Ciclo de Krebs

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLGICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BIOLGICAS

BIOL166

Dra. Ximena Ortega A.Dra.

Ximen

a Orte

ga A

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Dra.

Ximen

a Orte

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Es el proceso por el cual las clulas consumen O2

y producen CO2

.

En este conjunto de reacciones aerbicas el piruvato producido en la gliclisis es convertido a CO2

y H2

O producindose en total 30 o 32 ATP (por molcula de glucosa)

En las clulas eucariontes la respiracin celular se realiza en la mitocondria.

Respiracin celular

Ocurre en tres etapas:

Oxidacin del piruvatoCiclo de KrebFosforilacin oxidativaDr

a. Xim

ena O

rtega

A. 2

0152

0

Etapa 1: Se produce Acetil-CoA

a partir del piruvato producido en la gliclisis, oxidacin de aminocidos y oxidacin de cidos grasos.

Etapa 2: Acetil-CoA

es oxidado en el

ciclo de Krebs

producindose transportadores de electrones reducidos (NADH y FADH2

)

Etapa 3: NADH y FADH2

entregan sus electrones a la cadena transportadora de electrones, generndose un gradiente de protones que permite la sntesis de ATP en la fosforilacin oxidativa.

Respiracin celular

Dra.

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Oxidacin del piruvato y

produccin de Acetil-CoA

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Complejo

multienzimtico

Grupos

de enzimas

que

catalizan

2 o ms

reacciones

secuenciales

en una

ruta

metablica, asociadas

en forma no covalente

Intermediarios

permanecen

unidos

a la superficie

de las

enzimas

a medida

que

el sustrato

se transforma

en el producto

finalVentajas:

Las distancias

que

deben

difundir

los sustratos

entre una

enzima

y otra

se minimiza, aumentando

la velocidad

de la reaccin

Se canalizan

los intermediarios

entre enzimas

sucesivas

minimizando

reacciones

secundarias

(alternativas)

La reaccin

catalizada

por

un complejo

multienzimtico

puede

ser controlada

en forma coordinadaDr

a. Xim

ena O

rtega

A. 2

0152

0

El piruvato producido en el citosol

entra a la mitocondria a travs de un simporte

especfico piruvato

H+

Ocurre una decarboxilacin

oxidativa del piruvato (irreversible) y se obtiene Acetil-CoA

Complejo

Piruvato

deshidrogenasa

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Complejo

piruvato

deshidrogenasaComplejo

multienzimtico

compuesto

por

3 enzimas

y 5 coenzimas

o grupos

prostticos:

E1

= piruvato deshidrogenasa (TPP)E2

= dihidrolipoil

transacetilasa

(lipoato, CoA)E3

= dihidrolipoil

deshidrogenasa (FAD+, NAD+ )

E. coli: E2 x 24E1 x 24E3 x 12

Mamferos: E2 x 60

Dra.

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Acta

como

transportador

de grupos

acilos

en varios

procesos

metablicos

Los grupos

acilos

se unen

en el grupo

tiol

formando

tiosteres cuya

hidrlisis

es

energticamente

muy

favorable

Coenzima A

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Lipoato

Compuestos

de arsnico

son txicos

porque

secuestran

lipoamida

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cido

lipico

FAD

Unido

a E3

Rivoflabina, Vitamina

B2

Cofactor

Localizacin

Vitamina

que

lo origina

TPP Unido

a E1 Tiamina, Vitamina

B1

Lipoato

Unido

covalentementea una

Lisina

de E2

Coenzima

A Sustrato

de E2

Conteniene

cido

pantotnico

Vitamina

B5

NAD+

Sustrato

de E3

Niacina, Vitamina

B3

Coenzimas

y grupos

prostticos

del complejo Piruvato

deshidrogenasa

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El primer paso

es

lento y limita

la velocidad

de la reaccin, tambin

da

la especificidad

de sustrato

Reaccin

del Complejo

Piruvato

deshidrogenasa

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El Complejo

Piruvato

deshidrogenasa

es prototipo

de otros

complejos

multienzimticos

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Ciclo

de Krebs (cidos

tricarboxlicos

o cido

ctrico)

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Serie cclica de 8 reacciones que completa el metabolismo del piruvato derivado de la gliclisis.

El punto de partida es Acetil-CoA, obtenindose CO2

y transportadores de electrones reducidos (NADH y FADH2

).

Es aerbico, la ausencia de O2

inhibe el ciclo de KrebsEs una ruta anfiblica:

Catablica: Oxidacin de glcidos, cidos grasos y protenas para generar energa

Anablica: Algunos intermediarios son precursores biosintticos

Balance de un ciclo: Acetil-CoA

(2-C) + 3 NAD+

+ FAD + GDP + Pi

+ 2 H2

O

2 CO2

+ CoA

+ 3 NADH + FADH2 + GTP

Aspectos generales

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Sintasas

catalizan

reacciones

de condensacin

en que

NO

se requieren

nuclesidos

trifosfato

(ATP, GTP, etc) como

fuente

de energa

Citrato sintasa cataliza una condensacin y es una de las enzimas reguladas

Dra.

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La citrato

sintasa

sufre

un gran

cambio conformacional

al unir

oxaloacetato

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Aconitasa

cataliza una isomerizacin

En la clula

el equilibrio

se desplaza

hacia

la formacin

de isocitrato

porque

ste

es

rpidamente

consumido

por

la enzima

siguiente

Fluorocitrato

(LD50

= 0,2 mg x kg-1) encontrado

en hojas

de plantas

africanas, australianas

y

sudamericanas

inhibe

esta

enzimaDra.

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Enzima

dependiente

de NADP+

se encuentra

en la mitocondria

y el citosol

y genera NADPH usado

en reacciones

anablicas

reductoras

Enzima

dependiente

de NAD+

se encuentra

slo

en la mitocondria

y funciona

en el ciclo

de Krebs

Isocitrato

deshidrogenasa cataliza una decarboxilacin oxidativa y es una de las enzimas reguladas

Dra.

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Complejo -cetoglutarato

deshidrogenasa cataliza una decarboxilacin

oxidativa y es una enzima regulada

Anlogo

al complejo

piruvato

deshidrogenasa

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Sintetasa, USA un nucleosido

trifosfato

(ATP o GTP)

Succinil-CoA

sintetasa

cataliza una fosforilacin a nivel de sustrato

Se obtiene

GTP (ATP)

Dra.

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ATP y GTP son energticamente

equivalentes gracias

a la nuclesido

difosfato

kinasa

Subunidad

posee

la His que

se fosforila

y el sitio

de unin

a CoA

Subunidad

da

la especificidad

por

ATP o GTP (isoenzimas

en clulas

animales)

ADP + GTP GDP + ATP

Go

= 0 kJ/mol

Mg2+

Nuclesido

difosfato

kinasa

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Succinato deshidrogenasa cataliza una deshidrogenacin

Es la nica

enzima

del ciclo

de Krebs que

se encuentra

unida

a membrana

y corresponde

al complejo

II

de la cadena

transportadora

de electrones

Malonato

es

un inhibidor

competitivo

de la succinato

deshidrogenasa

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Altamente estereoespecfica

Fumarasa

cataliza una hidratacin

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El equilibrio

est

constantemente

desplazado

hacia

la derecha

porque

la citrato

sintasa

remueve

el oxaloacetato

Malato deshidrogenasa cataliza una deshidrogenacin

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Papel del ciclo de Krebs

en el anabolismo y reacciones anaplerticas

(de relleno)

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Reacciones

anaplerticas

Reacciones

reguladas

que

reponen

intermediarios del ciclo

de Krebs

Piruvato

carboxilasa

es

activada

alostricamente

por

Acetil-CoA

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Regulacin

de la produccin

de actil-CoAy Ciclo

de Krebs

En mamferos

el complejo

piruvato

deshidrogenasa

es

inhibido

adems

por

fosforilacin

reversible de un residuo

de serina

de E1

La kinasa

regulatoria

se activa

alostricamente

por

ATP, NADH y Acetil-CoA

Citrato, en conjunto

con ATP y NADH, permite

la regulacin

coordinada

del Ciclo

de Krebs y la gliclisis

(inhibe

a la PFK-1)Dra.

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Variante

del Ciclo

de Krebs

Dra.

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El Ciclo

del Glioxilato

es

una

variante

del ciclo

de Krebs

Ocurre

en plantas, invertebrados

y algunos

microorganismos y permite

sintetizar

glucosa

a partir

de triacilgliceroles

Los vertebrados

NO pueden convertir

cidos

grasos

o

acetato

derivado

de ellos

en carbohidratos

Isocitrato

liasa

y malato sintasa

estn

ausentes

en

vertebrados

Dra.

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El ciclo

del glioxilato ocurre

en los glioxisomas

Dra.

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