Ciclo Dekrebs

Bioquímica-2010-11 (T 20-1)

Tema 20.- Ciclo del ácido cítrico. Papel central del ciclo del ácido cítrico en el metabolismo. Reacciones y balance energético. Regulación . Reacciones anapleróticas. Ciclo del ácido glioxílico.
Lehninger, cap. 14, ps. 543-571 ; Mathews.- cap. 14, ps. 544 y 556-571 y sigtes; Stryer.- cap. 17, ps. 482-498; Voet.-cap. 16, ps.524-540.

CICLO DEL ACIDO CITRICO Esuna ruta metabólica cíclica, de ocho reacciones enzimáticas, en la que se oxidan fragmentos de 2C (acetilo) hasta CO2 y H2O con un alto rendimiento energético; por esta razón, a esta ruta se le denomina turbina metabólica. Se produce totalmente en el interior mitocondrial. En 1937, Sir Hans Krebs en su lab. de Oxford enunció la existencia de este ciclo metabólico que lleva su nombre. Reacciones: 1.-El oxalacetato se condensa con el acetil-CoA para formar citrato. 2a y 2b.- El citrato se isomeriza a isocitrato en dos fases (+H2O, -H2O). 3.- El isocitrato se descarboxila y se oxida hasta a-cetoglutarato. 4.- El α -cetogutarato se descarboxila y se oxida a succinil-CoA. 5.- El succinil-CoA genera un enlace -P de alta energía (GTP). (fosforilación a nivel de sustrato) 6.- El succinato se oxidaa fumarato (trans). 7.- La adición de H2O produce malato. 8.- El malato se oxida a oxalacetato Enzimas Citrato sintasa Aconitasa *** (Inh.. F-acetato) Isocitratodeshidrogenasa α -cetoglutarato deshidrogenasa Succinil-CoA sintasa Succinato deshidrogenasa-FADH2 Fumarasa Malato deshidrogenasa

F A

Balance global:

Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O →

2 CO2 + CoA-SH + 3 NADH +FADH2 + GTP + 3 H

+

BALANCE ENERGÉTICO: La energía de las oxidaciones del ciclo se conserva con eficiencia en coenzimas reducidas y 1 GTP. Cada vuelta del ciclo, según el balance: 1 NADH en la mitocondia produce 3 ATP x 3 en el ciclo = 9 ATP 1 FADH2 en la " " 2 ATP x 1 en el ciclo = 2 ATP 1 GTP es análogo a 1 ATP x 1 en el ciclo = 1 ATP

TOTAL por cada vuelta del ciclo

12 ATP
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Balance energético de la oxidación de una molécula de glucosa a CO2 y H2O. Degradación en condiciones aerobias a través de las siguientes rutas metabólicas:
glicolisis + descarboxilación oxidativa del piruvato + ciclo de Krebs:

glucosa + 10 NAD+ + 2FAD + 2ADP + 4Pi + 2GDP ----> 6CO2 + 10 NADH + 2FADH2 + 2ATP + 2GTP
GLICOLISIS - Glucosa ---> 2 piruvato DESCAR. OX. PIR -2 piruvato ---> 2 acetil-CoA+2CO2 CICLO de KREBS - 2 acetil-CoA ---> 4 CO2 - 1 NADH en la mitocondia produce 3 ATP - 1 FADH2 en la " " 2 ATP En resumen, producción máxima de ATP:. 4 ATP + 2 ATP 2 GTP 2 NADH 2 NADH 6 NADH 30 ATP 4 ATP 30 ATP + 4 ATP = 38 ATP

2FADH2

glucosa + 6 O2 + 38 ADP + 38 Pi

-------------------->

6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

REGULACIÓN DEL CICLO DEL ÁCIDOTRICARBOXÍLICO
- Son tres las enzimas del ciclo que sustentan la regulación de la velocidad del mismo: 1 - Citrato sintasa: ésta como primera enzima de la ruta es un punto importante de control. Soporta retroinhibición por citrato, succinil-CoA y NADH?? 2 - Isocitrato deshidrogenasa (alostérica): estimulada por baja carga energética celular, ADP, e inhibida por NADH. 3 − α-cetoglutarato deshidrogenasa(alostérica): complejo enzimático de estructura y mecanismo análogos a los de la piruvato deshidrogenasa y actúa con idénticas coenzimas. Inhibida por succinil-CoA y por NADH. El flujo de metabolitos a través del ciclo del ácido cítrico puede estar limitado por la disponibilidad de sustratos como: - oxalacetato y acetil-CoA +, - por niveles bajos de NAD que enlentecen las tres reacciones de oxidación enlos que interviene como cofactor. - La velocidad de oxidación de fragmentos dicarbonados (acetil-CoA) por el ciclo también se reduce cuando la célula tiene una alta carga energética, es decir alta concentración de ATP, y cuando hay baja concentración o ausencia de O2 (si no puede funcionar el

transporte electrónico mitocondrial, tampoco lo hará la fosforilación oxidativa).

OTRAS...