema de la Vía de las
Pentosas
FASE OXIDATIVA
E1
Glucosa-6-P
E2
PGL
E3
PGN
FASE NO OXIDATIVA
TC
Ribosa-5-P
SHP
TA
D-Ribosa-5-P
RLP
PPT
FP
TC
+
GAP
Xilulosa-5-fosfato
E4
EP
+
XP
FP
+
GA P
Relación con la glicólisis



Tejidos biosintéticos, con alto requerimiento
de NADPH, tienen activa la fase oxidativa.
Para evitar la acumulación de ribosa 5P: por
la fase no oxidativa se generan Fructosa 6P y
Gliceraldehído 3P, estos pueden ser
oxidados por la glicólisis.
En tejidos donde se requiera solo de ribosa
5P: se obtiene a través de las reacciones de
la fase no oxidativa utilizando intermediarios
de la glicólisis (no actúa la fase oxidativa).
Importancia de la vía de las
pentosas en el eritrocito
Vía de las
pentosas
Glutation
reductasa
Glutation
peroxidasa
Menor actividad de VP: menor disponibilidad de NADPH para reducir el
glutatión oxidado, esto provoca:
 aumento de peróxido de hidrógeno,
 formación de metahemoglobina,
 oxidaciones en membranas,
 lisis celular.
BIBLIOGRAFÍA
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