SEMINARIO 05Fuentes metabólicos y destino del Piruvato.

Fuentes y destino del Acetil CoA. El Ciclo de los ácidos tricarboxílicos., metabolismo y enzimas.

Balance energético. Factores que lo regulan. Vías anapleróticas, Importancia médica.

1. Fuentes metabólicos y destino del Piruvato

Imagen extraída de: Bioquímica Médica, Escrito por John W. Baynes,Marek H. Dominiczak

a. Fuentes metabólicos del piruvato

Fosfoenolpiruvato (glucólisis) Piruvato

Piruvato Lactato

Aminoácidos: Ala, Ser, Cis, Tre, Gly,

hyp Piruvato

Piruvato cinasa

Lactato deshidrogena

sa

Enzimas de transformación proteica

Glucosa u otros monosacáridos

Enzimas Glucólisis

Condiciones anaeróbicas

Imagen disponible en: http://jdamedicina20.blogspot.com/2011/04/glucolisis.html

a.1. De fosfoenolpiruvato Piruvato

Imagen disponible en: http://web.usal.es/~evillar/reacopl.htm

a.2. De Lactato a Piruvato

Imagen disponible en: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-99402006000800011&script=sci_arttext

a.3. Degradación de aminoácidos a piruvato

Imagen extraída de: Lo esencial en metabolismo y nutrición, Escrito por Sarah Benyon,Jason O'Neale Roach

Ejemplo: Glutamico piruvico transaminasa (GPT)

GPT

b. Destinos metabólicos de Piruvato• Citosol: P lactato• Mitocondrias:

• PAcetil-CoA (energia)• Palanina• Poxalacetato

(gluconeogénesis y ciclo de Krebs)

Imagen extraída de: Bioquimica, libro de texto con aplicaciones clínicas, Escrito por Thomas M Devlin

b.1. Piruvato –> Lactato Lactato deshidrogenasa (LDH)

• Durante el ejercicio.

Imagen derecha disponible en: Bioquimica Médica, http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/gluconeogenesis-sp.html

b.2. Piruvato Acetil CoAPiruvato deshidrogenasa

• Vía Aeróbica de la glucolisis.• Paso al ciclo de Krebs para generar ATP.

Imagen disponible en: http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/met5.htm

b.3. Piruvato Alanina Alanina aminotransferasa

• Llenar su reserva energetica• Eliminación de Nitrogeno por grupos aminos de aminoacidos (UREA)

Imagen disponible en: Bioquimica Médica, http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/gluconeogenesis-sp.html

b.4. Piruvato OxaloacetatoPiruvato carboxilasa

• Como fuente de energía por el cerebro, testículos, eritrocitos, y medula renal debido a que la glucosa es la única fuente de energía para estos órganos.

• Junto con el acetil-CoA, es uno de los sustratos de la citrato sintasa.

• Produce descarboxilación oxidativa del piruvato: reacción irreversible que ocurre en la mitocondria.

• Cataliza :

Piruvato + CoA + NAD+ → Acetil CoA + NADH + H+

• Complejo multienzimático formado por 3 enzimas:- E1: Piruvato deshidrogenasa: 20-30 cadenas, coenzima

difosfato de tiamina, cataliza la descarboxilación oxidativa del piruvato.

- E2: Dihidrolipoil transacetilasa: 60 cadenas, coenzima lipoamida, transfiere el acetilo a CoA

- E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa: 6 cadenas, coenzima FAD, regeneración de la forma oxidada de la lipoamida y transferencia de electrones a NAD +

c. Complejo Piruvato deshidrogenasa

c.1. Complejo piruvato deshidrogenasa: Enzimas, coenzimas y grupos prostéticos

• Participan 5 coenzimas: tiamina difosfato, FAD, lipoato, NAD y CoA.

c.2. Pasos1. Descarboxilación del

piruvato por la Piruvato Deshidrogenasa

2. Formación de acetil CoA por Dihididrolipoil transacetilasa

3. Formación de NADH por la Dihidrolipil deshidrogenasa

Imagen extraída de: Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas, Escrito por Thomas M Devlin

c.3. Regulación

• Alostérica: Inhibición por el acetil CoA y el NADH• Covalente: No dependiente del AMPc - PDH cinasa: fosforila e inactiva a la enzima -PDH fosfatasa :desfosforila a la enzima y la activa

Regulación de PDH. A. regulación mediada por productos finales B. Regulación mediante la interconversión de las

formas activa e inactiva.

Imagen extraída de: Harper Bioquimica ilustrada, Escrito por Robert Murray y cols.

2. Fuentes y destino del Acetil CoA. El Ciclo de los ácidos tricarboxílicos.,

metabolismo y enzimas.

CARBOHIDRATOS PROTEÍNA GRASAS

AZUCARES SIMPLES Aa AC. GRASOS +

GLICEROL

Acetil-CoA

C.K.

GLUCÓLISIS TRANSAMINACIÓN BETA-OXIDACIÓN

HARPER, “Bioquímica ilustrada”, 28ª

edición.

Acetil-CoA• Todos los productos de la

digestión se metabolizan hacia un objetivo común: La Acetil-CoA, que luego se oxida mediante el ciclo del ácido cítrico.

HARPER, “Bioquímica ilustrada”, 28ª

edición.

• El acetil-CoA es un compuesto de alta energía, su DGº´ de hidrólisis es de –31.5 kJ/mol, un poco más exoergónica que la hidrólisis del ATP.

• Esta coenzima compleja está compuesta de un grupo b-mercaptoetilamina, el ácido pantoténico (vitamina) y ADP. Puede estar como tiol reducido (CoA-SH) u oxidado (acetil-CoA). El CoA funciona como un transportador de grupos acetilo y también de otros grupos acilo

Universidad de la habana, facultad de biología. “Metabolismo”.

El control de la PDHPiruvato

CoA NAD+

Acetil CoA

NADH

CO2

PDH (activa)PDH- P

PDH Cinasa

PDH Fosfatasa

inactiva

H2OPi

inhibe

inhibe

NADH, Acetil CoA, ATP ADP, Piruvato, CA++

InsulinaMg++ Ca++

Estimula

+ -

CICLO DE KREBS

3. BALANCE ENERGÉTICO Y REGULACIÓN

DEL CICLO DE KREBS

REDUCCIÓN DEL NAD+ Y FAD

FORMACIÓN DE ATP

NADH 3ATPFADH2 2ATP

BALANCE ENERGÉTICO EN UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA

OXIDACIÓN DEL ÁCIDO PIRÚVICO

CICLO DE KREBS

REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBS

4. REACCIONES ANAPLETORICAS

Son reacciones que reestablecen los niveles de los intermediarios del ciclo de krebs

Los intermediarios del ciclo de krebs que se utilizan en otras rutas biosinteticas deben reponeerse para que el flujo metabolico a traves del ciclo no se detenga

a-oxoglutarato + alanina Glutamato + PiruvatoOxalacetato + alanina Aspartato + Piruvato

Citrato + ATP + CoA Acetil-CoA + Oxalacetato + ADP + Pi [ATP-Citrato-liasa]

Succinil-CoA Biosintesis del grupo Hemo

CICLO TCA: DESTINO DE INTERMEDIARIOS

Anaplerosis and cataplerosis in the TCA cycle.

Owen O E et al. J. Biol. Chem. 2002;277:30409-30412

©2002 by American Society for Biochemistry and Molecular Biology

REACCIONES ANAPLETORICAS

CARBOXILACION DEL ACIDO PIRUVICO

Piruvato Carboxilasa:

Enzima mitocondrial Activada alostericamente por Acetil-CoA Peso molecular de 650 000 4 Subunidades asociadas a 4 moleculas de Biotina y a 4 iones Mn2+

Inactivacion a 0°C Disociacion en 4 subunidades Riñon, Higado Mn2+

E-biotina + ATP + CO2 + H2O E-carboxibiotina + ADP + Pi

E-carboxibiotina + Piruvato E-biotina + Oxalacetato

Suma: ATP + CO2 + Piruvato + H2O Oxalacetato + ADP + Pi

REACCIONES ANAPLETORICAS

Piruvato + CO2 + NADPH + H+ L-malato + NADP+

Tambien participan otras reacciones:

*Malato deshidrogenasa-Organismos aerobios-Higado, Corazon

PAPEL FISIOLOGICO DE LA ANAPLEROSIS

METABOLISMO DE LA GLUTAMINA EN EL RIÑON HUMANO

PAPEL FISIOLOGICO DE LA ANAPLEROSIS

METABOLISMO DE LA GLUTAMINA EN EL MUSCULO ESQUELETICO

• BIBLIOGRAFÍA:

Lodish, Berk, Kaiser; Biología Celular y Molecular; 5ta edicion, editorial panamericano ; 2004.

DG Nicholls; Bioenergética , Introducción a la Teoría Quimiosmótica ;editorial reverté, 2000

Jaime Fornaguera, Georgina Gómez;Bioquímica .Editorial UNED, 2001

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

• Bioquímica Médica, Escrito por John W. Baynes,Marek H. Dominiczak• Lo esencial en metabolismo y nutrición (2da edición), Escrito por Sarah

Benyon,Jason O'Neale Roach• Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas, Escrito por Thomas M Devlin• Fundamentos de Bioquímica (2da Edición), Escrito por Donald Voet,Judith G. Voet• Harper Bioquímica ilustrada (28° Edición), Robert Murray y cols.• Bioquímica Médica. Michael W. King, Ph.D / IU School of Medicine / miking at

iupui.edu / © 1996–2011 Disponible en : http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/gluconeogenesis-sp.html Ultima modificación: 11 de febrero 2011