BOLILLA 4 CICLO DE KREBS Descarboxilacin oxidativa de

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.

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

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

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. • Las cadenas de E 1 contienen TPP • E 2: ác. Lipoico unido covalentemente • E 3 : FAD fuertemente unido E 1: Piruvato deshidrogenasa E 2: Dihidrolipoamida transacetilasa E 3: Dihidrolipoamida deshidrogenasa • 5 Coenzimas: TPP, Acido lipoico. Lipoamida, FAD, NAD, Co. ASH

ESTRUCTURA DEL PIROFOSFATO DE TIAMINA • Coenzima que proviene de Vitamina B 1 • Rotura de enlaces adyacentes a grupos carbonilo y transfiere grupos aldehídos activos • La parte funcional es el anillo tiazólico.

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.

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

Piruvato O Acetil-Co. A CH 3 -C-S-Co. A MECANISMO DE DESCARBOXILACION DEL PIRUVATO Y FORMACION DE ACETIL-Co. A

REACCION DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA Complejo Piruvato Deshidrogenasa E 1, E 2, E 3

REGULACION DE LA ACTIVIDAD DE PDH Acetil-Co. A • REGULACION NADH ALOSTERICA - FOSFORILACION • MODIFICACION COVALENTE + ATP DESFOSFORILACION Glicólisis PDH

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

DESTINO DE LOS PRODUCTOS DE LA DESCARBOXILACION OXIDATIVA DE PIRUVATO • ACETIL- Co. A • NADH CICLO DE KREBS ATP CADENA RESPIRATORIA 3 ATP

FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS • Fuente productora de coenzimas reducidas utilizadas para la producción de ATP. • Produce la mayor parte del CO 2 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.

AMINOACIDOS GRASOS GLUCOSA PIRUVATO MATRIZ ACETIL-Co. A MEMBRANA MITOCONDRIA

Procedencia de la Acetil-Co. A Hidratos de Carbono Aminoácidos PIRUVATO ACETIL-Co. A b-Oxidación de ácidos grasos Cuerpos cetónicos

Membrana mitocondrial externa MATRIZ C. KREBS Membrana mitocondria interna Fumarato Succinato Espacio Intermembrana

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

REACCION DE LA CITRATO SINTASA Acetil-Co. A Citrato sintasa Oxalacetato Citrato ó Acido Cítrico

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

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

CENTRO ACTIVO ASIMETRICO DE LA ACONITASA

EFECTO INHIBITORIO DEL FLUORACETATO

REACCION DE LA ISOCITRATO DESHIDROGENASA Isocitrato Oxalosuccinato a-Cetoglutarato

REACCION DE LA a-CETOGLUTARATO DESHIDROGENASA a-cetoglutarato Succinil-Co. A

REACCION DE LA Succinil-Co. A sintetasa ó Succinato tioquinasa Succinato Succinil-Co. A Fosforilación a nivel de sustrato

Reacción de la Succinato deshidrogenasa Succinato Fumarato

Reacción de la Fumarasa Fumarato L-Malato

Reacción de la Malato deshidrogenasa Malato Oxalacetato

Esquema de distribución de carbonos desde Succinato a Oxalacetato

REGULACION DEL CICLO DE KREBS • Piruvato deshidrogenasa - • Citrato sintasa - deshidrogenasa NADH ATP + ADP ACo. A y Ac. G. SCo. A y citrato Isocitrato deshidrogenasa a. Cetoglutarato - - ATP + ADP - NADH + Ca++ SCo. A Ca++

BALANCE ENERGETICO DEL CICLO DE KREBS 3 NADH 3 X 3 9 ATP 1 FADH 2 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

REACCIONES ANAPLEROTICAS O DE RELLENO • PIRUVATO CARBOXILASA - + ATP oxalacetato + ADP + P Piruvato + HCO 3 i • PEP CARBOXIQUINASA Fosfoenolpiruvato + CO 2 + GDP Oxalacetato + GTP • ENZIMA MALICA Piruvato + HCO 3 - + NADPH + H+ L-malato + NADP+ + H 2 O • PEP CARBOXILASA Fosfoenolpiruvato + HCO 3 - oxalacetato + Pi

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-Co. A y una de succinato.

CICLO DEL GLIOXILATO Glucosa Gluconeogénesis NAD+ Malato Acetil-Co. A Oxalacetato NADH GLIOXISOMAS Acidos grasos Citrato Malato Acetil-Co. A Isocitrato sintasa liasa Glioxilato Fumarato Aconitasa Isocitrato citr lias ato a Succinato 2 Acetil-Co. A + NAD+ + 2 H 2 O Succinato + 2 Co. A-SH + NADH + H+

REACCION DE LA ISOCITRATO LIASA COO ו OH-C-H ו HC-COO ו CH 2 ו COO- COO ו C ו װ O H CH 2 -COO ו + CH 2 -COO- Glioxilato Succinato Isocitrato REACCION DE LA MALATO SINTASA ו COO O װ ו CH 3 -C~SCo. A C + ו װ O H Acetil-Co. A Glioxilato o. A C S H COO ו OH-C-H ו CH 2 ו COOMalato

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

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.

REACCIONES DE LA FASE OXIDATIVA NADP+ NADPH + H+ Glucosa-6 -fosfato deshidrogenasa Lactonasa 6 -fosfogluconolactona Glucosa-6 -fosfato NADP+ NADPH + H+ CO 2 6 -fosfogluconato deshidrogenasa 6 -fosfogluconato Ribulosa-5 -P isomerasa Ribulosa 5 -fosfato Ribosa-5 fosfato

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

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

Esquema de la Vía de las Pentosas FASE OXIDATIVA E 1 E 2 E 3 E 4 PGL PGN RLP Glucosa-6 -P D-Ribosa-5 -P NA DP H FASE NO OXIDATIVA TC Ribosa-5 -P SHP + Xilulosa-5 -fosfato GAP TA H PPT FP EP TC + XP FP + GA P

REGULACION DE LA VIA DE LAS PENTOSAS • Glucosa-6 -fosfato deshidrogenasa - NADPH Inhibidor competitivo (Ki= 7 m. M) 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 NADH + H+ NAD+ Oxalacetato Membrana NAD+ interna Malato MDH Malato Oxalacetato a-Ceto. G GLU PT a-Ceto. G Oxalacetato MDH PT a-Ceto. G NADH + H+ Asp Mas activa en hígado y corazón Asp Oxalacetato Asp