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BOLILLA 4 (Lic. en Biol. Molec.): CICLO DE KREBS. Generalidades. Descarboxilación oxidativa: complejo de la piruvato deshidrogenasa. Regulación. Destino.

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1 BOLILLA 4 (Lic. en Biol. Molec.): 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 malato-aspartato. VIA DE LAS PENTOSAS. Etapas. Función. Enzimas implicadas. Relación con la glucólisis. Importancia metabólica. BOLILLA 5 (Ing. en Alim.): DESCARBOXILACION OXIDATIVA DEL PIRUVATO. Complejo de la piruvato deshidrogenasa. Regulación. Destino de la Acetil-CoA. Ciclo de Krebs. Regulación. Balance energético. Compartimentación mitocondrial. Translocasas. Lanzaderas del glicerofosfato y del aspartato-malato. Función anfibólica. Reacciones anapleróticas. Vía de las pentosas fosfato. Etapas. Función. Enzimas implicadas. Relación con la glucólisis. Importancia metabólica. QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.

2 1 GLUCOSA 2 PIRUVATO VG Aerobiosis O2O2 Anaerobiosis O2O2 Fermentación Alcohólica (levaduras, algunos vertebrados marinos) Fermentación Láctica (músculo en contracción vigorosa, eritrocitos, lactobacilos) 2 Etanol + 2 CO 2 2 Lactato2 Acetil-CoA + 2 CO 2 4 CO H 2 O CK Células animales (excepción eritrocitos), vegetales y muchos microorganismos. ¿Cuál es el destino del Piruvato según las condiciones celulares?

3 C. Transformación del piruvato en Acetil-CoA El acetil-CoA se forma por descarboxilación oxidativa del piruvato, por la acción del complejo multienzimático: Piruvato deshidrogenasa (PDH). La PDH es un complejo, constituido por tres enzimas (E1, E2 y E3, Piruvato descarboxilasa, Dihidrolipoil transacetilasa y Lipoil deshidrogenasa) y 5 coenzimas (TPP, ac. Lipoico, Coenzima A, FAD + y NAD + ). Mitocondria

4 Piruvato descar- boxilasa Dihidrolipoil transacetilasa Lipoil deshidrogenasa Piruvato descarboxilasa Dihidrolipoil transacetilasa Hidroxietil-PPT 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. Mitocondria

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6 La PDH está regulada por tres mecanismos superpuestos: 1)Por regulación alostérica 1)Por regulación alostérica. Es inhibido por sus productos: NADH y Acetil-CoA, y por ATP. Por modificación covalente 2) Por modificación covalente (fosforilación-desfosforilación). Por control hormonal 3) Por control hormonal (Insulina). Regulación del complejo PDH

7 ATP Regulación del complejo PDH

8 GLUCOSA (6C) 2 PIRUVATO (3C) VG O2O2 4 CO H 2 O Ciclo de Krebs 2 PIRUVATO 2 Acetil-CoA PDH 2 NAD + 2 NADH+H + CoA-SH CO 2

9 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico Hans Krebs,1937. Hans Krebs,1937.

10 Reacción 1. La citrato sintasa cataliza la condensación entre acetil-CoA y oxalacetato para rendir citrato, que da nombre al ciclo.

11 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 1 2 2

12 Aconitasa Reacción 2. Las dos etapas siguientes conllevan la transformación del citrato en un isómero más fácilmente oxidable. Para ello, la aconitasa convierte el citrato en isocitrato mediante una deshidratación, produciéndose cis-aconitato unido al enzima, seguida de una hidratación.

13 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 1 2 2

14 Isocitrato deshidrogenasa Isocitrato deshidrogenasa Reacción 3. La isocitrato deshidrogenasa oxida el isocitrato a oxalosuccinato, con la reducción acoplada de NAD+ a NADH. Posteriormente, el oxalosuccinato es descarboxilado, rindiendo - cetoglutarato. Esta es la primera etapa en la que la oxidación se acopla a la producción de NADH, y también la primera en la que se genera dióxido de carbono. O=C

15 Isocitrato deshidrogenasa Cadena de transporte electrónico 3 ATP

16 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 1 2 2

17 α-cetoglutarato deshidrogenasa Reacción 4. El complejo enzimático -cetoglutarato deshidrogenasa descarboxila oxidativamente el -cetoglutarato a succinil-CoA. CoA-SH Cadena de transporte electrónico 3 ATP

18 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 1 2 2

19 Reacción 5. La succinil-CoA sintetasa o succinato tioquinasa convierte el succinil-CoA en succinato. La energía libre de la reacción se conserva aquí por la formación de GTP, a partir de GDP y Pi. guanosina trifosfato (GTP) Guanosina difosfato (GDP) GTP + ADP GDP + ATP Nucleósido difosfato quinasa

20 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 1 2 2

21 Reacción 6. Las reacciones restantes suponen la preparación de otra vuelta del ciclo, y para ello completan la oxidación de succinato a oxalacetato. La succinato deshidrogenasa cataliza la oxidación del enlace sencillo situado en el centro de la molécula de succinato a un doble enlace trans, dando lugar a fumarato con la reducción simultánea de FAD a FADH2. Succinato deshidrogenasa Cadena de transporte electrónico 2 ATP

22 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 1 2 2

23 Reacción 7. La fumarasa o fumarato hidratasa cataliza después la hidratación del doble enlace del fumarato para rendir malato Fumarato hidratasa

24 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 1 2 2

25 Malato deshidrogenasa H Reacción 8. Finalmente, la enzima malato deshidrogenasa regenera el oxalacetato, oxidando el grupo alcohol secundario del malato a la correspondiente cetona, con la reducción de una tercera molécula de NAD+ a NADH. Cadena de transporte electrónico 3 ATP O=C

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27 Hemos dado hasta ahora una vuela completa al ciclo de Krebs en el cual: 2 átomos de carbono entraron al ciclo en forma de Acetil-CoA y se combinaron con el oxalacetato del ciclo anterior. 2 átomos de carbono salieron del ciclo en forma de CO2 en los procesos de oxidación del isocitrato y el alfa-cetoglutarato. La energía de las oxidaciones se conservó con eficiencia en forma de 3 NADH, 1 FADH 2 y 1GTP. Finalmente se regeneró la molécula de oxalacetato para dar inicio a otra vuelta del ciclo.

28 Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 1 2 2

29 Regulación del Ciclo de Krebs


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