UNIVERSIDAD RURAL DE GUATEMALA

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y DEL AMBIENTE

INGENIERÍA AGRONÓMICA, CON ÉNFASIS AMBIENTAL

ING. ENRIQUE COR

BIOQUÍMICA

CICLO DE KREBS Y ATP

NOMBRES CARNÉEDVIN RENÉ CASTAÑEDA

HURTADO12-073-0038

IMER RAMIRO LÓPEZ LUX 14-065-0062TOMÁS MARCIANO RAMÍREZ 13-091-0043

NEBAJ, QUICHE 28 DE MAYO DE 2016

Índice de contenido

Contenido Página

I. INTRODUCCIÓN.......................................................................1

II. OBJETIVOS.............................................................................2

2.1. OBJETIVO GENERAL.................................................................................22.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS...........................................................................2

III. CICLO DE KREBS O CICLO DEL ACIDO CÍTRICO.........................3

3.1. CRITERIOS CLAVE PARA RECORDAR UNA VÍA METABÓLICA................................43.1.1. ¿Cuáles el propósito de la vía?....................................................43.1.2. ¿Dónde ocurre? Compartimentación............................................43.1.3. ¿Cuál es la secuencia de acontecimientos?.................................53.1.4. ¿Cuáles son los Pasos Clave?.....................................................103.1.6. ¿Cuál es la ecuación general de la vía?.....................................12

IV. ATP (ADENOSINA TRIFOSFATO).............................................12

4.1. PROPIEDADES Y ESTRUCTURA..................................................................124.2. FUNCIONES..........................................................................................13

4.2.1. Fuente de energía......................................................................134.1.2. Señalización extracelular...........................................................154.2.3. Señalización intracelular............................................................154.2.4. Síntesis de desoxirribonucleótidos.............................................164.2.5. Almacenamiento de ATP............................................................16

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Índice de figuras

Figuras Página

FIGURA 1.HANS KREBS (HILDESHEIM – ALEMANIA -1900-1981)..............................3FIGURA 2. MITOCONDRIA....................................................................................4FIGURA 3. ESTADÍO DEL CICLO DE KREBS..............................................................5FIGURA 4. MODELO DE PROCESAMIENTO: FORMACIÓN DE ENLACES CORBONO-CARBONO

(CONDENSACIÓN)........................................................................................6FIGURA 5. MODELO DE PROCESAMIENTO ISOMERIZACIÓN (DESHIDRATACIÓN,

HIDRATACIÓN)............................................................................................6FIGURA 6. MODELO DE PROCESAMIENTO: OXIDACIÓN BIOLÓGICA (DESCARBOXILACION

OXIDATIVA)................................................................................................6FIGURA 7. MODELO DE PROCESAMIENTO: OXIDACIÓN BIOLÓGICA (DESCARBOXILACION

OXIDATIVA)................................................................................................7FIGURA 8. CICLO DE KREBS................................................................................7FIGURA 9. MODELO DE PROCESAMIENTO: TRANSFERENCIA DE GRUPOS FOSFORILO

(FOSFORILACION A NIVEL DE SUSTRATO)..........................................................8FIGURA 10. MODELO DE PROCESAMIENTO: OXIDACIÓN BIOLÓGICA (DESIDROGENACIÓN). 8FIGURA 11. MODELO DE PROCESAMIENTO: OXIDACIÓN BIOLÓGICA (HIDRATACIÓN).........9FIGURA 12. MODELO DE PROCESAMIENTO: OXIDACIÓN BIOLÓGICA (DESHIDRATACIÓN). . .9FIGURA 13. CICLO DE KREBS, Y SUS FASES.........................................................10FIGURA 14. ETAPAS DEL CICLO DE KREBS...........................................................11

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I. INTRODUCCIÓNEn el presente trabajo se consiste de una de la más prioritario en la actualidad los

temas tratados en las clases anteriores tienen una importancia en la vida del ser

humano porque a través de los ciclos de krebs representa los ciclos del ácido cítricos

que Krebs (1938) denominó ciclo del ácido cítrico, y hoy se conoce también como

ciclo de Krebs, a la ruta metabólica a través de la cual el ácido acético unido a la

coenzima-A va a completar su oxidación en la matriz mitocondrial, al conocer esa

teoría nos impresiona porque muchas veces desconocemos en donde provienen los

términos técnicos, según Hans Krebs una serie cíclica de reacciones que oxidan

completamente una molécula de AcetilCoA dando dos moléculas de CO2, generando

energía en forma de ATP o GTP y en la forma de equivalentes reductores NADH+ H +

y FADH2).

El ciclo es aeróbico por lo que la ausencia o escases de oxigeno conducen a la

inhibición o total del ciclo. En la actualidad que la adenosina trifosfato (abreviado

ATP, y también llamada adenosín-5'-trifosfato o trifosfato de adenosina) es una

molécula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energía en las

reacciones químicas. También es el precursor de una serie de coenzimas esenciales

como el NAD+ o la coenzima A. El ATP es uno de los cuatro monómeros utilizados

en la síntesis de ARN celular. Además, es una coenzima de transferencia de grupos

fosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas quinasas (co-sustrato).

El ATP fue descubierto en 1929 por Karl Lohmann. En 1941, Fritz Albert Lipmann

propuso el ATP como principal molécula de transferencia de energía en la célula.

Es de mucha importancia mencionar la aplicabilidad en la vida cotidiana para que

este material de apoyo que sea útil en la práctica laboral. Los cuales a continuación

se desarrollarán más adelante.

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II. OBJETIVOS

2.1. Objetivo generalConocer y aprender sobre el ciclo de krebs o ciclo del ácido cítrico

2.2. objetivos específicos Identificar sobre la secuencia de acontecimientos del ciclo de Krebs

Diferenciar los tipos de ácido cítricos.

Aplicar lo aprender en la vida cotidiana.

Aprender sobre las funciones del ATP.

Conocer sobre los criterios claves de Krebs.

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III. CICLO DE KREBS O CICLO DEL ACIDO CÍTRICO

Krebs (1938) denominó ciclo del ácido cítrico, y hoy se conoce también como ciclo de Krebs, a la ruta metabólica a través de la cual el ácido acético unido a la coenzima-A va a completar su oxidación en la matriz mitocondrial.

Figura 1.Hans Krebs (Hildesheim – Alemania -1900-1981)

Este ciclo, no sólo va a ser la última etapa de la degradación de los azucares, otros compuestos orgánicos (los ácidos grasos y determinados aminoácidos) van a ser también degradados a acetil-CoA (ACA) e integrados en el ciclo de Krebs.

El ciclo de Krebs es, por lo tanto, la vía fundamental para la degradación de la mayoría de los compuestos orgánicos y para la obtención coenzimas reductoras. Es la vía más importante para el catabolismo de las sustancias orgánicas.

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Serie cíclica de reacciones que oxidan completamente una molécula de AcetilCoA dando dos moléculas de CO2, generando energía en forma de ATP o GTP y en la forma de equivalentes reductores NADH+ H+ y FADH2).

El ciclo es aeróbico por lo que la ausencia o escases de oxigeno conducen a la inhibición o total del ciclo.

3.1. Criterios clave para recordar una vía metabólica

3.1.1. ¿Cuáles el propósito de la vía?El ciclo de Krebs gerenra energía en forma de ATP o GTP y en equivalentes reductores NADH+ H+ o FADH2

3.1.2. ¿Dónde ocurre? Compartimentación.El piruvato es transportado a través de la membrana mitocondrial externa yla membrana mitocondrial interna, allí ocurre la oxidación aeróbica de sustratos Catalizados por las enzimas que se encuentran libres en la matriz mitocondrial,excepto la succinato-deshidrogenasa que se encuentra en la cara internade la membrana mitocondrial interna.

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Figura 2. Mitocondria

3.1.3. ¿Cuál es la secuencia de acontecimientos?

Estadio I1. Condensación: 2 carbonos + 4 Carbonos = 6 Carbonos.

Estadio III2. Isomerización: dos pasos: deshidratación y rehidratación3. Descarbonización oxidativa 6 carbonos a 5 carbonos4. Descarbonización oxidativa 5 carbonos a 4 carbonos5. Fosforilación a nivel de sustrato

Estadio III1. Oxidación2. Hidratación3. Oxidación

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Figura 3. Estadío del Ciclo de Krebs

Figura 4. Modelo de procesamiento: Formación de enlaces Corbono-Carbono (condensación)

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Figura 5. Modelo de procesamiento Isomerización (deshidratación, hidratación)

Figura 6. Modelo de procesamiento: oxidación biológica (descarboxilacion oxidativa)

Figura 7. Modelo de procesamiento: oxidación biológica (descarboxilacion oxidativa)

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Figura 8. Ciclo de Krebs

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Figura 9. Modelo de procesamiento: Transferencia de grupos fosforilo (fosforilacion a nivel de sustrato)

Figura 10. Modelo de procesamiento: oxidación biológica (desidrogenación)

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Figura 11. Modelo de procesamiento: oxidación biológica (hidratación)

Figura 12. Modelo de procesamiento: oxidación biológica (deshidratación)

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Figura 13. Ciclo de Krebs, y sus fases

3.1.4. ¿Cuáles son los Pasos Clave?1) El acetil CoA reacciona con oxalacetato formando citrato

Condensación: 2 Carbonos + 4 carbonos = 6 Carbonos

2) El Isocitrato se descarboxila formando el alfa-cetoglutarato Descarboxilación oxidativa 6 carbonos a 5 carbonos.

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3) El alfa cetoglutarato se descarboxila formando Succinil CoADescarboxilación oxidativa 5 carbonos a 4 carbonos.

escarboxilaciónoxidativa5carbonosa4carb3.1.5. ¿Cuál es el efecto de la inhibición del ciclo?Aumento de intermediarios que se producen antes del lugar antes de la inhibición y disminución de intermediarios formados después del bloqueo. Bloqueo en la producción de ATP y equivalentes reductores como NADH y FADH.

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Figura 14. Etapas del ciclo de Krebs

3.1.6. ¿Cuál es la ecuación general de la vía?

IV. ATP (ADENOSINA TRIFOSFATO)

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La adenosina trifosfato (abreviado ATP, y también llamada adenosín-5'-trifosfato o trifosfato de adenosina) es una molécula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energía en las reacciones químicas. También es el precursor de una serie de coenzimas esenciales como el NAD+ o la coenzima A. El ATP es uno de los cuatro monómeros utilizados en la síntesis de ARN celular. Además, es una coenzima de transferencia de grupos fosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas quinasas (co-sustrato).

El ATP fue descubierto en 1929 por Karl Lohmann. En 1941, Fritz Albert Lipmann propuso el ATP como principal molécula de transferencia de energía en la célula.

4.1. Propiedades y estructuraEl ATP es un nucleótido trifosfato que se compone de adenosina (adenina y ribosa, como β-D-ribofuranosa) y tres grupos fosfato. Su fórmula molecular es C10H16N5O13P3. La estructura de la molécula consiste en una base purina (adenina) enlazada al átomo de carbono 1' de un azúcar pentosa. Los tres grupos fosfato se enlazan al átomo de carbono 5' de la pentosa. Los grupos fosforilo, comenzando con el grupo más cercano a la ribosa, se conocen como fosfatos alfa (α), beta (β) y gamma (γ). 

El ATP es altamente soluble en agua y muy estable en soluciones de pH entre 6.8 y 7.4, pero se hidroliza rápidamente a pH extremo. Por consiguiente, se almacena mejor como una sal anhidra. 

La masa molecular del ATP es de 507,181 g/mol y su acidez es de 6.5. Es una molécula inestable y tiende a ser hidrolizada en el agua. Si el ATP y el ADP se encuentran en equilibrio químico, casi todos los ATP se convertirán a ADP. Las células mantienen la proporción de ATP a ADP en el punto de diez órdenes de magnitud del equilibrio, siendo las concentraciones de ATP miles de veces superior a la concentración de ADP. Este desplazamiento

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del equilibrio significa que la hidrólisis de ATP en la célula libera una gran cantidad de energía. Al ATP se le llama a veces "molécula de alta energía", aunque esto no es correcto, ya que una mezcla de ATP y ADP en equilibrio en el agua no puede hacer un trabajo útil. El ATP no contiene "enlaces de alta energía", y cualquier otra molécula inestable serviría como una forma de almacenar energía si la célula mantuviera su concentración lejos del equilibrio. 

El ATP tiene múltiples grupos ionizables con diferentes constantes de disociación del ácido. En solución neutra, el ATP está ionizado y existe principalmente como ATP4-, con una pequeña proporción de ATP3-. Como tiene varios grupos cargados negativamente en solución neutra, puede quelar metales con una afinidad muy elevada. El ATP existe en la mayoría de las células en un complejo con Mg2+. 

4.2. Funciones

4.2.1. Fuente de energíaEl ATP es la principal fuente de energía para la mayoría de las funciones celulares. Esto incluye la síntesis de macromoléculas como el ADN, el ARN y las proteínas. También desempeña un papel fundamental en el transporte de macromoléculas a través de las membranas celulares, es decir, en la exocitosis y endocitosis.

Debido a la presencia de enlaces ricos en energía (entre los grupos fosfato son los enlaces anhídrido del ácido), esta molécula se utiliza en los seres vivos para proporcionar la energía que se consume en las reacciones químicas. De hecho, la reacción de hidrólisis de la adenosina trifosfato en adenosina difosfato y fosfato es una reacción exergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a -30,5 kJ/mol: 

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La reacción de hidrólisis del ATP en adenosín monofosfato (y pirofosfato) es una reacción exergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a -42 kJ/mol: 

La energía se almacena en los enlaces entre los grupos fosfato.

Sin embargo, hay un nivel de entalpía a sobrepasar antes de liberar esta energía (estado de transición). Esto explica por qué la hidrólisis de los enlaces pirofosfato no sucede todo el tiempo. Las enzimas son capaces de reducir ese umbral de entalpía para utilizar la energía liberada.

Si la energía se almacena en los enlaces anhídridos, podríamos preguntarnos cuál es el interés de los seres vivos para sintetizar la molécula en su conjunto y no sólo el pirofosfato libre. La razón es, probablemente, la capacidad de las enzimas para reconocer el ATP, más fácil de hidrolizar específicamente que los pirofosfatos libres, que son muy similares a todos los grupos fosfatos presentes en las biomoléculas.

El ADP puede ser fosforilado por la cadena respiratoria de las mitocondrias y los procariotas, o por los cloroplastos de las plantas, para restaurar el ATP. La coenzima ATP/ADP es un proveedor de energía universal, y es la principal fuente de energía directamente utilizable por la célula. En los seres humanos, el ATP constituye la única energía utilizable por el músculo.

En la síntesis del ácido nucleico ARN, el ATP es uno de los cuatro nucleótidos incorporados directamente en las moléculas por las

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enzimas ARN polimerasas. La energía que conduce esta polimerización procede de la ruptura del pirofosfato (dos grupos de fosfato). El proceso es similar en la biosíntesis de ADN, salvo que el ATP se reduce al desoxirribonucleótido dATP, antes de su incorporación en el ADN.

El ATP está críticamente involucrado en el mantenimiento de la estructura celular, facilitando el montaje y desmontaje de elementos del citoesqueleto. En un proceso similar, el ATP es necesario para el acortamiento de los filamentos de actina y miosina necesarios para la contracción muscular. Este último proceso es una de las principales necesidades energéticas de los animales y es esencial para la locomoción y la respiración. 

4.1.2. Señalización extracelularEl ATP, el ADP o la adenosina son reconocidos por los receptores purinérgicos. En los seres humanos, esta señalización tiene un importante papel tanto en el sistema nervioso central como en el periférico. La liberación de ATP de las sinapsis, los axones y la neuroglía activa los receptores de membrana purinéricos conocidos como P2. Los receptores P2Y son metabotrópicos, es decir, modulan el calcio intracelular y, a veces, los niveles de AMP cíclico. 

4.2.3. Señalización intracelularEs utilizado por las quinasas como la fuente de grupos fosfato en sus reacciones de transferencia de fosfato. La actividad de las quinasas sobre los sustratos como las proteínas o los lípidos de la membrana son una forma común de transducción de señales. La fosforilación de una proteína por una quinasa puede activar esta cascada.

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La adenilato ciclasa también usa el ATP y lo transforma en AMP cíclico (AMPc), una molécula segundo mensajero que está involucrada en el desencadenamiento de las señales de calcio mediante la liberación de calcio intracelular. Esta forma de transducción de señales es particularmente importante en la función cerebral, aunque está involucrada en la regulación de multitud de otros procesos celulares.

4.2.4. Síntesis de desoxirribonucleótidosEn todos los organismos conocidos, los desoxirribonucleótidos que componen el ADN se sintetizan por la acción de enzimas ribonucleótido reductasas (RNR). Estas enzimas reducen el grupo hidroxilo 2' en el azúcar ribosa, que pasa a ser desoxirribosa, formando un desoxirribonucleótido (dATP). Todas las enzimas ribonucleótido reductasas usan un radical sulfidrilo común en un mecanismo de reacción que depende de los residuos cisteína, que se oxidan para formar enlaces disulfuro en el curso de la reacción. Las enzimas RNR son recicladas mediante reacción con tiorredoxina o glutaredoxina.

4.2.5. Almacenamiento de ATPLas reservas de ATP en el organismo no exceden de unos pocos segundos de consumo. En principio, el ATP se produce de forma continua, pero cualquier proceso que bloquee su producción provoca la muerte rápida (como es el caso de determinados gases de combate diseñados para tal fin; o venenos como el cianuro, que bloquean la cadena respiratoria; o el arsénico, que sustituye el fósforo y hace que sean inutilizables las moléculas fosfóricas).

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Las moléculas de creatina enlazan un fosfato mediante un enlace rico en energía como el ATP. El ADP puede convertirse en ATP por acoplamiento con la hidrólisis de fosfato de creatina. La creatina, por tanto, recicla el fosfato liberado por la hidrólisis de la molécula de ATP original. Esto ayuda a mantener la energía fácilmente movilizada sin agotar las reservas de ATP.

El ATP no se puede almacenar en su estado natural, sino sólo como intermediarios de la cadena de producción de ATP. Por ejemplo, el glucógeno puede ser convertido en glucosa y aportar combustible a la glucolisis si el organismo necesita más ATP. El equivalente vegetal del glucógeno es el almidón. La energía puede también ser almacenada como grasa, mediante neo-síntesis de ácidos grasos. 

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V. CONCLUSIONES

Durante la investigación muchas veces no lo ponemos interés, pero a la vez es de suma importancia, porque se describe y nos explica cada detalle de cómo está estructurado cada término como Ácidos cítricos y la ATP. No solo aprender sobre un tema, también se conoció los investigadores o los científicos que descubrieron los temas de cómo se formaron

No es lo mismo aprender en teoría, sino que aprender en ambos, llevar la teoría a la práctica. Para determinar cómo se estructura las partes químicas.

Hoy en día la evolución de la tecnología es de suma importancia porque el ciclo de Krebs y ATP, ha tenido grandes actualizaciones y grandes descubrimientos ha evolucionado debido a los impactos de los Químicos tanto como los benéficos y dañinos que conforma en la vida de los hombres y del medio ambiente.

En la actualidad la bioquímica forma parte del ser humano, animales y las plantas su papel importante contribuir en: alimenticio, salud, nutrientes en plantas y desarrollo del individuo.

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VI. BIBLIOGRAFÍA

Sánchez Guillén J.L. IES Pando - Oviedo – Departamento de Biología y Geología. Ciclo de Krebs (en línea). Visitado el día 24 de mayo de 2016, disponible en: http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/web/departamento/2BCH/Diapositivas_pdf/C7_RESPIRACION.pdf

Perez Castro, Rosalia, M. Sc. 2005. El ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico. (en línea). Visitado el día 24 de mayo de 2016, disponible en: http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/metabolismo/metabolismo_archivos/ciclo_de_krebs.pdf

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