ESTEQUIOMETRIA DEL CICLO DE KREBS

BALANCE DEL CICLO DE KREBS

Va de dos formas por el material que se ocupa para llevar acabo el ciclo (es decir moleculas que reaccionan y el producto), y a nivel energetico.

MATERIAL

Como material tenemos que:

1Acetil-CoA → 2CO₂

NIVEL ENERGETICO

A nivel energético se vera de dos formas:

Por fosforilación a nivel de sustrato

Por fosforilación oxidativa

NIVEL ENERGETICO

Por fosforilación a nivel de sustrato: 1GTP / ATP

Por fosforilación oxidativa:3NADH + 3H₊ → cada una genera 3ATP→CR→9ATP

1FADH₂ → cada una genera → CR → 2ATP

NIVEL ENERGETICO

Como balance final tenemos que:

12 ATP por cada molecula de Acetil-CoA

Que entra en el ciclo junto a la cadena respiratoria

BALANCE ENERGETICO TOTAL DEL METABOLISMO

Racción simplificada: G → CO₂ + H₂OGlucolisis (anaerobia): G → 2pir = 6-8 ATPGlucolisis (aerobia): descarboxilación oxidativa 2pir → 2Acetil-CoA = 6ATPCiclo de Krebs: en combinacion con CR 2Acetil-CoA → 4CO₂ + H₂O = 24 ATP TOTAL= 36-38 ATP

BALANCE ENERGETICO

FOSFORILACION OXIDATIVA

FOSFORILACION OXIDATIVA

Es el proceso por el que se forma ATP como resultado de la transferencia de electrones desde el NADH o del FADH₂ obtenidos en la glucolisis o en el ciclo de Krebs al O₂ a traves de una serie de transportadores de electrones.

En los organismos aeróbicos, esta es la principal fuente de ATP. La fosforilación oxidativa genera la mayor parte de las 38 moléculas de ATP que se forman cuando la glucosa se oxida completamente a CO₂ y H₂O.

El flujo de electrones del NADH o el FADH₂ al O₂ a traves de complejos proteicos localizados en la membrana interna mitocondrial, provoca el bombeo de protones hacia el exterior de la matriz mitocondrial.Cuando los protones regresan a la matriz mitocondrial a traves de un complejo enzimatico, se sintetiza ATP. De esta forma la oxidación y fosforilación estan acopladas por un gradiente de protones a traves de la membrana interna mitocondrial.

FOSFORILACION OXIDATIVA

El ATP sintasa es un complejo capaz de sintetizar ATP y que es dirigido por el flujo de protones que regresan hacia la matriz de la mitocondria. La fosforilacion muestra que los gradientes de protones son una divisa de energia libre interconvertibles en los sistemas biologicos.

En eucariotas, la fosforilacion tiene lugar en mitocondrias. Ahí se localizan las enzimas de la cadena respiratoria, las del ciclo de Krebs y las de la oxidacion de los acidos grasos. La fosforilacion tiene lugar en la membrana interna mitocondrial, a diferencia del ciclo de Krebs y la oxidacion de los acidos grasos que tiene lugar en la matriz.

ESQUEMA FUNCIONAL DE LA MITOCONDRIA

MITOCONDRIALas unicas moleculas que cruzan la membrana interna de la mitocondria son aquellas para las que hay proteinas transportadoras especificas. La membrana interna posee transportadores de metabolitos esenciales (ADP, ATP, acidos carboxilicos, Ca², aminoacidos y otros mas.La membrana interna aloja a las proteinas pertenecientes de los componentes de la cadena respiratoria y el complejo enzimatico responsable de la sintesis de ATP.

POTENCIAL REDOX Y CAMBIOS DE ENRGIA LIBRE

En la fosforilacion oxidativa, el potencial de transferencia de electrones del NADH o el FADH₂ se convierte en potencial de transferencia de fosforilos de ATP, dado por ΔG⁰᾿ para la hidrólisis de ATP (-7,3Kcal/mol).

El cambio de energia libre estandar ΔG⁰᾿ esta relacionado con el cambio de potencial redox

ΔE₀᾿ mediante la siguiente ecuacion:ΔG⁰᾿=-nFΔE₀᾿

Siendo “n” el numero de electrones que se transfieren, F es una constante de proporcionalidad llamada faraday

(23,06Kcal/V.mol), ΔE₀᾿ va expresado en voltios y ΔG⁰᾿ en Kcal/mol.

TRANSPORTADORES ELECTRONICOS

La cadena respiratoria mitocondrial consta de una serie de transportadores electronicos, la mayoria proteinas integrales. Son cuatro los transportadores: Los complejos I y II catalizan la transferencia de electrones a la ubiquinona (Q).El complejo I es NADH y el complejo II es succinato.

El complejo III transporta electrones desde el ubiquinol al citocromo c, y el complejo IV completa la secuencia transfiriendo electrnes desde el citocromo c al O₂.

La oxidación y la fosforilacion están acopladas por medio de una fuerza protomotriz

Hasta ahora se ha estudiado el flujo de electrones del NADH al O2, un proceso exergonico; esta energia libre de oxidación se utiliza para sintetizar ATP, un proceso endergonico.

ADP + P + H ATP + H2O

¿ Como se acopla la oxidación del NADH a la fosforilacion del ADP?

Peter Mitchell en 1961 postula la hipótesis quimiosmotica…

El ATP es sintetizado por un complejo enzimatico formado por un conducto de protones F0 y una unidad catalitica F1

F1 esta formada por cinco clases de cadenas polipeptidicas. F0 es un segmento hidrofobico que atraviesa la membrana interna mitocondrial . F0 es el conducto de protones del complejo y esta formado por cuatro tipos de cadenas polipeptidicas.

El ATP es sintetizado por un complejo enzimático formado por un conducto de proteínas F0 y una unidad catalítica F1

El ATP y ADP no difunden libremente a través de la membrana interna mitocondrial, si no que hay un transportador especifico, la ATP-ADP translocasa, que hace posible que estas moléculas con elevada carga eléctrica puedan atravesar esta barrera de permeabilidad. Los fluidos de ADP y ATP están acoplados. El ADP entra en la matriz solo si el ATP sale y viceversa. Es un mecanismo de antiporte.

La oxidación completa de glucosa produce aproximadamente 30 ATPs

El calculo de la producción de ATP en la fosforilacion oxidativa es mas ambiguo que lo visto hasta ahora en glucolisis y el ciclo del acido nítrico, por que las estequiometrias de bombeo de electrones, de la síntesis de ATP y de los procesos de transporte del metabolitos, no tiene por que ser números enteros, ni tan si quiera tener un valor fijo.

La velocidad de la fosforilacion oxidativa esta determinada por la necesidad

En condiciones fisiológicas , el transporte electrónico esta estrechamente acoplado a la fosfaorilacion. Los electrones no fluyen normalmente a través de la cadena de transporte electronico hasta el oxigeno, a menos que el ADPs ea fosforilado simultáneamente hasta ATP. La fosforilacion oxidativa requiere suministro de NADH, O2, ADP Y Pi. El factor mas importante a la hora de determinar la velocidad de la fosforilacion oxidativa es el nivel de ADP.

Respiración resistente a cianuroEn la mitocondria de las plantas hay una ruta por donde los electrones de la ubiquinona transitan directamente al O2. es decir, los electrones de la ubiquinona no se transfieren a la cadena oxidativa a través de la cual son transportados al O2, si no que se desvían de ella y en un solo paso son aceptados por el oxigeno