CICLO DEL ACIDO CITRICO SEMANA CULTURAL CICLO DEL ACIDO CITRICO LICENCIATURA EN NUTRICION JUAN RIVAS MIRANDA

CICLO DEL ACIDO CITRICO Universidad Tecnológica de Guadalajara CICLO DEL ACIDO CITRICO ¿PARA QUE NOS ALIMENTAMOS?

Pensando en todo lo que hacemos durante el día (caminar, correr, saltar, pensar....) y en lo que realiza nuestro organismo (respirar, oír, ver...) mientras la sangre circula por el cuerpo realizando funciones importantísimas; comprendemos que nuestro organismo funciona continuamente, hasta cuando dormimos. Por esto el hombre, como todo ser vivo, necesita alimentarse para: Reponer las pérdidas de materia viva consumida por la actividad del organismo. Producir las sustancias necesarias para la formación de nuevos tejidos, favoreciendo el crecimiento. Transformar la energía contenida en los alimentos en calor, movimiento y trabajo.

¿DONDE SE REALIZA EL CICLO DE KREBS? En las células eucariotas el metabolismo aerobio se realiza en las mitocondrias.

¿QUE ES EL CICLO DE KREBS? El ciclo del ácido cítrico es la vía central del metabolismo aerobio: es un conjunto de reacciones bioquímicas que utilizan los organismos aeróbicos para liberar la energía química almacenada de los grupos acetilo de dos carbonos de la acetil-CoA

¿QUE CONOCEMOS DEL CICLO DE KREBS? Producción de ATP Liberación de moléculas de H2O Liberación de moléculas de CO2

MOLECULA DEL ATP

¿POR QUE EL CICLO DE KREBS E S DE GRAN IMPORTANCIA EN LA NUTRICION?

DEBEMOS DE CONOCER ALGUNOS CONCEPTOS METABOLISMO CATABOLISMO ANABOLISMO GLUCOSA GLUCOLISIS GLUCOGENO GLUCOGENOLISIS GLUCONEOGENESIS GLUCOGENESIS

METABOLISMO Conjunto de las reacciones bioquímicas realizadas en un organismo . La gran mayoría de estos procesos son de redox. Reducción. Ganancia de electrones. Oxidación. Perdida de electrones.

CATABOLISMO Suma de todos los procesos metabólicos mediante los cuales las moléculas complejas se degradan a otras mas sencillas, y que incluyen los procesos mediante los cuales las moléculas se degradan para proporcionar energía celular.

ANABOLISMO Suma de todos los procesos metabólicos mediante los cuales se forman las biomoléculas complejas a partir de moléculas mas sencillas. Estos procesos consumen energía celular y no la producen.

Glucosa La mayoría de los organismos obtienen la materia prima y la energía para la biosíntesis a partir de moléculas de combustible orgánico como la glucosa. Una diferencia entre estos organismos es el origen.

GLUCOLISIS Proceso anaerobio. Vía enzimática donde la molécula de glucosa se convierte en dos moléculas de piruvato. Genera energía en forma de dos ATP y dos NADH.

TRIOSA FOSFATO ISOMERASA FOSFORILACION HEXOQUINASA OX. Y FOSFORILACION. GLICERALDEHIDO 3 FOSFATO DESDIDROGENASA FOSFORILACION FOSFOGLICERATO QUINASA ISOMERIZACION FOSFOGLUCOISOMERASA ISOMERISACION FOSFOGLICERATO MUTASA FOSFORILACION DESHIDRATACION ENOLASA FOSFORILACION PIRIVATO QUINASA RUPTURA ALDOSA ISOMERIZACION TRIOSA FOSFATO ISOMERASA

GLUCOGENO Polisacárido de reserva energética en los animales. Formado por enlaces glucosídicos. Monómero formador es la glucosa.

GLUCOGENESIS Síntesis de glucógeno a partir de la glucosa, cuando la concentración de esta en sangre es elevada.

GLUCOGENOLISIS Vía bioquímica que elimina las moléculas de glucosa de los polímeros de glucógeno cuando la concentración de glucosa en sangre es baja.

GLUCONEOGENESIS Síntesis de glucosa a partir de moléculas distintas a los carbohidratos. (glicerol, lactato y aminoácidos)

HORMONAS QUE REGULAN LA GLUCOSA EN EL ORGANISMO Insulina Adrenalina Glucagón

¿QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO?

¿QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO? En el participan sustratos, glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. Enzimas Coenzimas redox (Riboflavina, Acido pantotenico) (NAD, FAD) Minerales (Fosforo) Oxigeno

ORGANISMOS AEROBIOS Y ANAEROBIOS En condiciones anaerobias, las células animales reducen el piruvato a lactato, y en las levaduras a etanol. En condiciones aerobias, el piruvato ingresa a la matriz mitocondrial y es convertido a acetil-Coenzima A (AcCoA) para llevar estos Carbonos a su estado de oxidación total en el ciclo del ácido cítrico.

PRODUCCION DE MOLECULAS DE ATP (MOLECULAS DE ALTA ENERGIA 1NADH = 3 ATP 1FADH = 2 ATP 1GTP = 1 ATP

REACCIONES GENERALES DONDE SE PROCUCE ATP Glucolisis (1 Glucosa )= 2 ácido piruvico + 2 NADH = 8ATP Oxidación del acido piruvico (2) = 2 acetil- CoA + 2NADH + 2CO2 = 6 ATP Ciclo del acido cítrico (2Acetil-CoA) = 4CO2 + 2GTP + 6 NADH + 2 FADH = 24 ATP

OXIDACIÓN DEL PIRUVATO EN PRESENCIA DE 02 EN AUSENCIA DE 02 4 ATP 4 ATP Glucosa GLUCOLISIS Glucosa GLUCOLISIS 2 H2O 2 H2O 2ATP 2ATP 2 NADH 2 NADH OXIDACIÓN DEL PIRUVATO 2 NADH FERMENTACIÓN 2 CO2 CICLO DE KREBS (Ciclo del citrato) 2 FADH2 2 Lactato 2 CO2 2 Etanol 6 NADH 2 H2O 4 CO2 RENDIMIENTO TOTAL 2 ATP 2 ATP CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICO O2 RENDIMIENTO TOTAL 38 ATP 34 ATP

¿QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO? Por fermentación solo se aprovecha el 3% de la energía. Esta situación puede salvar la vida por algunos minutos a consecuencia de la falta de oxigeno

QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO? Se producen de 36 a 38 moléculas de APT por cada molécula de glucosa. El 66 % de las kilocalorías generadas es para producción de energía. El 34 % de las kilocalorías se pierde en forma de calor.

¿QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO? Un exceso de ATP frena el metabolismo de la glucosa. El ADP y el AMP fomenta el metabolismo de la fosfofrutoquinasa. El ion citrato inhibe la fosfotructoquinasa.

¿QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO? El ciclo del acido cítrico se regula por la vía del ATP- ADP – AMP. El oxigeno participa en la fosforilacion oxidativa. El corazón puede metabolizar el acido láctico para la obtención de energía.

¿QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO? El exceso de citrato promueve la síntesis y almacenamiento de grasa en el cuerpo. El NADPH promueva la síntesis de ácidos grasos. La acetil- CoA es un inhibidor de la deshidrogenasa del piruvato lo que produce mas oxalacatato a partir del acido piruvico.

¿QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO? La deficiencia de carboxilasa del piruvato, enfermedad mortal, produce: No se convierte el piruvato a oxalacetato. Retraso mental Alteraciones en le metabolismo Presencia de acido láctico en la orina (aciduria láctica)

¿QUE ES IMPORTANTE CONOCER DEL CICLO DEL ACIDO CITRICO? Participa en la síntesis de aminoácidos, porfirinas y gluconeogenesis. La conversión de piruvato por medio de la lactato deshidrogenasa a lactato sirve de regulador de pH en la sangre.

Ciclo de Krebs Etapas: 1.-Producción de Acetil Coenzima-A. 2.-Oxidación de la Acetil Coenzima-A. 3.-Transferencia de electrones y síntesis de ATP (fosforilación Oxidativa).

Ciclo de Krebs: Por cada molécula de piruvato que se oxida en el ciclo se liberan 3 moléculas de CO2: Una durante la formación de acetil-CoA Una por la descarboxilación del isocitrato Una por la descarboxilación del a-ceto-glutarato.

Esquema del Ciclo de Krebs

La oxidación del piruvato a Ac-CoA es catalizada por el complejo multienzimático de la piruvato deshidrogenasa (PDH), el proceso que es muy complicado: Reacción general catalizada por el complejo Piruvato deshidrogenasa. En esta reacción participan 5 coenzimas y 3 enzimas que conforman el complejo enzimático.

Coenzima A (CoA). Un grupo –OH del ácido pantoténico se encuentra unido a un residuo de ADP modificado, mediante un enlace éster fosfato, y su grupo carboxilo está unido a la b-mercaptoetanolamina en un enlace amida. El grupo –OH del C’ 3 del ADP tiene un grupo fosforilo que no se encuentra en el ADP. El grupo –SH de la b-mercaptoetanolamina forma un tioéster con el acetato en la Acetil-CoA mostrada en azul.

El ácido lipoico (lipoato) unido mediante un enlace amida a la cadena lateral de un residuo de Lisina. La porciónlipoillisil es el grupo prostético de la dihidrolipoiltransacetilasa (E2 del complejo piruvato deshidrogenasa). El grupo lipoil presente en sus formas oxidada (como disulfuro) y reducida (como dithiol) actúa como acarreador de ambos hidrógenos y de un grupo acetilo.

E1. Piruvato deshidrogenasa Descarboxilación oxidativa del piruvato a acetil-CoA por la piruvato deshidrogenasa. La piruvato deshidrogenasa es un complejo enzimático; participan 3 enzimas y 5 cofactores. E1. Piruvato deshidrogenasa E3. Dihidrolipiol Deshidrogenasa E2.Dihidrolipiol transcaetilasa

Formación del Ácido Cítrico La enzima citrato sintasa (enzima condensante) lleva a cabo una condensación aldólica entre el metilo del Ac-CoA y el carbonilo del oxaloacetato, en la reacción se hidroliza el tioéster y se forma el CoA-SH (succinil-CoA). La citrato sintasa en inhibida por succinil-CoA, ATP, NADPH, ésteres de CoA y ácidos grasos de cadena larga (18C).

CITRATO SINTASA (a)Forma abierta de una enzima sola; (b)Forma cerrada unida con oxalacetato (amarillo) y un anàlogo estable del acetil CoA (rojo).

Conversión de Citrato a Isocitrato La aconitasa cataliza la interconversión entre estos isómeros. La enzima contiene Fe(II) y necesita un tiol como cisteína o glutatión (Glu-Cys-Gly) para efectuar la reacción.

Formación del a-cetoglutarato Es una descarboxilación oxidativa del isocitrato para formar -ceto(oxo)glutarato y la generación de la primera molécula de CO2 y NADH del ciclo. La enzima que cataliza la reacción es la isocitrato deshidrogenasa, que existe en dos isoformas: Dependiente de NAD+ que sólo se encuentra en mitocondria (Principal catalizador de esta vía, necesita ADP como modulador positivo, asi como Mg2+) Dependiente de NADP+ que también está en citoplasma.(No es alostérica).

Formación del a-cetoglutarato

Formación del Succinil-Co-A Es una oxidación irreversible del -ceto (oxo)glutarato, proceso catalizado por el complejo de la -ceto(oxo)glutarato deshidrogenasa que consiste en la descarboxilación oxidativa de un cetoácido (-ceto(oxo)glutarato), liberando el segundo CO2 y NADH del ciclo del ácido cítrico.

Formación del Succinil-Co-A

Formación del Succinato Es una disociación del succinil-CoA, la CoA no se pierde por simple hidrólisis, sino en una reacción de conservación de la energía con el difosfato de guanosina y fósforo inorgánico.  La enzima es la succinil-CoA sintetasa (también llamada succinato tiocinasa), que sintetiza un enlace de alta energía en el GTP. Se ha encontrado que el mecanismo se lleva por la fosforilación de la enzima en una histidina, el mecanismo de reacción consiste de tres eventos: 1.- Succinil-CoA + Pi + Enzima (E)  E-Succinil-P + CoA 2.- E-succinil-P  E-P + succinato 3.- E-P + GDP  E + GTP.   El GTP cede su –P al ADP para formar ATP reacción catalizada por la nucleósido difosfato cinasa, esta es una fosforilación a nivel de sustrato como la que cataliza la piruvato cinasa en la glucólisis.

Formación del Succinato

Formación del Fumarato La oxidación del succinato es catalizada por la succinato deshidrogenasa, flavoproteína que contiene FAD unido covalentemente. Esta enzima está unida a la membrana interna mitocondrial, el FAD actúa como un aceptor de hidrógenos en la reacción.

Formación del Fumarato La succinato deshidrogenasa es activada por succinato, fósforo inorgánico, ATP, y coenzima Q (CoQ) reducida. Por otra parte, es inhibida por oxaloacetato, su actividad es mucho mayor que las demás enzimas del ciclo y que las de la cadena respiratoria

Formación del Fumarato

Formación del Malato La hidratación reversible del fumarato a L-malato es catalizada por la fumarasa, que es una enzima hidratasa. Esta enzima es Inhibida por ATP, y es estereoespecífica para su substrato.

Formación del Malato

Formación del Oxalacetato Es la última reacción del ciclo. La enzima malato deshidrogenasa NAD+ dependiente cataliza la oxidación del L-malato a oxaloacetato. Es una enzima estereoespecífica, se encuentran 2 isoformas en animales, una mitocondrial y otra citoplásmica.

Formación del Oxalacetato

Papel del ácido cítrico en el anabolismo Papel del ácido cítrico en el anabolismo. Los intermediarios del ciclo son precursores en muchas rutas biosintéticas.

Ciclo del glioxilato

Regulación del flujo de metabolitos desde el piruvato hasta el ciclo de ácido cítrico. El complejo piruvato deshidropgenasa es inhibido alostéricamente; algunas enzimas se inhiben por retroinhibición, es decir cuando el producto de su catálisis las inhibe.

CICLO DEL ACIDO CITRICO ANFIBOLICO

Resumen: Compuesto Enzima Producto final Piruvato Piruvato deshidrogenasa Acetil-Co-A Acetil-CoA Citrato cintetaza Citrato Aconitasa Isocitrato Isocitrato deshidrogenasa a-Cetoglutarato a-Cetoglutarato deshidrogenasa Succinil-CoA Succinil-CoA sintetasa Succinato Succinato deshidrogenasa Fumarato Fumarasa (hidratasa) Malato Malato deshidrogenasa Oxalacetato

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