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Mg. Helda C. Del Castillo C.
Filial Norte
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Repaso de clases anteriores
Destino de la glucosa?Piruvato
Gluclisis
Destino del piruvato?
Anaerobios vas fermentativas
Aerobios CO2+ H20 + energa
Respiracin celular
Liberacin de la energa de CHOs, AA y Ac grasos mediante reaccionesbioqumicas
Fases
A- La oxidacin de cidos grasos, glucosa y algunos aminocidos produce Acetil-CoA
B- El Acetil-CoA se oxida a CO2en una va cclica con produccin de coenzimasreducidas y energa
C- Oxidacin de las coenzimas en la cadena de transferencia de electrones ygeneracin de ATP
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Ciclo de Krebs
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PROCEDENCIAS DE PIRUVATO
Fuente exgena(Glucosa, fructosa,
VIA GLICOLITICA galactosa, Manosa)Fuente endgena
(glucgeno almidn)
Por transaminacin
(alanina) AMINOACIDOS Por Degradacin
(serina, triptfano)
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DESTINO DE PIRUVATO EN AEROBIOSIS
Ingresa a la mitocondria, por un transportadorespecfico.
Dentro de la mitocondria por descarboxilacinoxidativa se transforma en Acetil-CoA.
Interviene un complejo multienzimtico:piruvato deshidrogenasa.
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Degradacin del piruvato DESTINO DEL PIRUVATO EN
CONDICIONES ANAERBICAS:FERMENTACIONES
En ausencia de O2, y enalgunas clulas, elpiruvato se metabolizahacia compuestos masreducidos para recuperarel NAD+, necesario paraque siga actuando la vaglucoltica; manteniendoas constante la relacinNAD+/NADHcitoplasmtica.
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FERMENTACIN LCTICA
La fermentacin es la degradacin de glucosa enausencia de oxgeno; comprende las reacciones
glucolticas y otras reacciones de reduccin finales.Algunos microorganismos y las clulas musculares,en anaerobiosis, reducen el piruvato a lactato. Aspueden regenerar el NAD+ necesario para continuar
la glucolisis.
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SITUACIN INICIAL
Piruvato en elcitosol..
Se ha de continuar laRESPIRACIN
CELULAR: conjuntode etapas queterminan laoxidacin del
piruvato hasta CO2 yagua generandopoder reductor parala sntesis de ATP.
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PASOS PREVIOS AL CAT Paso del piruvato al
interior de la matrizmitocondrial.
Membranamitocondrial
externa:permeable
Membrana mit.interna:
selectiva.Pasan:
ADP y ATP
cido pirvico
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ETAPAS DE LA RESPIRACIN
CELULAR Oxidacin del cido pirvico.
Ciclo de Krebs Ciclo del cido ctrico o Ciclo de los cidos
tricarboxlicos
Cadena respiratoria
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COMPLEJO DE PIRUVATODESHIDROGENASA
Se encuentra en la matrizmitocondrial
No forma parte del Ciclo deKrebs
Sintetiza Acetil-CoA
3 enzimas distintas y cincocoenzimas.
E1: Piruvatodeshidrogenasa
E2: Dihidrolipoamida
transacetilasa E3: Dihidrolipoamida
deshidrogenasa
5 Coenzimas: TPP,
Acido lipoico, FAD,NAD, CoA-SH
Las cadenas de E1 contienenTPP ( pirofosfato de tiamina),
E2: c. Lipoico unidocovalentemente
E3 : FAD fuertemente unido
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REGULACINLa actividad de laPDH est regulada
alostricamente porvarios metabolitos,como se aprecia enla siguiente figura.
Los metabolitos queindican alta energacelular la inhiben y elAMP la activa.
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Ciclo de los cidos tricarboxlicos(Ciclo de Krebs).
LOCALIZACION: Mitocondria
FUNCION: catablica, oxidacin de glcidos, cidosgrasos y protenas para obtener ENERGIA
VISION GENERAL: es una serie cclica de 8 reacciones que oxidan el Acetil- CoA a CO2y conobtencin de: ATP, NADH+H y FADH2
PROCESO AEROBICO: la ausencia de O2 inhibeel ciclo
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CICLO DE KREBS
Definicin :
Es un conjunto dereaccionesbioqumicas queutilizan los organismo
aerobios para liberarla energa qumicaalmacenada en elgrupo acetilo de loscarbonos de la acetil-CoA.
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PAPEL CENTRAL DEL CICLO DEL CIDO CTRICO
EN EL METABOLISMO
La degradacin de los componentescelulares, glucgeno, protenas o cidosgrasos, y de los nutrientes termina
produciendo Acetil-CoA, molcula en laque convergen muchas rutasdegradativas.El Acetil-CoA se degrada en el ciclo deKrebs para producir energa cuando lasnecesidades celulares as lo demanden.A este ciclo metablico tambin se ledenomina como ciclo del cido ctrico ociclo de los cidos tricarboxlicos (C.A.T.)
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Este ciclo se genera encondiciones aerobias
Cuando no hay oxigenodisponible en la clula, la
velocidad del ciclodisminuye o se inhibecompletamente
Se lleva a cabo en la matriz
mitocondrial de todas lasclulas del organismo (excepto eritrocitos)
CICLO DE KREBS
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Durante una vuelta delciclo de Krebs, a partir deuna molcula de acetil-CoA, se producen:
A. Tres molculas de NADHB. Una molcula de FADH2C. Dos molculas de CO2D. Una molcula de GTP (
ATP),el ATP se forma porla catalizacion de Lanuclesido difosfatoquinasa
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CICLO DE KREBS
Funciones :( va anfibolica (esdecir, catablica yanablica al mismotiempo)
1. Produccin deenerga (oxidacinde la acetil-CoA )
2. Sus intermediariosson sustratos dediversas reaccionesde sntesis
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CiCLO DE KREBS
Reacciones;
Esta formado por ocho reacciones que tienen lugaren dos fases:
1. El grupo acetilo de dos carbonos de la acetil-CoAentran en el ciclo al reaccionar con el compuestode cuatro carbonos oxaloacetato ( reacciones 1-4)
2. El oxaloacetato se regenera de forma que puedareaccionar con otra acetil-CoA ( reacciones 5-8)
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CICLO DE KREBS
1. Introduccin de dos carbonos como acetil-CoA.
El ciclo del cido ctrico comienza con lacondensacin del la acetil-CoA para formarcitrato, catalizado por la enzima citrato sintasa
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CICLO DE KREBS2. El citrato se convierte de forma reversible en
isocitrato por la aconitasa
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3. El isocitrato se oxida para formar NADH y CO2.la descarboxilacion oxidativa del isocitrato se produce en dospasos:
a. El isocitrato se oxida para formar oxalsuccinatob. El oxalsuccinato se descarboxila para formar alfa-cetoglutarato
c. Enzima: isocitrato dehidrogenasa
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4. El alfa-cetoglutarato se oxida para formar una segundamolcula de NADH.
La conversin del alfa-cetoglutarato en succinil-Coa esta
catalizado por la actividad enzimtico del complejo alfa-cetoglutarato deshidrogenasa
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5. La ruptura de la succinil-CoA esta acoplada a unafosforilacin a nivel de sustrato.
ruptura del enlace tioester de energa elevada de la
succinil-CoA para formar succinato, catalizado por Laenzima succinil CoA sintetasa
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6. La molcula de cuatro carbonos succinato seoxida para formar fumarato y FADH2la succinato deshidrogenasa (unida a la
membrana mitocondrial interna) cataliza laoxidacin del succinato para formar fumarato
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7. Hidratacin del fumarato.
el fumarato se convierte en L- malato en unahidratacin reversible catalizada por la fumarasa( fumarato hidratasa )
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8. El malato se oxida para formar oxalacetato y untercer NADH
cataliza la enzima malato deshidrogenasa
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Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O ---------->2 CO2 + CoA-SH + 3 NADH + FADH2 + GTP
+ 3 H+
Balance qumico del CAT:
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Regulacin del Ciclo de Krebs
Regulacin alostrica de enzimas claves
Citrato sintasaInhibidores: NADH, Succinil-CoA, Citrato, ATPActivadores: ADP
Isocitrato deshidrogenasaInhibidores: ATPActivadores: Ca+2(msculo), ADP
Alfacetoglutarato deshidrogenasaInhibidores: Succinil-CoA, NADH
Activadores: Ca+2(msculo)
Regulador clave: relacin mitocondrial de[NAD+] / [ NADH]
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Cadena de transporte electrnico yfosforilacin oxidativa..
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LA MITOCONDRIA
FBRICA DE ENERGA CELULAR
ES EL SITIO DONDE TIENEN LUGAR
EL TRANSPORTE ELECTRNICO YLA FOSFORILACIN OXIDATIVA
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Localizacin
30ATP
32ATP
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La cadena transportadora deelectrones
El NADH+H y el FADH2, obtenidos en el
ciclo de Krebs, van a entrar en una
cadena transportadora de electrones ocadena respiratoria, donde pasan loselectrones, de una molcula reducida a
otra oxidada, hasta el aceptor final queser el oxgeno molecular, que al
reducirse formar agua.
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Reacciones de la cadena de transporte deelectrones
Con excepcin de la coenzima Q, todos losmiembros de esta cadena son protenas.
Pueden funcionar como enzimas como en elcaso de varias deshidrogenasas.
Pueden contener hierro como parte de sucentro hierro-azufre .
Los citocromos a y a3 contienen cobre.
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Componentes de la cadena respiratoria
Transportadores de electrones
-Coenzimas hidro so lubles:
NAD+ coenzimas de las deshidrogenasas
NADP+
FMN se unen covalentemente a flavoprotenasFAD (grupo prosttico), transportan 2 e- y 2 H+
- Quinonas: Coenzima Q Ubiquinona, transportadores en medio no
acuoso (membrana), transporta 1 e- y libera 2 H+a la matriz
- Citocrom os b , c, c1, a y a3: protenas con grupo prosttico hemo,
transportan 1 e-
- Pro tenas ferro -su lfu radas: protenas con Fe asociado a tomos de
S, transfieren 1 e- por oxidacin o reduccin del Fe
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Grupos prosteVcos de
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Grupos prosteVcos deLos citocromos
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EstructuraDe los centrosFe--S
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Reacciones que proveen de NADHa la cadena respiratoria
Piruvato deshidrogenasa
Isocitrato deshidrogenasa
Malato deshidrogenasa
a-cetoglutarato deshidrogenasa
CICLO DE KREBS
Sustrato + NAD+ Producto + NADH + H CR
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Componentes de la Cadena de transporteelectrnico
Complejo enzimtico Grupos prostticos
Complejo I (NADH deshidrogenasa o FMN, FeSNADH CoQ oxidorreductasa)
Complejo II ( succinato deshidrogenasa) FAD, FeSo Succinato CoQreductasa)Complejo III (citocromo bc1) Hemo, FeSo Ubiquinol citocromo c oxidorreductasa)Citocromo c Hemo
Complejo IV (citocromo oxidasa) Hemo, Cu
Complejo V (ATP sintasa)
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La Cadena de Transporte de Electrones comprendedos procesos:
1.- Los electrones son transportados a lo largo de lamembrana, de un complejo de protenastransportadoras a otro.
2. Los protones son translocados a travs de lamembrana, desde el interior o matriz hacia el espaciointermembrana de la mitocondria.
Esto constituye un gradiente de protones
El oxgeno es el aceptor terminal del electrn,combinndose con electrones e iones H+para
producir agua.
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La transferencia de electrones desde el NADH a travs
de la cadena respiratoria hasta el O2es un proceso
altamente exergnico.
La mayor parte de esa energa se emplea para bombear
protones fuera de la matriz.
Por cada par de electrones transferidos al O2los
complejos I y III bombean 4 H+y 2 el complejo IV.
El complejo II no transfiere H+ya que no atraviesa la
membrana interna como los dems.
As esta energa electroqumica generada por el
gradiente protnico impulsa la sntesis de ATP.
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Flujo de electrones y protones a travs de los cuatro complejos
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Flujo de electrones y protones a travs de los cuatro complejosque forman la cadena respiratoria
El oxgeno es el aceptor terminal del electrn, combinndose con
electrones e iones H+ para producir agua.
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COMPLEJO V ATP i t
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COMPLEJO V :ATP sintasa
F1 : 9 subunidades: a3 b3 g d
e y3 sitios catalticos
Fo: Protena integral , canal
transmembrana para
protones con 3
subunidades: a, b2y c12 Esta enzima es la que
transforma la energa
cintica del ATP en energa
qumica.
El Dr. Boyer (1964) recibiel Premio Nobelal describirla ATP sintasa.
INHIBICION DEL TRANSPORTE ELECTRNICO
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INHIBICION DEL TRANSPORTE ELECTRNICO
Inhibidores del transporte electrnicoInhiben solamente el transporte de e-
Inhibidores de la fosforilacinInhiben la sntesis de ATP, indirectamente el transporte
de e-
DesacoplantesImpiden la sntesis de ATP pero no inhiben el transportede electrones. Actan como ionforos eliminando elgradiente de protones.
Inhibidores de la translocasaInhiben la entrada de ADP y la salida de ATP desde la
mitocondria
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ACCIN DE INHIBIDORES
I hibid d l f f il i
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Inhibidores de la fosforilacin
Oligomicina:
Bloquea el flujo de protones a travs de F0, impidiendo lafosforilacin.
Se inhibe la sntesis de ATP
Se acumulan protones y se produce una fuerza inversa
detenindose el transporte de electrones.
Desacoplantes:
Compuestos que impiden la sntesis de ATP, pero no bloquean el
flujo de electrones, de esa manera desacoplan la cadena
respiratoria de la fosforilacin oxidativa.
El 2,3-dinitrofenol (DNF) transfiere iones hidrgeno desde el lado
externo hacia la matriz y anula el gradiente de protones creado por
la cadena respiratoria.
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POSTULADOS DE LA TEORIA QUIMIOSMOTICA
Pasaje de H+durante la transferencia de electrones desde la
matriz al espacio intermembrana.
Generacin de un gradiente electroqumico : flujo electrnicoacompaado de la transferencia de protones.
Los protones acumulados en el espacio intermembrana creanuna fuerza: protn-motriz, por la tendencia de volver a pasaral interior para igualar el pH a ambos lados de la membrana.
Esa fuerza es utilizada para el pasaje de los H+
a travs de Fo yas activan la ATP sintasa
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Sistemas de lanzaderas
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Surgen de la necesidad de recuperar el NAD+ citoslico, dado que lamembrana mitocondrial es impermeable a este compuesto
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Mas activa en hgado y corazn
REACCIONES ANAPLERTICAS Y
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REACCIONES ANAPLERTICAS YOTRAS FUNCIONES DEL CICLO
Para que el ciclo sea funcional es necesario que haya cierta concentracin deoxalacetato, el cebador del ciclo. La degradacin de algunos aminocidosproporciona metabolitos intermediarios del C.A.T. que pueden alimentar alciclo. Otra reaccin que puede suministrar oxalacetato es la de carboxilacindel piruvato:
Piruvato + CO2 + ATP + H2O oxalacetato + ADP + Pi + 2 H+
A estas reacciones, que procuranintermediarios al C.A.T., se lesdenomina anaplerticas.
I t l i d l i l d K b t
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Interrelaciones del ciclo de Krebs con otras vasmetablicas
Va anfiblica
vas metablicas con roles anablicos y catablicos a lavez
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Degradacin de aminocidos
Los carbonos de los AA entran al ciclo en diferentes puntos
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Degradacin de cidos grasos (Beta oxidacin)
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Rol del ciclo de Krebs en el anabolismo
Reacciones anaplerticas: en rojo
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Reposicin de intermediarios por reacciones anaplerticas
A estas reacciones, que procuranintermediarios al C.A.T., se les
denomina anaplerticas.
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Ciclo de Krebs, conclusiones globales
En eucariotes transcurre en la mitocondria.
Va central del metabolismo aerobio: es la va oxidativa final
en el catabolismo de los carbohidratos, cidos grasos y
aminocidos.
La accin acoplada del ciclo del cido ctrico y la cadena de
transporte de electrones son responsables de la mayora de la
energa producida.
Fuente importante de intermediarios de vas biosintticas.
BALANCE ENERGTICO DE LA
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BALANCE ENERGTICO DE LADEGRADACIN DE LA GLUCOSA
En clulas con metabolismoaerbico, los NADHformados en las reaccionesde oxidacin biolgica - en la
glucolisis, descarboxilacinoxidativa del piruvato o en elCAT- descargan suselectrones en la cadena
respiratoria mitocondrial,donde con la fosforilacinoxidativa acoplada altransporte electrnico se va
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