UNIDAD VICICLO DE KREBS Y OXIDACIONES BIOLÓGICAS Prof. Rafael González P Dpto. De Cs. Fisiológicas UDO-Bolívar PERÍODO I-2016 1 Para recordar… Delimitada por dos membranas muy especializadas. Dos Compartimientos: Matriz y Espacio Intermembranoso El metabolismo de los glúcidos está integrado: el Piruvato es importado dentro de la mitocondria y oxidado por el O2 a CO2 y H2O. La energía liberada es almacenada de una manera tan eficiente, que por cada glucosa oxidada se producen 30-32 ATP. 2 Respiración: Fase 1 Oxidación de los ácidos grasos. 3 . glucosa y algunos aminoácidos acetil-CoA. 4 .Respiración: Fase 2 La oxidación de los grupos acetilo en el ciclo del ácido cítrico incluye cuatro pasos en los que se sustraen electrones. .transportados por el NADH y el FADH2 llegan a una cadena de transportadores electrónicos mitocondriales reduciendo finalmente el O2 a H2O.Respiración: Fase 3 Los e. Este flujo electrónico es el que impulsa la producción de 5 ATP. Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos Enunciado por Hans Krebs en 1937 Al agregar Succinato. Fumarato y Malato a músculos machacados incrementa la velocidad del consumo de Oxígeno Visión General del Ciclo Función: Generación de equivalentes de reducción Producción de Fosfatos de alta energía es baja. Destino común del Catabolismo del Carbono Abarca tres fases: Fase 1: Formación de Citrato Fase 2: Oxidación de Citrato a Succinato Fase 3: Regeneración de Oxaloacetato 6 . Fuente importante de intermediarios de vías biosintéticas. Vía central del metabolismo aerobio: es la vía oxidativa final en el catabolismo de los carbohidratos. Generalidades En condiciones anaerobias. el piruvato ingresa a la matriz mitocondrial y es convertido a Acetil-Coenzima A para llevar estos Carbonos a su estado de oxidación total en el ciclo del ácido cítrico. ácidos grasos y aminoácidos. En condiciones aerobias. y en las levaduras a etanol. 7 .Ciclo de Krebs. las células animales reducen el piruvato a lactato. Embudo del metabolismo. 5 ATP y el paso de dos electrones desde el FADH2 al O2 produce alrededor de 1. 8 . El poder reductor de éstas moléculas será transferido a través de la cadena respiratoria mitocondrial. en un proceso llamado FOSFORILACIÓN OXIDATIVA En la Fosforilación Oxidativa. Durante el proceso de transporte electrónico.Ciclo de Krebs. generando energía en forma de ATP o GTP y en la forma de equivalentes reductores (especie que cede electrones a otra) (3 NADH y 1 FADH2). dando 2 moléculas de CO2. gran parte de la ENERGÍA se libera y conserva en forma de ATP. el paso de 2 electrones desde el NADH al O2 conduce a la formación de unos 2. Generalidades Serie cíclica de 8 reacciones que oxidan completamente una molécula de Acetil Co-A.5 ATP. Vista General del Ciclo de Krebs 9 . TPP. Dihidrolipoil Deshidrogenasa Requiere Cinco Cofactores: NAD+. Acido Lipoico 10 .Complejo Piruvato Deshidrogenasa Descarboxilación Oxidativa del Piruvato Tres enzimas base: E1. Dihidrolipoil Transacetilasa E3. Piruvato Deshidrogenasa E2. CoA FAD. proceso de oxidación IRREVERSIBLE Piruvato: pierde un grupo carboxilo en forma de CO2 El NADH formado.E 2e.T. libera iones H a la C.hasta el O2 2.Reacción General del PDH Descarboxilación Oxidativa.5 moléculas de ATP por cada par de electrones. 11 . Los electrones de esta oxidación reducen el disulfuro del lipoato (lipoamida) E2: Cataliza la transferencia del grupo acetilo a CoA.al FAD y luego al NAD+ NADH 12 . Formando Acetil-CoA.Mecanismo de Reacción del PDH E1: Cataliza la Descarboxilación del piruvato. Oxidación del grupo hidroxietilo a grupo acetilo. pasando e. E3: Cataliza la regeneración de la forma disulfuro (oxidada) del lipoato. Reacción 1: Citrato Formación de enlaces carbono-carbono (Condensación) 13 . 14 . grupo El centro ferro-sulfurado actúa tanto en la unión al sustrato como en la catálisis. hidratación).Reacción 2: Isocitrato Isomerización (deshidratación. La aconitasa contiene como prostético un centro Fe4S4. Reacción 3: α.cetoglutarato. 15 . Sufre una deshidrogenación por la isocitrato deshidrogenasa catalizando la oxidación del grupo alcohol y la posterior rotura del grupo carboxilo liberando CO2 y formando α.Cetoglutarato Oxidación biológica (descarboxilación oxidativa). Reacción 4: Succinil CoA Oxidación biológica (descarboxilación oxidativa) 16 . Reacción 5: Succinato Transferencia de grupos Fosforilo (Fosforilación a nivel de sustrato). 17 . La enzima es fuertemente inhibida por malonato.Reacción 6: Fumarato Oxidación Biológica (deshidrogenación). dependiente de Flavina. 18 . El SUCCINATO es oxidado a FUMARATO. análogo estructural del Succinato y es un ejemplo clásico de inhibidor competitivo. El agua se adiciona a la insaturación del ácido fumárico (o Fumarato). formando un αhidroxiácido: el ácido málico (o malato) 19 . una hidratasa.Reacción 7: Malato Esta etapa es catalizada por la enzima "Fumarasa". Oxidación biológica (deshidrogenación) 20 . dependiente de NAD+. Esta reacción cierra el ciclo reponiendo el OXALACETATO que se usó inicialmente.Reacción 8: Oxaloacetato Reacción catalizada por la malato deshidrogenasa (oxidorreductasa). Descarboxilación oxidativa 5 carbonos a 4 carbonos. 2. Hidratación. 3. 1.-Descarboxilación oxidativa 6 carbonos a 5 carbonos. Deshidrogenación (Oxidación). Fosforilación a nivel de sustrato Estadio III.Condensación: 2 C + 4 C = 6 C Estadio II.-Isomerización: 2 Pasos: Deshidratación y luego Rehidratación. 7.. 21 . 4. 6. Deshidrogenación (Oxidación). 8. 5..Ciclo de Krebs ¿Cuál es la secuencia de acontecimientos? Estadio I. Por ello se considera una vía anfibólica. es decir. catabólica y anabólica al mismo tiempo. 22 .Ciclo de Krebs: Vía Anfibólica Proporciona precursores para muchas Biomoléculas. son repuestos mediante reacciones anapleróticas (de relleno). Las reacciones que forman intermediarios del ciclo se conocen como REACCIONES ANAPLERÓTICAS.Reacciones Anapleróticas del Ciclo de Krebs A medida que los intermediarios del ciclo. 23 . son retirados para servir como precursores biosintéticos. ATP ISOCITRATO DESHIDROGENASA Activadores: NAD+. ATP.Regulación del Ciclo de Krebs 1. Activadores: ADP. Oxaloacetato) 2. DESHIDROGENASA. Citrato. Oxaloacetato Inhibidores: NADH. NADH. Succinil-CoA. Ca2+. Activadores: Ca2+ El factor regulador más importante es la relación intramitocondrial de [NAD+] / [NADH] 24 . ADP α-CETOGLUTARATO Inhibidores: Succinil-CoA. Inhibición por acumulación de productos (NADH) Regulación de las siguientes enzimas Inhibidores: NADH. CITRATO SINTASA. Disponibilidad de sustratos (Acetil-CoA. Regulación del Ciclo de Krebs 25 . TOTAL= 32 26 . a través de la cadena de transporte electrónico y la fosforilación oxidativa.Producción de Energía en forma de ATP GLUCÓLISIS CADENA RESPIRATORIA El NADH y el FADH2 son productos vitales del ciclo. Su reoxidación por el oxígeno. completa la degradación del combustible metabólico para la síntesis de ATP. Rendimiento Máximo de 1 Molécula de Glucosa TOTAL= 32 27 .