CICLO DE KREBS Descarboxilacin oxidativa de piruvato Regulacin

Ø CICLO DE KREBS: Descarboxilación oxidativa de piruvato. Regulación. Destino de Acetil. Co. A Ø CICLO DEL GLIOXILATO. Enzimas, Función. Importancia Ø CICLO DE LAS PENTOSAS: Etapas. Función. Enzimas.

CICLO DE KREBS CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO CICLO DE LOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS DESCUBIERTO POR HANS KREBS (1937) ü REACCIONES BIOQUÍMICAS EN LA MATRIZ MITOCONDRIAL ü UTILIZADO POR LOS ORGANISMOS AEROBIOS PARA LIBERAR LA ENERGÍA QUÍMICA ALMACENADA EN EL GRUPO ACETILO DE LA ACETIL-Co. A

g l Fermentación Citoplasma u c NAD Pi ADP o l i s Oxidación Glucosa (1) i Ác. Pirúvico (2) parcial s (producto inicial) üCiclo de Krebs. üCadena transportadora de electrones. üFosforilación oxidativa. ATP (2) Citoplasma Mitocondria

Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (Ciclo de Krebs). LOCALIZACION: Mitocondria FUNCION: catabólica, oxidación de glúcidos, ácidos grasos y proteínas para obtener ENERGIA VISION GENERAL: es una serie cíclica de 8 reacciones que oxidan el Acetil- Co. A a CO 2 y con obtención de: ATP, NADH+H y FADH 2 PROCESO AEROBICO: la ausencia de O 2 inhibe el ciclo

Ciclo de Krebs

FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS • Fuente productora de ATP. • Produce la mayor parte del CO 2 de la célula. • Convierte intermediarios en precursores de ácidos grasos. • Proporciona precursores para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.

PROCEDENCIAS DE PIRUVATO • • VIA GLICOLITICA AMINOACIDOS Fuente exógena (Glucosa, fructosa, galactosa, Manosa) Fuente endógena (glucógeno ó almidón) Por transaminación (alanina) Por Degradación (serina, triptófano)

DESTINO DE PIRUVATO EN AEROBIOSIS • Ingresa a la mitocondria, por un transportador específico. • Mecanismo interno que co-transporta un protón. • Dentro de la mitocondria por descarboxilación oxidativa se transforma en Acetil-Co. A. • Interviene un complejo multienzimático: piruvato deshidrogenasa.

COMPLEJO DE PIRUVATO DESHIDROGENASA • Se encuentra en la matriz • mitocondrial • No forma parte del Ciclo de Krebs • • Sintetiza Acetil-Co. A • 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, FAD, NAD, Co. A-SH

DESCARBOXILACION DEL PIRUVATO Acetilo activado Hidroxietilo activado ACETIL-Co. A

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

DESTINO DE LOS PRODUCTOS DE LA DESCARBOXILACION OXIDATIVA DE PIRUVATO CO 2 + H 2 O • ACETIL- Co. A CICLO DE KREBS 3 NADH 1 FADH 2 FOSF OXID. GTP Fosf. a nivel de sustrato • NADH CADENA RESPIRATORIA 3 ATP

DESTINO DE ACETILCo. A

c i c l o d e K r e b s Co. A NAD+ FAD Ác. pirúvico Oxidación completa: descarboxilaciones Acetil-Co. A sucesivas obtención de (producto moléculas de alto valor energético (muy inicial) reducidas) CO 2 NADH+H FADH 2 Matriz mitocondrial Cadena de transporte de electrones Membrana mitocondrial interna

FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS • Fuente productora de ATP. • Produce la mayor parte del CO 2 de la célula. • Convierte intermediarios en precursores de ácidos grasos • Proporciona precursores para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.

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

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

NADH+H FADH 2 GTP (ATP)

Ø Se producen 4 reacciones de oxidación: -En 3: NADH se re-oxida transfiriendo sus electrones a la cadena respiratoria 3 moles ATP/ mol de NADH. -En la 4° reacción de oxidación se produce FADH 2, que en la cadena de transporte electrónico da lugar a 2 moles de ATP. Ø La 5° reacción es una fosforilación a nivel de sustrato GTP (unión fosfato de alta energía) ATP.

BALANCE ENERGETICO DEL CICLO DE KREBS Por mol de acetil-Co. A que ingresa al ciclo de Krebs: 3 NADH 3 X 3 9 ATP 1 FADH 2 1 X 2 2 ATP 1 GTP 1 ATP 12 ATP DESHIDROGENACION DE PIRUVATO (en la mitocondria) 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 ATP

REACCIONES ANAPLERÓTICAS SON AQUELLAS QUE PERMITEN REPONER INTERMEDIARIOS QUE HAN SIDO SUSTRAÍDOS POR OTRAS RUTAS BIOSINTÉTICAS ANAPLERÓTCO (GRIEGO= RELLENAR) MANTIENEN UN EQUILIBRIO DE LAS CONCENTRACIONES INTRAMITOCONDRIALES DE LOS INTERMEDIARIOS DEL CICLO

REACCIONES ANAPLEROTICAS O DE RELLENO • PIRUVATO CARBOXILASA (ACTIVADA POR ACETIL-Co. A) Piruvato + HCO 3 - + ATP oxalacetato + ADP + P i • PEP CARBOXIQUINASA (MÚSCULO ESQUELÉTICO Y CARDÍACO) Fosfoenolpiruvato + CO 2 + GDP Oxalacetato + GTP • ENZIMA MALICA Piruvato + HCO 3 - + NADPH + H+ L-malato + NADP+ + H 2 O • PEP CARBOXILASA (PLANTAS: FIJACIÓN FOTOSINTÉTICA DEL CO 2) 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 • Constituye una variante anabólica del Ciclo del Ácido Cítrico. • La mayor parte de los aceites vegetales utilizados en la alimentación son mezclas de triacilgliceroles (TAG) procedentes de las semillas. • Cuando las semillas germinan, los TAG se degradan y se convierten en azúcares, que aportan Energía para el crecimiento vegetal. • Las células animales no son capaces de realizar la síntesis neta de azúcares a partir de los ácidos grasos presentes en los triglicéridos (TG).

CICLO DEL GLIOXILATO • Dada la irreversibilidad de la reacción de la PDH, acetil. Co. A no puede convertirse en piruvato no puede participar en la síntesis de hidratos de carbono. • Este ciclo tiene lugar en los Glioxisomas organelas especializadas en las cuales se lleva a cabo la boxidación de los ácidos grasos (degradación) para producir acetil- Co. A que será utilizado en este ciclo. • Este ciclo comparte algunas enzimas del Ciclo de Krebs. • Evita las reacciones en las que se pierde carbono.

C I C L O D E L G L I O X I L A T O Malato sintetasa Isocitrato liasa

CICLO DEL GLIOXILATO • El succinato formado se transporta desde el glioxisoma a la mitocondria. • Allí se convierte en oxalacetato dentro del Ciclo de Krebs. • De esa forma se puede utilizar para la síntesis de hidratos de carbono a través de la gluconeogénesis. • Se evitan las 2 reacciones de descarboxilación:

VIA DE LAS PENTOSAS • Tiene lugar en el citoplasma. • No es una vía de producción de ATP. • Sintetiza NADPH para la síntesis de ácidos grasos y esteroides. • Sintetiza ribosa-5 -fosfato para la síntesis de nucleótidos (ATP, NAD, FAD) y ácidos nucleicos. • Produce intermediarios de la vía glicolítica: gliceraldehído-3 - fosfato y fructosa-6 -fosfato.

VIA DE LAS PENTOSAS • La producción de NADPH, como transportador de energía química en forma de poder reductor, es muy importante. • Esta vía es muy activa en los tejidos donde se lleva a cabo la síntesis de ácidos grasos glándula mamaria, tejido adiposo, corteza adrenal e hígado. • NADPH actúa en procesos de desintoxicación dependientes de citocromo P 450 en hígado. • En glóbulos rojos, NADPH, contribuye a mantener la concentración de Glutatión reducido y disminuir los niveles de metahemoglobina.

CARACTERISTICAS DE LAS REACCIONES DE LA VIA DE LAS PENTOSAS • La vía de la pentosas consta de dos fases: 1) oxidativa y 2) 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 se activa una vía o la otra.

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: generación de poder reductor como NADPH E 1 E 2 CO 2 E 3 E 4 Glucosa-6 -P D-Ribosa-5 -P PGL PGN RLP NA DP H H FASE NO OXIDATIVA: conversión de hexosas fosfato y pentosas fosfatos TC TA Ribosa-5 -P SHP FP PPT Fru- 6 -P TC + Xilulosa-5 -fosfato GAP EP + XP + GA-3 - P

Fru- 6 -P GA-3 - P

Ecuación equilibrada de la Vía de las Pentosas 3 Glucosa-6 -P + 6 NADP+ + 3 H 2 O → 2 Fructosa-3 -P + 6 NADPH + 6 H+ + 3 CO 2 Ø Ø Consideraciones finales Puede considerarse una forma de oxidar los seis átomos de la glucosa-6 -fosfato a CO 2, como ocurre en la glucólisis y en el ciclo del Acido Cítrico. Sin embargo, la ruta de las pentosas fosfato no es una ruta de generación de energía. El destino real de los azúcares fosfatos depende de las necesidades metabólicas de las células en la que se está produciendo la vía La fase no oxidativa genera compuestos que pueden reconvertirse con facilidad en glucosa-6 -fosfato para la fase oxidativa.