201520 biol166 clase 13 ciclo de krebs
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ciclo de kreb biologiaTRANSCRIPT
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Ciclo de Krebs
FACULTAD DE CIENCIAS BIOLGICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BIOLGICAS
BIOL166
Dra. Ximena Ortega A.Dra.
Ximen
a Orte
ga A
. 201
520
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Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Es el proceso por el cual las clulas consumen O2
y producen CO2
.
En este conjunto de reacciones aerbicas el piruvato producido en la gliclisis es convertido a CO2
y H2
O producindose en total 30 o 32 ATP (por molcula de glucosa)
En las clulas eucariontes la respiracin celular se realiza en la mitocondria.
Respiracin celular
Ocurre en tres etapas:
Oxidacin del piruvatoCiclo de KrebFosforilacin oxidativaDr
a. Xim
ena O
rtega
A. 2
0152
0
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Etapa 1: Se produce Acetil-CoA
a partir del piruvato producido en la gliclisis, oxidacin de aminocidos y oxidacin de cidos grasos.
Etapa 2: Acetil-CoA
es oxidado en el
ciclo de Krebs
producindose transportadores de electrones reducidos (NADH y FADH2
)
Etapa 3: NADH y FADH2
entregan sus electrones a la cadena transportadora de electrones, generndose un gradiente de protones que permite la sntesis de ATP en la fosforilacin oxidativa.
Respiracin celular
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Oxidacin del piruvato y
produccin de Acetil-CoA
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Complejo
multienzimtico
Grupos
de enzimas
que
catalizan
2 o ms
reacciones
secuenciales
en una
ruta
metablica, asociadas
en forma no covalente
Intermediarios
permanecen
unidos
a la superficie
de las
enzimas
a medida
que
el sustrato
se transforma
en el producto
finalVentajas:
Las distancias
que
deben
difundir
los sustratos
entre una
enzima
y otra
se minimiza, aumentando
la velocidad
de la reaccin
Se canalizan
los intermediarios
entre enzimas
sucesivas
minimizando
reacciones
secundarias
(alternativas)
La reaccin
catalizada
por
un complejo
multienzimtico
puede
ser controlada
en forma coordinadaDr
a. Xim
ena O
rtega
A. 2
0152
0
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El piruvato producido en el citosol
entra a la mitocondria a travs de un simporte
especfico piruvato
H+
Ocurre una decarboxilacin
oxidativa del piruvato (irreversible) y se obtiene Acetil-CoA
Complejo
Piruvato
deshidrogenasa
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Complejo
piruvato
deshidrogenasaComplejo
multienzimtico
compuesto
por
3 enzimas
y 5 coenzimas
o grupos
prostticos:
E1
= piruvato deshidrogenasa (TPP)E2
= dihidrolipoil
transacetilasa
(lipoato, CoA)E3
= dihidrolipoil
deshidrogenasa (FAD+, NAD+ )
E. coli: E2 x 24E1 x 24E3 x 12
Mamferos: E2 x 60
Dra.
Ximen
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Acta
como
transportador
de grupos
acilos
en varios
procesos
metablicos
Los grupos
acilos
se unen
en el grupo
tiol
formando
tiosteres cuya
hidrlisis
es
energticamente
muy
favorable
Coenzima A
Dra.
Ximen
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Lipoato
Compuestos
de arsnico
son txicos
porque
secuestran
lipoamida
Dra.
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cido
lipico
FAD
Unido
a E3
Rivoflabina, Vitamina
B2
Cofactor
Localizacin
Vitamina
que
lo origina
TPP Unido
a E1 Tiamina, Vitamina
B1
Lipoato
Unido
covalentementea una
Lisina
de E2
Coenzima
A Sustrato
de E2
Conteniene
cido
pantotnico
Vitamina
B5
NAD+
Sustrato
de E3
Niacina, Vitamina
B3
Coenzimas
y grupos
prostticos
del complejo Piruvato
deshidrogenasa
Dra.
Ximen
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El primer paso
es
lento y limita
la velocidad
de la reaccin, tambin
da
la especificidad
de sustrato
Reaccin
del Complejo
Piruvato
deshidrogenasa
Dra.
Ximen
a Orte
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El Complejo
Piruvato
deshidrogenasa
es prototipo
de otros
complejos
multienzimticos
Dra.
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Ciclo
de Krebs (cidos
tricarboxlicos
o cido
ctrico)
Dra.
Ximen
a Orte
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Serie cclica de 8 reacciones que completa el metabolismo del piruvato derivado de la gliclisis.
El punto de partida es Acetil-CoA, obtenindose CO2
y transportadores de electrones reducidos (NADH y FADH2
).
Es aerbico, la ausencia de O2
inhibe el ciclo de KrebsEs una ruta anfiblica:
Catablica: Oxidacin de glcidos, cidos grasos y protenas para generar energa
Anablica: Algunos intermediarios son precursores biosintticos
Balance de un ciclo: Acetil-CoA
(2-C) + 3 NAD+
+ FAD + GDP + Pi
+ 2 H2
O
2 CO2
+ CoA
+ 3 NADH + FADH2 + GTP
Aspectos generales
Dra.
Ximen
a Orte
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Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Sintasas
catalizan
reacciones
de condensacin
en que
NO
se requieren
nuclesidos
trifosfato
(ATP, GTP, etc) como
fuente
de energa
Citrato sintasa cataliza una condensacin y es una de las enzimas reguladas
Dra.
Ximen
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La citrato
sintasa
sufre
un gran
cambio conformacional
al unir
oxaloacetato
Dra.
Ximen
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Aconitasa
cataliza una isomerizacin
En la clula
el equilibrio
se desplaza
hacia
la formacin
de isocitrato
porque
ste
es
rpidamente
consumido
por
la enzima
siguiente
Fluorocitrato
(LD50
= 0,2 mg x kg-1) encontrado
en hojas
de plantas
africanas, australianas
y
sudamericanas
inhibe
esta
enzimaDra.
Ximen
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Enzima
dependiente
de NADP+
se encuentra
en la mitocondria
y el citosol
y genera NADPH usado
en reacciones
anablicas
reductoras
Enzima
dependiente
de NAD+
se encuentra
slo
en la mitocondria
y funciona
en el ciclo
de Krebs
Isocitrato
deshidrogenasa cataliza una decarboxilacin oxidativa y es una de las enzimas reguladas
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Complejo -cetoglutarato
deshidrogenasa cataliza una decarboxilacin
oxidativa y es una enzima regulada
Anlogo
al complejo
piruvato
deshidrogenasa
Dra.
Ximen
a Orte
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Sintetasa, USA un nucleosido
trifosfato
(ATP o GTP)
Succinil-CoA
sintetasa
cataliza una fosforilacin a nivel de sustrato
Se obtiene
GTP (ATP)
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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ATP y GTP son energticamente
equivalentes gracias
a la nuclesido
difosfato
kinasa
Subunidad
posee
la His que
se fosforila
y el sitio
de unin
a CoA
Subunidad
da
la especificidad
por
ATP o GTP (isoenzimas
en clulas
animales)
ADP + GTP GDP + ATP
Go
= 0 kJ/mol
Mg2+
Nuclesido
difosfato
kinasa
Dra.
Ximen
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Succinato deshidrogenasa cataliza una deshidrogenacin
Es la nica
enzima
del ciclo
de Krebs que
se encuentra
unida
a membrana
y corresponde
al complejo
II
de la cadena
transportadora
de electrones
Malonato
es
un inhibidor
competitivo
de la succinato
deshidrogenasa
Dra.
Ximen
a Orte
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Altamente estereoespecfica
Fumarasa
cataliza una hidratacin
Dra.
Ximen
a Orte
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El equilibrio
est
constantemente
desplazado
hacia
la derecha
porque
la citrato
sintasa
remueve
el oxaloacetato
Malato deshidrogenasa cataliza una deshidrogenacin
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Papel del ciclo de Krebs
en el anabolismo y reacciones anaplerticas
(de relleno)
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Reacciones
anaplerticas
Reacciones
reguladas
que
reponen
intermediarios del ciclo
de Krebs
Piruvato
carboxilasa
es
activada
alostricamente
por
Acetil-CoA
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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Regulacin
de la produccin
de actil-CoAy Ciclo
de Krebs
En mamferos
el complejo
piruvato
deshidrogenasa
es
inhibido
adems
por
fosforilacin
reversible de un residuo
de serina
de E1
La kinasa
regulatoria
se activa
alostricamente
por
ATP, NADH y Acetil-CoA
Citrato, en conjunto
con ATP y NADH, permite
la regulacin
coordinada
del Ciclo
de Krebs y la gliclisis
(inhibe
a la PFK-1)Dra.
Ximen
a Orte
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Variante
del Ciclo
de Krebs
Dra.
Ximen
a Orte
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El Ciclo
del Glioxilato
es
una
variante
del ciclo
de Krebs
Ocurre
en plantas, invertebrados
y algunos
microorganismos y permite
sintetizar
glucosa
a partir
de triacilgliceroles
Los vertebrados
NO pueden convertir
cidos
grasos
o
acetato
derivado
de ellos
en carbohidratos
Isocitrato
liasa
y malato sintasa
estn
ausentes
en
vertebrados
Dra.
Ximen
a Orte
ga A
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El ciclo
del glioxilato ocurre
en los glioxisomas
Dra.
Ximen
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