cicl de la pentosas

7/21/2019 Cicl de la Pentosas

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Ciclo de las pentosas

Ciclo de Krebs

Ciclo del glioxilato


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La etapa oxidativa

Esta ltima reaccin es normalmente

considerada en la etapa no oxidativa


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La primera reaccin (G6PDH) es la comprometida y por lo tanto es regulada.

Se activa cuando baja la conc. de NADPH y deja de ser inhibida por l. Es

decir, el que G6P vaya a glicolisis o al ciclo de las pentosas depende de la conc.

de NADPH.

G' = -17.6 Kj/mol


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Hasta ribulosa5P se han producido 2NADPH + 2H+. Si el objetivo es solo este

poder reductor, las pentosas producidas vuelven a hexosas a travs de la etapa

no oxidativa del ciclo de las pentosas: interconversin de azcares

Ribulose 5-P

aldosa

cetosa

phosphohexose

isomerase


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Esquema de la interconversin de azcares (bis)


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Reaccin de la transladolasa


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Las dos reacciones catalizadas

por transcetolasa


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El ciclo de las pentosas segn el Voet & Voet

TPP

TPP


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El contexto metablico en condiciones aerbicas(cuando no hay fermentacin)

Recordar mencin del efecto Pasteur


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Pero como hemos insistido,

no solo los carbonos de los

azcares van al TCA


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Paths of pyruvate.

Pyruvate can either passively

diffuse across the

mitochondrial inner membrane

or be transported by the

mitochondrial pyruvate carrier

(MPC); both processes are

driven by pH. MCT,

monocarboxylate

transporter; GLUT, glucosetransporter; TCA, tricarboxylic

acid; CHC, cinnamic acids.


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Reaccin catalizada por lapiruvato deshidrogensa en la matriz mitocondrial


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La PDH deE. colipesa 4.5 x 106Da; la eucaritica pesa 7.8 x 106Da

Composicin de la enzima y cofactores involucrados


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La enzima de rin bovino: el centro son 20 trmeros de E2

(verde). El dominio lipoil de E2 (azul) se extiende hasta el

sitio activo de E1 y como gira puede alcanzar tambin a E3Esta disposicin estructural permite que los intermediarios

nunca salgan del complejo hacia el medio.

E1: decarboxilacin y oxidacin

del HE-TPP. Los dos electrones

son usados para reducir el -S-S-

E2: transesterificacin dejando

dihidrolipoamida.

E3: tiene a su vez dos cis

vecinas que estn formando un

S-S. Se reducen oxidando a la

dihidrolipoamida. Luego los SH

son reoxidados por el FAD y

ste ltimo lo es por el NAD+.


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The catalytic center is surrounded by protein so that

the NAD and dihydrolipoamide binding sites are in

deep pockets. The catalytic cycle consists of six

steps:

(1) The oxidized enzyme, E, which contains a

disulfide bond between Cys 43 and Cys 48, binds

dihydrolipoamide, LH2, to form an enzyme

substrate complex, ELH2.

(2) A substrate S atom nucleophilically attacks S43

to yield a disulfide bond and release S48 as a thiolate

ion. The proton on the substratessecond thiol group

is abstracted by His 451 to yield a second thiolate

ion, ESSLS-.

(3) The substrate thiolate ion nucleophilically

displaces S43 aided by general acid catalysis by His

451 to yield the enzymes lipoamide product in its

complex with the stable reduced enzyme, EH2L, in

which S48 forms a charge-transfer complex with the

flavin ring (dotted red line to the red flavin ring).

(4) The lipoamide product is released, yielding

EH2.The phenol side chain of Tyr 181 continues toblock access to the flavin ring of FAD, so as to

prevent the enzymesoxidation by O2.

(5) The enzymes second substrate, NAD, binds to

EH2 to form EH2NAD. The phenol side chain of

Tyr 181 is pushed aside by the nicotinamide ring of

NAD.

(6) The catalytic cycle is then closed by the

reduction of the NAD by EH2 to reform the oxidized

enzyme E and yield NADH.

Ciclo cataltico de la dihidrolipoil deshidrogenasa.


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Control de la PDH

Como es irreversible, es un buen sitio de regulacin

Inhibida por ATP, c. grasos, NADH y AcCoA

Activada por AMP, NAD+, CoA y en el msculo por Ca2+

Adems, solo en eucariotes, se regula por fosforilacin:ATP, NADH y AcCoA activan a la PDHK, la que fosforila

la E1inactivndola. Piruvato y ADP inhiben a la PDHK


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8 reacciones en las que destaca:

- se pierde CO2en las reacciones

catalizadas por isocitratoDH y

aKGDH.

- reducciones con NAD+por

isocitratoDH,aKGDH y

malatoDH.

- reduccin con FAD por

succinatoDH

- fosforilacin a nivel de sustrato

en la reaccin catalizada por la

succinilCoA sintetasa.

-destino de los C del acetato:

dado que succinato y fumarato

son simtricos, ya no se puede

saber su destino exacto.

Ciclo de Krebs (TCA)


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El metil del acetil se une al

carbonilo del OAA, siendo

citroilCoA un intermediario

transiente. La ruptura del

tioster empuja la reaccin.

Regulada alostricamente por

ATP, ADP, NADH y otros.

Citrato sintetasa

Ctrico a isoctrico

pasando por cis-

acontico que no se

disocia de la enzima.

El Ges positivo,

pero la remocin del

producto empuja el

ciclo.

pro R

Aconitasa

Los grupos iguales se llaman ProR o ProS

cuando al ser sustitudos por uno de mayor

jerarqua dan quiralidades R o S, respectiv.


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Dado que el citrato no es quiral, uno esperara los productos de las reacciones 1 y 2

de abajo y que la siguiente reaccin de tambin aKG marcado de dos maneras. Pero

se obtuvo un solo tipo de marca en el aKG. Ello obedece a que la aconitasa

distingue: remueve el H del grupo CH2proR (el que estaba en el OAA ; el proS es elque entr en el AcCoA). Por otra parte, adicin de agua a cis-aconitato podra dar 4

estereoismeros, pero la aconitasa da solo 2R3S isocitrato.


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En 1948 Alexander Ogston propuso que una molcula aquiral como el citrato podra

actuar como si fuese quiral en la medida que se uniera especficamente a tres puntos en

el sitio activo de la enzima:

Hoy sabemos que en el sitio activo de laaconitasa contiene un grupo prosttico

4Fe-4S que permite esta unin especfica

del citrato.


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Esta distincin que pueden hacer las enzimas de grupos idnticos unidos a un carbono

proquiral se explica por el hecho que estos grupos ocupan distintos lugares en el espacio

tridimensional. Otro ejemplo muy importante de este fenmeno se encuentra en el

catabolismo de los cidos grasos. En este caso, la acil-CoA deshidrogenasa remueve los

dos hidrgenos proR utilizando FAD como cofactor.


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Isocitrato deshidrogenasa

Primera oxidacin y decarboxilacin, pasando por oxalosuccinato. G= -20.9 Kj/mol.

Segunda oxidacin y decarboxilacin. Virtualmente idntica a PDH,

con E1 muy distintas, E2 similares y E3 idnticas.

a-cetoglutarato deshidrogenasa (aKGDH)


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Ciclo de Krebs (TCA)


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Fosforilacin a nivel de sustrato. Plantas

y bacterias funcionan con ADP.

SuccinilCoA sintetasa

El tioster pasa a un acil-P.

Este P es cedido a una his de

la enzima, el que luego pasa

al GDP.

Las cargas positivas en los

extremos de las hlices

estabilizan el his-P


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Funciona con FAD. El succinato es simtrico, por lo que perdemos la pista a los 2 C que haban

entrado como AcCoA. Est unida a membrana. La volveremos a ver porque participa tambin

en la fosforilacin oxidativa. El malonato, con un C menos que el succinato, inhibe

fuertemente la reaccin.

Hasta el momento se han perdido los 2 C que entraron, se han producido 2NADH + H+y un ATP.

Luego:


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H2O

Solo hidrata el trans. Al

revs, solo funciona

con L malato, no con D.

Fumarasa

Cuarta reduccin en el TCA.

El Ges positivo, pero

despus el oxalato esremovido en una reaccin

muy exergnica.

Malato DH


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Resumen de los eventos principales del ciclo

Tener presente que los 2 C que salen no son los que entraron como AcCoA

Si calculamos rendimiento desde la glucosa, tenemos 4 ATP, 10 NADH y 2 FADH2.


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El TCA parece muy complicado para simplemente oxidar acetato.

Pero esa no es su nica funcin. El TCA es anfiblico

En rojo estn las reacciones anaplerticas, las que rellenan al TCA cuando salen

intermediarios para las distintas vas


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Transaminaciones

Mediante este tipo de reaccin se producen interconversiones glu-aKG, OAA-ala y ala-pir

PLP es el cofactor piridoxal fosfato


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Debido a su accin, la concentracin de compuestos del TCA se mantiene ms o menos constante.

Recordar que la piruvato carboxilasa es activada alostricamente por AcCoA.

PEP carboxilasa y enzima mlica son inportantes en plantas C4.

La PEP carboxilasa es activada por F-1,6-bifostato. De este modo se refuerza el funcionamiento

del ciclo para recibir al piruvato que entregar la glicolisis.

La enzima mlica tambin es importante en la produccin de NADPH en tejido adiposo.


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Regulacin del

ciclo de Krebs (ya vista)


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Repaso de la regulacin de

la glicolisis y del TCA


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Se puede sintetizar glucosa a partir de AcCoA en trminos netos?

No en los vertebrados: aunque la PEPCK (OAA + GTPPEP + GDP + CO2) canaliza C del OAA para la

gluconeognesis, cuando el AcCoA que entra al ciclo

llega a OAA ya se han perdido los 2 C.

Pero en otros organismos:


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El ciclo del glioxilato(plantas, microorganismos, invertebrados, hongos)

enzima

nueva

enzima

nueva

Por cada vuelta del ciclo

entran 2 AcCoA y se formaun succinato, el que por

TCA llega a OAA.


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Sobreposicin de los ciclos de Krebs y del glioxilato

Pero ambos ciclos no ocurren en el mismo organelo


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Isoenzimas del

ciclo de Krebs

Relacin entre el ciclo del

glioxilato y el TCA:Sntesis de sacarosa a partir de

lpidos en semillas germinando

glioxisoma

mitocondria

En plantas, los glioxisomas, se

encuentran en solo algunos tejidos

(semillas por ej). Las hojas pueden

hacer carbohidratos por fotosntesis.

En bacterias, las enzimas estn

mezcladas en el citosol.

Adems de los flujos del succinato y malato

mostrados, el OAA sale tambin de la

mitocondria como asp, el que va al

glioxisoma para volver a OAA y recibir

AcCoA de los c. grasos


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Regulacin coordinada

de ambos ciclos

A nivel del destino del isocitrato,que es el intermediario clave. La

IDH quinasa y la fosfatasa son la

misma enzima. Los mismos

metabolitos que activan la IDHP

son inhibidores alostricos de la

isocitrato liasa.


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Variantes del ciclo de Krebs (1): cianobacterias

Por muchas dcadas su ciclo pareci incompleto, ya que carece de a-KGDH. Se acaban de

descubrir dos enzimas que cierran el ciclo: a-cetoglutarato decarboxilasa y semialdehido

succnico DH, que usa NAD+. Ntese que no hay fosforilacin a nivel de sustrato. Estas enzimasse descubrieron en Synechococus, pero estn presentes en muchas especies analizadas.


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Enzimas propias son: citrato liasa, fumarato reductasa y carboxilaciones de succCoA a aKT y de AcCoA a pir, querequieren ferredoxina y son sensibles al oxgeno. Presente en green sulfur bacteria (anaerbicas estrictas y fotoauto-trficas, aunque algunas pueden hacer fotoheterotropa. En este caso el ciclo funciona en la direccin oxidativa).Dador de e-es H2S, produciendo S y SO4

-2. Tambin est en el gnero Sulfolobus(Archea, quemolitoaut-trofo

id S S SO 2 A f bi li f hi fil id S S O 2

Variantes del ciclo de Krebs (2): el ciclo reversoPresente en algunas bacterias, ha sido propuesto por Wchtershuser y Morowitz como la va

primitiva para fijar CO2. Varias reacciones del ciclo pueden ser catalizadas por ZnS + UV.

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