BOLILLA 4 CICLO DE KREBS: Descarboxilación oxidativa de piruvato. Regulación Destino de la Acetil.Co-A-Translocasas. LANZADERA MALATO-ASPARTATO. CICLO DEL GLIOXILATO. Enzimas, Función. Importancia CICLO DE LAS PENTOSAS: Etapas. Función. Enzimas. 1

PROCEDENCIAS DEL PIRUVATO VIA GLICOLITICA AMINOACIDOS Fuente exógena (Glucosa, fructosa, galactosa, Manosa) Fuente endogéna (glucógeno ó almidón) Por transaminación (alanina) Durante la Degradación (serina,triptofano) 4

DESTINO DEL PIRUVATO EN AEROBIOSIS Ingresa a la mitocondria Mecanismo simporter interno que cotransporta un protón Dentro de la mitocondria se descarboxila a Acetil-CoA Interviene un complejo multienzimático 5

COMPLEJO DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA Se encuentra en la matriz mitocondrial No forma parte del Ciclo de Krebs En E. coli tiene un total de 60 proteínas 3 enzimas distintas y cinco coenzimas. E1: Piruvato deshidrogenasa E2: Dihidrolipoamida transacetilasa E3: Dihidrolipoamida deshidrogenasa 5 Coenzimas: TPP, Acido lipoico-Lipoamida, FAD, NAD, CoASH Las cadenas de E1 contienen TPP E2: ác. Lipoico unido covalentemente E3 : FAD fuertemente unido 6

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. 7

ESTRUCTURA DEL ACIDO LIPOICO POSEE DOS GRUPOS TIOLES ESENCIALES EN LA FORMA REDUCIDA SE ENCUENTRAN COMO HS- Y EN LA OXIDADA COMO -S-S- INTERVIENE EN REACCIONES DE OXIDO-REDUCCION ACTUA COMO PORTADOR DE HIDROGENOS Y COMO PORTADOR DE ACILOS. 8

ESTRUCTURA DE LA COENZIMA A b-Mercaptoetilamina Acido pantoténico 3´fosfoadenosinadifosfato PRECURSORES PARTICIPA EN LA TRANSFERENCIA DE GRUPOS ACILO 9

MECANISMO DE DESCARBOXILACION DEL PIRUVATO Y FORMACION DE ACETIL-CoA CH3-C-S-CoA Acetil-CoA 10

REACCION DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA Complejo Piruvato Deshidrogenasa E1, E2, E3

REGULACION DE LA ACTIVIDAD DE PDH REGULACION ALOSTERICA MODIFICACION COVALENTE Acetil-CoA - NADH - FOSFORILACION DESFOSFORILACION + PDH Glicólisis ATP 12

REGULACION DEL COMPLEJO PDH POR MODIFICACION COVALENTE PDH activa No fosforilada PDH menos activa fosforilada fosfatasa PDH quinasa 13

DESTINO DE LOS PRODUCTOS DE LA DESCARBOXILACION OXIDATIVA DE PIRUVATO ACETIL- CoA NADH ATP CICLO DE KREBS CADENA RESPIRATORIA 3 ATP 14

FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS Fuente productora de coenzimas reducidas utilizadas para la producción de ATP. Produce la mayor parte del CO2 de la célula. Los intermediarios son precursores de otros compuestos: ácidos grasos, aminoácidos, glucosa, grupo hemo Proporciona precursores para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.

MITOCONDRIA GLUCOSA ACIDOS GRASOS AMINOACIDOS PIRUVATO ACETIL-CoA MATRIZ MEMBRANA

Procedencia de la Acetil-CoA Hidratos de Carbono Aminoácidos PIRUVATO ACETIL-CoA b-Oxidación de ácidos grasos Cuerpos cetónicos 3

Membrana mitocondrial externa KREBS Membrana mitocondrial interna MATRIZ Fumarato Succinato Espacio Intermembrana

Condensación Acetil-CoA Deshidratación Citrato Deshidrogenación Oxalacetato Malato Cis-Aconitato Hidratación Hidratación Fumarato Isocitrato a-Ceto glutarato Succinato Deshidrogenación Descarboxilación oxidativa Succinil-CoA Fosforilación a nivel de sustrato Descarboxilación oxidativa 15

REACCION DE LA CITRATO SINTASA Acetil-CoA Citrato sintasa Oxalacetato Citrato ó Acido Cítrico 16

ESQUEMA DE LA PRIMERA REACCION DEL C. DE KREBS Glicolisis ó Piruvato Acetil-CoA CICLO DE KREBS Oxalacetato Citrato 17

REACCION DE FORMACION DE ISOCITRATO Aconitasa Aconitasa Isocitrato Citrato ó Acido Cítrico Cis-Aconitato 18

CENTRO ACTIVO ASIMETRICO DE LA ACONITASA 19

EFECTO INHIBITORIO DEL FLUORACETATO

REACCION DE LA ISOCITRATO DESHIDROGENASA Oxalosuccinato a-Cetoglutarato 20

REACCION DE LA a-CETOGLUTARATO DESHIDROGENASA Succinil-CoA 21

REACCION DE LA Succinil-CoA sintetasa ó Succinato tioquinasa Fosforilación a nivel de sustrato 22

Reacción de la Succinato deshidrogenasa Fumarato 23

Reacción de la Fumarasa Fumarato L-Malato Fumarasa 24

Reacción de la Malato deshidrogenasa Oxalacetato deshidrogenasa 25

Esquema de distribución de carbonos desde Succinato a Oxalacetato 26

REGULACION DEL CICLO DE KREBS - NADH ATP Piruvato deshidrogenasa Citrato sintasa SCoA SCoA y citrato - ACoA y Ac.G. ADP + - ATP Isocitrato deshidrogenasa + ADP Ca++ - NADH a.Cetoglutarato deshidrogenasa + Ca++ 27

BALANCE ENERGETICO DEL CICLO DE KREBS 3 NADH 3 X 3 9 ATP 1 FADH2 1 X 2 2 ATP 1 GTP 1 ATP 12 ATP DESCARBOXILACION OXIDATIVA DE PIRUVATO 1 NADH 1 X 3 3 ATP 1 MOLECULA DE GLUCOSA PRODUCE 2 MOLECULAS DE PIRUVATO (15 + 15 = 30 ATP) y 2 NADH por sistema lanzadera (2 o 3 ATP c/u) = 4 ó 6 ATP TOTAL: 30 ATP + 6 (4) ATP = 36 ó 38 ATP 28

REACCIONES ANAPLEROTICAS O DE RELLENO PIRUVATO CARBOXILASA PEP CARBOXIQUINASA ENZIMA MALICA PEP CARBOXILASA   Piruvato + HCO3- + ATP oxalacetato + ADP + Pi Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP Oxalacetato + GTP Piruvato + HCO3- + NADPH + H+ L-malato + NADP+ + H2O Fosfoenolpiruvato + HCO3- oxalacetato + Pi 29

CICLO DEL GLIOXILATO Plantas, invertebrados y microorganismos. Permite utilizar acetato para la síntesis de glucosa En plantas las enzimas se encuentran en los glioxisomas En cada vuelta del ciclo se utilizan 2 moléculas de Acetil-CoA y una de succinato.

CICLO DEL GLIOXILATO Glucosa Gluconeogénesis Acetil-CoA Oxalacetato GLIOXISOMAS Glucosa Gluconeogénesis Acetil-CoA Acidos grasos Isocitrato liasa Oxalacetato Citrato NADH NADH NADH NAD+ NAD+ Malato sintasa Acetil-CoA Aconitasa Malato Isocitrato Glioxilato Isocitrato liasa Fumarato Succinato 2 Acetil-CoA + NAD+ + 2 H2O Succinato + 2 CoA-SH + NADH + H+ 30

REACCION DE LA ISOCITRATO LIASA COO- OH-C-H HC-COO- CH2 ו COO- C O H װ ו CH2 -COO- ו + Glioxilato Succinato Isocitrato REACCION DE LA MALATO SINTASA ו COO- OH-C-H CH2 ו Malato COO- C O H װ ו Glioxilato HSCoA O CH3-C װ ~SCoA Acetil-CoA +

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 fosfato y fructosa-6-fosfato 31

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. 32

REACCIONES DE LA FASE OXIDATIVA NADP+ NADPH + H+ Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa Lactonasa 6-fosfogluconato Glucosa-6-fosfato 6-fosfogluconolactona NADP+ NADPH + H+ Ribosa-5-fosfato CO2 Ribulosa-5-P isomerasa 6-fosfogluconato deshidrogenasa Ribulosa 5-fosfato 6-fosfogluconato 33

REACCIONES DE LA FASE NO OXIDATIVA Epimerasa Transcetolasa Ribulosa-5-P Xilulosa-5-P Ribosa-5-P Gliceraldehído 3-P Sedoheptulosa-7P

+ + Transaldolasa Gliceraldehído 3-P Fructosa-6-P Eritrosa-4-P Sedoheptulosa-7P + Transcetolasa + Gliceraldehído 3-P Fructosa-6-P Eritrosa-4-P Xilulosa-5-P

Esquema de la Vía de las Pentosas FASE OXIDATIVA Glucosa-6-P D-Ribosa-5-P E1 E2 E3 E4 PGL PGN RLP NADPH NADPH FASE NO OXIDATIVA Ribosa-5-P Xilulosa-5-fosfato PPT TC TA SHP GAP FP EP FP GA P TC + + + XP 34

REGULACION DE LA VIA DE LAS PENTOSAS Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa - Inhibidor competitivo (Ki= 7mM) NADPH Glutatión Aumenta su síntesis Aumento de H.de C. en la dieta Existen deficiencias hereditarias de Glu-6-Pdeshidrogenasa

LANZADERA MALATO-ASPARTATO MATRIZ MITOCONDRIAL CITOSOL Membrana interna PT NADH + H+ NAD+ NADH + H+ NAD+ Oxalacetato Malato MDH Oxalacetato Malato MDH Oxalacetato a-CetoG Asp a-CetoG Oxalacetato GLU Asp Mas activa en hígado y corazón 35