Metabolismo de Carbohidratos - Ciclo de Krebs
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METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS Unidad 3 Bioquímica II M.F. Rola Amar Universidad de la Cañada
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METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
Unidad 3
Bioquímica II
M.F. Rola Amar
Universidad de la Cañada
• El ciclo del ácido cítrico, considerado el embudo del metabolismo, consiste ocho reacciones enzimáticas, todas ellas mitocondriales en los eucariontes y citoplasmaticas en procariotas.
• El ciclo del ácido cítrico es la vía central del metabolismo aerobio: es la vía oxidativa final en el catabolismo de los carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos, además es una fuente importante de intermediarios de vías biosintéticas.
• En muchas células la acción acoplada del ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones son responsables de la mayoría de la energía producida.
GRASAS POLISACÁRIDOS PROTEÍNAS
Ácidos grasos y Glicerol
Glucosa y otros azúcares
Aminoácidos
Etapa I
Acetil-CoA
Ciclo del Ácido Cítrico
CoA
CoA
e-O2
ADPATP
Etapa II
Etapa III
CICLO DEL ACIDO CITRICO
CICLO DEL ACIDO TRICARBOXILICO
CICLO DE KREBSCICLO DE KREBSHans Krebs-1937
• Proporciona equivalentes reductores (FADH2 y NADH +H).
• Proporciona Energía (ATP).
• Produce gran cantidad de CO2
• Se efectúa en la matriz de la mitocondria
• Es aeróbico
Es la oxidación del acetil-CoA en una serie cíclica de reacciones oxidativas (deshidrogenación)
Ciclo de Krebs
• Las moléculas pequeñas pasan a través de la membrana exterior de la mitocondria vía un canal acuoso formado por una proteína llamada porina.
• En la membrana interna se encuentra la piruvato translocasa, que permite el transporte del piruvato del espacio intermembranal al espacio interior de la mitocondria, que se conoce como matriz mitocondrial.
Descarboxilación oxidativa del piruvato
• El piruvato generado durante la glucólisis es sometido a decarboxilación ( pierde CO2)
• Queda un resto de 2 carbonos ( acetato)• El resto ingresa al ciclo de Krebs con gran
producción de energía• Se produce además H2O
• La oxidación del piruvato a Ac-CoA es catalizada por el complejo multienzimático de la piruvato deshidrogenasa (PDH), el proceso que es muy complicado, se resume en:
• Esta reacción irreversible, no forma parte del ciclo de Krebs, pero constituye un paso obligatorio para la incorporación de los glúcidos al ciclo.
• Piruvato + NAD+ + CoA-SH acetil-CoA + CO2 + NADH + H+
Descarboxilación Oxidativa del Piruvato
Descarboxilación Oxidativa del Piruvato
Descarboxilación Oxidativa del Piruvato
• El CoA funciona como un transportador de grupos acetilo y también de otros grupos acilo (El A del CoA proviene de acetilación).
• El acetil-CoA es un compuesto de alta energía, su G°´ de hidrólisis es de –31.5 kJ/mol, un poco más exoergónica que la hidrólisis del ATP.
•
Principales vías que convergen en el ciclo de Krebs
• El ciclo de Krebs constituye la segunda etapa del catabolismo de carbohidratos.
• La glucólisis rompe la glucosa (6 carbonos) generando dos moléculas de piruvato (3 carbonos).
• En eucariotas el piruvato se desplaza al interior de la mitocondria (gracias a un transportador específico de membrana interna).
• En la matriz mitocondrial produce acetil-CoA que entra en el ciclo de
Krebs.
• En el catabolismo de proteínas, los enlaces peptídicos de las proteínas son degradados por acción de enzimas proteasas en el tracto digestivo liberando sus constituyentes aminoacídicos. Estos aminoácidos penetran en las células, donde pueden ser empleados para la síntesis de proteínas o ser degradados para producir energía en el ciclo de Krebs.
• En el catabolismo de grasas, los triglicéridos son hidrolizados liberando ácidos grasos y glicerol.
• En muy diversos tejidos, especialmente en músculo cardiaco, los ácidos grasos son degradados en la matriz mitocondrial mediante sucesivos ciclos de beta oxidación que liberan unidades de acetil-CoA, que pueden incorporarse al ciclo de Krebs.
• La mayor parte de las rutas metabólicas que generan energía eventualmente acaban produciendo acetil-CoA.
• Por ejemplo, del glucógeno y de la glucosa, de los triglicéridos o de algunos aminoácidos.
Ácidos grasos Aminoácidos
Piruvato Acetil-CoA NH4, piruvato, Acetil-CoA,etc.
Urea
Etanol, ácido láctico
Ciclo del ácido cítrico
Cadena respiratoria
Fosforilación oxidativa
NADHCO2,NADH
Glucosa
Glucólisis ATP,NADH
Fermentación
Oxidación
Transaminación y desaminación
CO2
ATP
O2 H2O
ATPADP + P
NADH FADH2
• El ciclo de Krebs siempre es seguido por la fosforilación oxidativa.
• Este proceso extrae la energía en forma de electrones de alto potencial de las moléculas de NADH y FADH2, regenerando NAD+ and FAD, gracias a lo cual el ciclo de Krebs puede continuar.
• Los electrones son transferidos a moléculas de O2, rindiendo H2O.
• Pero esta transferencia se realiza a través de una cadena transportadora de electrones capaz de aprovechar la energía potencial de los electrones para bombear protones al espacio intermembrana de la mitocondria.
• De este modo el ciclo de Krebs no utiliza directamente O2, pero lo requiere al estar acoplado a la fosforilación oxidativa.
• Por cada molécula de glucosa la energía obtenida mediante el metabolismo oxidativo, es decir, glucolisis seguida del ciclo de Krebs, equivale a unas 36 moléculas de ATP.
Reacciones del ciclo de Krebs
• El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariotas y en el citoplasma de procariotas.
1. Acetil-CoA + Oxalacetato + H2O Citrato
Citrato sintasa (enzima condensante)
Reacciones del ciclo de Krebs
• El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariotas y en el citoplasma de procariotas.
1. Acetil-CoA + Oxalacetato + H2O Citrato
Citrato sintasa (enzima condensante)
2. Citrato cis-aconitato + H2O Isocitrato
Aconitasa
2. Citrato cis-aconitato + H2O Isocitrato
Aconitasa
3. Isocitrato + NAD+ α-cetoglutarato + CO2 + NADH primer
CO2
Isocitrato deshidrogenasa
Enzima reguladora Descarboxilación oxidativaAcoplada a la conversión
De NAD+ NADH
4. α-cetoglutarato + CoASH + NAD Succinil-CoA + CO2 + NADH
α-cetoglutarato deshidrogenasa(segunda reacción de descarboxilaciòn) Unidireccional (irreversible)
5. Succinil-CoA + GDP + P succinato + CoASH + GTP
Succinato tiocinasa (Succinil-CoA)
6. Succinato + (FAD) Fumarato + (FADH2)
Succinato deshidrogenasa
7. Fumarato + H2O Malato
Fumarasa
8. Malato + NAD Oxalacetato Oxidado por NAD
Malato deshidrogenasa
Reacción de oxido-reducción simple
BALANCE ENERGETICO DEL CICLO DE KREBS
•Isocitrato α-cetoglutarato (1 NADH) que produce 3 ATP (cadena respiratoria).
•α-cetoglutarato succinil-CoA (1 NADH) que produce 3 ATP (cadena respiratoria).
•Succinil-CoA succinato: 1 ATP (a nivel de sustrato).
•Succinato fumarato (1 FADH2) que produce 2 ATP (cadena respiratoria).
•malato oxalacetato (1 NADH) que produce 3 ATP (cadena respiratoria).
Ganancia Total 12 ATP
Etapas
Fosforilación
a nivel del sustrato
FosforilaciónOxidativa
TotalATP
Glucólisis hasta piruvato
2 ATP 2 NADH = 6 ATP 8
Descarboxilación delPiruvato
2 NADH = 6 ATP 6
Ciclo de Krebs 2 ATP6 NADH = 18 ATP2 FADH2 = 4 ATP 24
TOTAL 4 ATP 34 ATP 38
Balance energético de la glucólisis aeróbica (incluye descarboxilación
del piruvato y ciclo de Krebs).
Naturaleza anfibólica del Ciclo de Krebs: IntermediariosNaturaleza anfibólica del Ciclo de Krebs: Intermediarios de la vía sirven de precursores para la biosíntesis de de la vía sirven de precursores para la biosíntesis de otros compuestosotros compuestos
