Rutas anapleróticas y ciclo de glioxilato

Ángel Rodríguez Garboza Iliane Miranda Fonseca

Karen Ocasio Vega Camani González Vega

Mercedes Ocasio Carrero Antonio Rodríguez Bermúdez

Rutas anapleróticas

Reacciones catalizadas enzimáticamente que se activan para producir intermediarios cuando estos se encuentran en niveles bajos en el ciclo de ácido cítrico.

Estas reacciones permiten que el ciclo de acido cítrico no se detenga debido a la falta de intermediarios.

Rutas anapleróticas

Organismos que llevan a cabo este proceso:• Mamiferos • Plantas • Levaduras

Saccharomyces cerevisiae Pichia stipitis

Bacterias • Escherichia coli• Corynebacterium glutamicum• Campylobacter jejuni• Pseudomonas

Pichia stipitis

http://www.jgi.doe.gov/education/bioenergy/bioenergy_6.html

Corynebacterium glutamicum

http://wwwuser.gwdg.de/~appmibio/research_liebl.html

Rutas anapleróticas

Relevancia energética:• Se consume una molécula de ATP por cada mol de

oxaloacetato que se forma.• Se produce GTP, el cual es equivalente a ATP.• No hay gasto energético neto.

Condiciones ambientales aeróbicas

Ruta asimilativa

Rutas anapleróticas

PIRUVATO CARBOXILASA

PEP CARBOXIKINASA

PEP CARBOXILASA

ENZIMA MALICA

Modificada por Iliane Miranda de: Cox M.M. and Nelson L.D.(2008). Lehninger Principles of Biochemistry. The Citric Acid Cycle. New York: Freeman and Company, pp 631-640.

Reacciones Anapleróticas

Modificada por Iliane Miranda de: Cox M.M. and Nelson L.D.(2008). Lehninger Principles of Biochemistry. The Citric Acid Cycle. New York: Freeman and Company, pp 631-640.

Conclusión Rutas anapleróticas

El proceso de rutas anapleróticas permite que el ciclo de ácido cítrico no se detenga por falta de intermediarios.

Como los intermediarios del ciclo de acido cítrico son desviados hacia otras rutas, entonces se genera una disminución de intermediarios por lo que se van a activar a las enzimas de las rutas anapleróticas.

Los intermediarios que se forman son de cuatro carbonos, los cuales se producen mediante carboxilación de compuestos de tres carbonos.

Las enzimas que se van a activar son: piruvato carboxilasa, fosfoenolpiruvato carboxikinasa,  fosfoenolpiruvato carboxilasa y enzima malica.

Ciclo de Glioxilato

Bajo qué condiciones ambientales y/o nutricionales ocurre

Ocurre cuando la fuente de carbono está restringida a compuestos de dos carbonos (acetato y acetyl CoA)

Permite crecimiento de organismos que usan acetato como fuente de carbono

En eucariotas esta ruta puede sintetizar carbohidratos a partir de ácidos grasos almacenados

Ocurre durante la embriogénesis de plantas, desarrollo de polen y en tejido animal

Relevancia energética • Este ciclo no utiliza ATP y tampoco hace

uso del mismo. Ruta asimilativo

• No produce energía • Produce componentes utilizados en otras

reacciones • Succinato: metabolizado por krebs para convertirlo

a fumarato y luego a malato. • Oxalacetato: capaz de generar glucosa

mediante gluconeogénesis. La glucosa es utilizada en glucólisis.

Ciclo de Glioxilato

Escherichia coli

Haloferax volcani

Candia albicans

Glycine max

http://www.britannica.com/EBchecked/media/7490/Soybeans

http://www.astrobio.net/index.php?option=com_galleryimg&task=showGalleryImage&id=5308

http://www.foodpoisonjournal.com/food-poisoning-information/more-progress-in-the-detection-of-e-coli-in-beef/

http://overcomingcandida.com/candida_albicans_pictures.htm

Ciclo de Glioxilato

Primer Paso

Unión de dos moléculas de acetil-CoA con una molécula de oxaloacetato para producir citrato

Segundo Paso

Producción de isocitrato a partir de citrato

En este paso, cada uno de los ciclos alterna sus vías

Tercer Paso

Producción de succinato y glioxilato a partir de isocitrato

Cuarto Paso

Isocitrato liasa

Malato Sintasa

SuccinatoDeshidrogenasa

Fumarasa

Glioxilato se une a acetil-CoA para producir malato

Succinato convertido a fumarato y luego a malato

5to Paso

Producción de Oxaloacetato a partir de Malato

Oxaloacetato es el encargado de la síntesis de glucosa

Puntos importantes

El nombre de esta ruta metabólica proviene del intermediario obtenido, glioxilato.

Ocurre cuando la fuente de carbono está restringida a compuestos de dos carbonos (acetato y acetyl CoA)

Este ciclo permite que las células conviertan compuestos de dos carbonos a unidades de 4 carbonos, en este caso succinato.

El succinato puede ser incorporado en el ciclo de krebs: Succinato es metabolizado por krebs para convertirlo a fumarato y luego a malato

Ruta asimilativa No produce energía Produce componentes utilizados en otras reacciones Succinato: metabolizado por krebs para convertirlo a fumarato y luego a malato. Oxalacetato: capaz de generar glucosa mediante gluconeogénesis. La glucosa es

utilizada en glucólisis.

uramos, en nuestro honor que no hemos incurrido en actos de deshonestidad académica en la preparación del trabajo que hoy sometemos

J

Referencias• J. M. Ashworth and H. L. Kornberg. The Anaplerotic Fixation of

Carbon Dioxide by Escherichia coli. Proc R Soc B 1966 165: 179-188.

• Jocelyne Fiaux, Z. Petek Çakar, Marco Sonderegger, Kurt Wüthrich, Thomas Szyperski, and Uwe Sauer. Metabolic-Flux Profiling of the Yeasts Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis. Eukaryot. Cell, Feb 2003; 2: 170 - 180. 

• Petra G. Peters-Wendisch, Volker F. Wendisch, Susanne Paul, Bernhard J. Eikmanns, and Hermann Sahm. Pyruvate carboxylase as an anaplerotic enzyme in Corynebacterium glutamicum. Microbiology, Apr 1997; 143: 1095 - 1103. 

• Yoti Velayudhan and David J. Kelly. Analysis of gluconeogenic and anaplerotic enzymes in Campylobacter jejuni: an essential role for phosphoenolpyruvate carboxykinase. Microbiology, Mar 2002; 148: 685 - 694. 

• P. V. Phibbs Jr., T. W. Feary, and W. T. Blevins. Pyruvate Carboxylase Deficiency in Pleiotropic Carbohydrate-Negative Mutant Strains of Pseudomonas aeruginosa. J Bacteriol. 1974 June; 118(3): 999-1009

• Kunze, M. et al. (2006). A central role for the peroxisomal membrane in glyoxylate cycle function. Biochimica et Biophysica Acta 1763. 1441–1452 p.

• Lye, Y., Chan, M., Sim, T. (2005). Endorsing functionality of Burkholderia pseudomallei glyoxylate cycle genes as anti-persistence drug screens. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 33:51–56.

• Cots, J., Widmer, F. (1999). Germination, senescence and pathogenic attack in soybean (Glycine max. L.): identification of the cytosolic aconitase participating in the glyoxylate cycle. Plant Science. 149:95–104.

• Nakazawaa, M. et al. (2005). Molecular characterization of a bifunctional glyoxylate cycle enzyme, malate synthase/isocitrate lyase, in Euglena gracilis. Comparative Biochemistry and Physiology, Part B. 141:445 – 452.

• Cox M.M. and Nelson L.D.(2008). Lehninger Principles of Biochemistry. The Citric Acid Cycle. New York: Freeman and Company, pp 631-640.