Download - Cicl de la Pentosas
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
1/41
Ciclo de las pentosas
Ciclo de Krebs
Ciclo del glioxilato
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
2/41
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
3/41
La etapa oxidativa
Esta ltima reaccin es normalmente
considerada en la etapa no oxidativa
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
4/41
La primera reaccin (G6PDH) es la comprometida y por lo tanto es regulada.
Se activa cuando baja la conc. de NADPH y deja de ser inhibida por l. Es
decir, el que G6P vaya a glicolisis o al ciclo de las pentosas depende de la conc.
de NADPH.
G' = -17.6 Kj/mol
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
5/41
Hasta ribulosa5P se han producido 2NADPH + 2H+. Si el objetivo es solo este
poder reductor, las pentosas producidas vuelven a hexosas a travs de la etapa
no oxidativa del ciclo de las pentosas: interconversin de azcares
Ribulose 5-P
aldosa
cetosa
phosphohexose
isomerase
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
6/41
Esquema de la interconversin de azcares (bis)
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
7/41
Reaccin de la transladolasa
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
8/41
Las dos reacciones catalizadas
por transcetolasa
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
9/41
El ciclo de las pentosas segn el Voet & Voet
TPP
TPP
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
10/41
El contexto metablico en condiciones aerbicas(cuando no hay fermentacin)
Recordar mencin del efecto Pasteur
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
11/41
Pero como hemos insistido,
no solo los carbonos de los
azcares van al TCA
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
12/41
Paths of pyruvate.
Pyruvate can either passively
diffuse across the
mitochondrial inner membrane
or be transported by the
mitochondrial pyruvate carrier
(MPC); both processes are
driven by pH. MCT,
monocarboxylate
transporter; GLUT, glucosetransporter; TCA, tricarboxylic
acid; CHC, cinnamic acids.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
13/41
Reaccin catalizada por lapiruvato deshidrogensa en la matriz mitocondrial
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
14/41
La PDH deE. colipesa 4.5 x 106Da; la eucaritica pesa 7.8 x 106Da
Composicin de la enzima y cofactores involucrados
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
15/41
La enzima de rin bovino: el centro son 20 trmeros de E2
(verde). El dominio lipoil de E2 (azul) se extiende hasta el
sitio activo de E1 y como gira puede alcanzar tambin a E3Esta disposicin estructural permite que los intermediarios
nunca salgan del complejo hacia el medio.
E1: decarboxilacin y oxidacin
del HE-TPP. Los dos electrones
son usados para reducir el -S-S-
E2: transesterificacin dejando
dihidrolipoamida.
E3: tiene a su vez dos cis
vecinas que estn formando un
S-S. Se reducen oxidando a la
dihidrolipoamida. Luego los SH
son reoxidados por el FAD y
ste ltimo lo es por el NAD+.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
16/41
The catalytic center is surrounded by protein so that
the NAD and dihydrolipoamide binding sites are in
deep pockets. The catalytic cycle consists of six
steps:
(1) The oxidized enzyme, E, which contains a
disulfide bond between Cys 43 and Cys 48, binds
dihydrolipoamide, LH2, to form an enzyme
substrate complex, ELH2.
(2) A substrate S atom nucleophilically attacks S43
to yield a disulfide bond and release S48 as a thiolate
ion. The proton on the substratessecond thiol group
is abstracted by His 451 to yield a second thiolate
ion, ESSLS-.
(3) The substrate thiolate ion nucleophilically
displaces S43 aided by general acid catalysis by His
451 to yield the enzymes lipoamide product in its
complex with the stable reduced enzyme, EH2L, in
which S48 forms a charge-transfer complex with the
flavin ring (dotted red line to the red flavin ring).
(4) The lipoamide product is released, yielding
EH2.The phenol side chain of Tyr 181 continues toblock access to the flavin ring of FAD, so as to
prevent the enzymesoxidation by O2.
(5) The enzymes second substrate, NAD, binds to
EH2 to form EH2NAD. The phenol side chain of
Tyr 181 is pushed aside by the nicotinamide ring of
NAD.
(6) The catalytic cycle is then closed by the
reduction of the NAD by EH2 to reform the oxidized
enzyme E and yield NADH.
Ciclo cataltico de la dihidrolipoil deshidrogenasa.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
17/41
Control de la PDH
Como es irreversible, es un buen sitio de regulacin
Inhibida por ATP, c. grasos, NADH y AcCoA
Activada por AMP, NAD+, CoA y en el msculo por Ca2+
Adems, solo en eucariotes, se regula por fosforilacin:ATP, NADH y AcCoA activan a la PDHK, la que fosforila
la E1inactivndola. Piruvato y ADP inhiben a la PDHK
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
18/41
8 reacciones en las que destaca:
- se pierde CO2en las reacciones
catalizadas por isocitratoDH y
aKGDH.
- reducciones con NAD+por
isocitratoDH,aKGDH y
malatoDH.
- reduccin con FAD por
succinatoDH
- fosforilacin a nivel de sustrato
en la reaccin catalizada por la
succinilCoA sintetasa.
-destino de los C del acetato:
dado que succinato y fumarato
son simtricos, ya no se puede
saber su destino exacto.
Ciclo de Krebs (TCA)
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
19/41
El metil del acetil se une al
carbonilo del OAA, siendo
citroilCoA un intermediario
transiente. La ruptura del
tioster empuja la reaccin.
Regulada alostricamente por
ATP, ADP, NADH y otros.
Citrato sintetasa
Ctrico a isoctrico
pasando por cis-
acontico que no se
disocia de la enzima.
El Ges positivo,
pero la remocin del
producto empuja el
ciclo.
pro R
Aconitasa
Los grupos iguales se llaman ProR o ProS
cuando al ser sustitudos por uno de mayor
jerarqua dan quiralidades R o S, respectiv.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
20/41
Dado que el citrato no es quiral, uno esperara los productos de las reacciones 1 y 2
de abajo y que la siguiente reaccin de tambin aKG marcado de dos maneras. Pero
se obtuvo un solo tipo de marca en el aKG. Ello obedece a que la aconitasa
distingue: remueve el H del grupo CH2proR (el que estaba en el OAA ; el proS es elque entr en el AcCoA). Por otra parte, adicin de agua a cis-aconitato podra dar 4
estereoismeros, pero la aconitasa da solo 2R3S isocitrato.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
21/41
En 1948 Alexander Ogston propuso que una molcula aquiral como el citrato podra
actuar como si fuese quiral en la medida que se uniera especficamente a tres puntos en
el sitio activo de la enzima:
Hoy sabemos que en el sitio activo de laaconitasa contiene un grupo prosttico
4Fe-4S que permite esta unin especfica
del citrato.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
22/41
Esta distincin que pueden hacer las enzimas de grupos idnticos unidos a un carbono
proquiral se explica por el hecho que estos grupos ocupan distintos lugares en el espacio
tridimensional. Otro ejemplo muy importante de este fenmeno se encuentra en el
catabolismo de los cidos grasos. En este caso, la acil-CoA deshidrogenasa remueve los
dos hidrgenos proR utilizando FAD como cofactor.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
23/41
Isocitrato deshidrogenasa
Primera oxidacin y decarboxilacin, pasando por oxalosuccinato. G= -20.9 Kj/mol.
Segunda oxidacin y decarboxilacin. Virtualmente idntica a PDH,
con E1 muy distintas, E2 similares y E3 idnticas.
a-cetoglutarato deshidrogenasa (aKGDH)
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
24/41
Ciclo de Krebs (TCA)
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
25/41
Fosforilacin a nivel de sustrato. Plantas
y bacterias funcionan con ADP.
SuccinilCoA sintetasa
El tioster pasa a un acil-P.
Este P es cedido a una his de
la enzima, el que luego pasa
al GDP.
Las cargas positivas en los
extremos de las hlices
estabilizan el his-P
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
26/41
Funciona con FAD. El succinato es simtrico, por lo que perdemos la pista a los 2 C que haban
entrado como AcCoA. Est unida a membrana. La volveremos a ver porque participa tambin
en la fosforilacin oxidativa. El malonato, con un C menos que el succinato, inhibe
fuertemente la reaccin.
Hasta el momento se han perdido los 2 C que entraron, se han producido 2NADH + H+y un ATP.
Luego:
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
27/41
H2O
Solo hidrata el trans. Al
revs, solo funciona
con L malato, no con D.
Fumarasa
Cuarta reduccin en el TCA.
El Ges positivo, pero
despus el oxalato esremovido en una reaccin
muy exergnica.
Malato DH
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
28/41
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
29/41
Resumen de los eventos principales del ciclo
Tener presente que los 2 C que salen no son los que entraron como AcCoA
Si calculamos rendimiento desde la glucosa, tenemos 4 ATP, 10 NADH y 2 FADH2.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
30/41
El TCA parece muy complicado para simplemente oxidar acetato.
Pero esa no es su nica funcin. El TCA es anfiblico
En rojo estn las reacciones anaplerticas, las que rellenan al TCA cuando salen
intermediarios para las distintas vas
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
31/41
Transaminaciones
Mediante este tipo de reaccin se producen interconversiones glu-aKG, OAA-ala y ala-pir
PLP es el cofactor piridoxal fosfato
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
32/41
Debido a su accin, la concentracin de compuestos del TCA se mantiene ms o menos constante.
Recordar que la piruvato carboxilasa es activada alostricamente por AcCoA.
PEP carboxilasa y enzima mlica son inportantes en plantas C4.
La PEP carboxilasa es activada por F-1,6-bifostato. De este modo se refuerza el funcionamiento
del ciclo para recibir al piruvato que entregar la glicolisis.
La enzima mlica tambin es importante en la produccin de NADPH en tejido adiposo.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
33/41
Regulacin del
ciclo de Krebs (ya vista)
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
34/41
Repaso de la regulacin de
la glicolisis y del TCA
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
35/41
Se puede sintetizar glucosa a partir de AcCoA en trminos netos?
No en los vertebrados: aunque la PEPCK (OAA + GTPPEP + GDP + CO2) canaliza C del OAA para la
gluconeognesis, cuando el AcCoA que entra al ciclo
llega a OAA ya se han perdido los 2 C.
Pero en otros organismos:
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
36/41
El ciclo del glioxilato(plantas, microorganismos, invertebrados, hongos)
enzima
nueva
enzima
nueva
Por cada vuelta del ciclo
entran 2 AcCoA y se formaun succinato, el que por
TCA llega a OAA.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
37/41
Sobreposicin de los ciclos de Krebs y del glioxilato
Pero ambos ciclos no ocurren en el mismo organelo
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
38/41
Isoenzimas del
ciclo de Krebs
Relacin entre el ciclo del
glioxilato y el TCA:Sntesis de sacarosa a partir de
lpidos en semillas germinando
glioxisoma
mitocondria
En plantas, los glioxisomas, se
encuentran en solo algunos tejidos
(semillas por ej). Las hojas pueden
hacer carbohidratos por fotosntesis.
En bacterias, las enzimas estn
mezcladas en el citosol.
Adems de los flujos del succinato y malato
mostrados, el OAA sale tambin de la
mitocondria como asp, el que va al
glioxisoma para volver a OAA y recibir
AcCoA de los c. grasos
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
39/41
Regulacin coordinada
de ambos ciclos
A nivel del destino del isocitrato,que es el intermediario clave. La
IDH quinasa y la fosfatasa son la
misma enzima. Los mismos
metabolitos que activan la IDHP
son inhibidores alostricos de la
isocitrato liasa.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
40/41
Variantes del ciclo de Krebs (1): cianobacterias
Por muchas dcadas su ciclo pareci incompleto, ya que carece de a-KGDH. Se acaban de
descubrir dos enzimas que cierran el ciclo: a-cetoglutarato decarboxilasa y semialdehido
succnico DH, que usa NAD+. Ntese que no hay fosforilacin a nivel de sustrato. Estas enzimasse descubrieron en Synechococus, pero estn presentes en muchas especies analizadas.
-
7/21/2019 Cicl de la Pentosas
41/41
Enzimas propias son: citrato liasa, fumarato reductasa y carboxilaciones de succCoA a aKT y de AcCoA a pir, querequieren ferredoxina y son sensibles al oxgeno. Presente en green sulfur bacteria (anaerbicas estrictas y fotoauto-trficas, aunque algunas pueden hacer fotoheterotropa. En este caso el ciclo funciona en la direccin oxidativa).Dador de e-es H2S, produciendo S y SO4
-2. Tambin est en el gnero Sulfolobus(Archea, quemolitoaut-trofo
id S S SO 2 A f bi li f hi fil id S S O 2
Variantes del ciclo de Krebs (2): el ciclo reversoPresente en algunas bacterias, ha sido propuesto por Wchtershuser y Morowitz como la va
primitiva para fijar CO2. Varias reacciones del ciclo pueden ser catalizadas por ZnS + UV.