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T 14.-CICLO DE LOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS o de Krebs
La glucolisis (glucosa -
piruvato) se produce en el citosol
Citosol
Piruvato
Piruvato
Matriz
mitocondrial
El piruvato entra a la matriz
mitocondrial y allí se
descarboxila a acetil-CoA
Éste se degrada por el ciclo de
Krebs hasta CO2
Oxalacetato
Ciclo Krebs
Citrato
Ciclo de Krebs
Es una ruta metabólica cíclica,
formada por 8 reacciones,
donde 2 C se oxidan hasta CO2 y se
recupera gran cantidad de energía
química: GTP, NADH y FADH2
La molécula cebadora es el
oxalacetato y en cada vuelta del
ciclo entra un acetil-CoA.
Se regenere el oxalacetato y se
liberan 2 CO2
AcetilAcetil-CoA
oxalacetato
malato
Enzimas del C. de
los Á. T.:
1 Citrato sintasa
2 Aconitasa
3 Isocitrato DH
4 α-cetoglutarato DH
5 Succinil-CoA sintasa
6 Sucinato DH
7 Fumarasa
8 Malato DH
citrato
Ciclo
isocitrato
fumarato
α-cetoglutarato
sucinato
SuccinilSuccinil-CoA
Reacciones del Ciclo de Krebs
1.- Síntesis del citrato:
citrato sintasa
En la 1ª reacción del ciclo se van a condensar el acetilo que entra (acetilCoA) con la molécula “cebadora” del ciclo, el oxalacetato.
La síntesis del citrato pasa por la condensación del grupo metilo
del acetil-CoA al C carbonilo del oxalacetato; la salida de la CoA
genera el citrato, que tiene un C (C3) pro-quiral.
Citrato sintasa
Oxalacetato
Acetil-CoA
Citril-CoA
Citrato
El C central del citrato es pro-quiral porque tiene dos radicales iguales, y
cualquier transformación de uno de ellos, le convertirá en C quiral
Reacciones del Ciclo de Krebs
Citrato
2.- Isomerización del citrato: aconitasa
Cis-Aconitato
La aconitasa cataliza la pérdida de una
molécula de H2O y la adición de otra molécula
de H2O estereo-específicamente, entre 2 C (el
proquiral y el vecino, ambos C corresponden a C
del oxalacetato).
Simil gráfico del centro activo de la aconitasa: la
reacción es estereoespecífica. El ordenamiento
espacial de los sustituyentes del C proquiral es
definitorio. El sustrato sólo puede acercarse en una
posición
Isocitrato
Reacciones del Ciclo de Krebs
3.- Descarboxilación oxidativa del
isocitrato: isocitrato deshidrogenasa
Isocitrato
deshidrogenasa
Isocitrato
Isocitrato
deshidrogenasa
Oxalosuccinato
α-Cetoglutarato
Primero se oxida el hidroxilo hasta un cetoácido intermediario que se
descarboxila inmediatamente hasta otro ceto-ácido.
A continuación la reacción 4 es otra descarboxilación oxidativa. En
esta parte, esta reacción y la siguiente, se producen los 2 CO2 que se
desprenden del ciclo y queda una molécula de 4C.
Después el ciclo se dedica a recuperar la molécula “cebadora”, el
oxalacetato, pero en una serie de reacciones que también rinden
energía. que.
Reacciones del Ciclo de Krebs
4.- Descarboxilación oxidativa del αcetoglutarato: α-cetoglutarato
deshidrogenasa
a-cetoglutarato
deshidrogenasa
α-Cetoglutarato
Succinil-CoA
La a-cetoglutarato deshidrogenasa es un complejo enzimático similar
(estructura y función) a la piruvato deshidrogenasa
E1-a-cetoglutarato deshidrogenasa
E2-Lipoil-transsuccinilasa
E3-Dihidrolipoamida
deshidrogenasa
TPP
Lipoamida
FAD
Coenzimas unidos a E
E1- TPP
E2- Lipoamida
E3 - FAD
Descarboxi. oxidativa
Transsuccinilación
Oxidación H2-lipoamida
Cofactores solubles
CoA-SH
NAD+
Reacciones del Ciclo de Krebs
5.- Hidrólisis del succinnil-S-CoA:
succinil-CoA sintasa
La energía liberada en la hidrólisis del acil-tio-éster, succinil-S-CoA, se acopla en la
fosforilación del GDP; FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO
succinil-CoA
sintasa
Succinil-CoA
Succinato
6.- Oxidación del succinato: succinato
deshidrogenasa
La succinato
deshidrogenasa
es una
flavoenzima
situada en la
membrana interna
mitocondrial, tipo
complejo II de la
C.T.E.M.
succinato deshidrogenasa
Succinato
Fumarato
Reacciones del Ciclo de Krebs
7.- Deshidratación del malato: fumarasa
La fumarasa cataliza la formación del isómero trans del malato.
fumarasa
Fumarato
Malato
8.- Oxidación del malato: malato deshidrogenasa
malato deshidrogenasa
Malato
Oxalacetato
Ciclo de Krebs
BALANCE:
Hay que tener en
cuenta que los 2 C
que salen como
CO2, no son los C
que entran al ciclo
como Acetil-CoA.
En el CAT: el acetil (2C) se oxida a 2 CO2
Y se producen coenzimas reducidas (NADH y FADH2)
que transfieren los e- a la C.T.E.M. acoplada a la
fosforilación de ADP para producir ATP.
En cada
vuelta se
forman:
3 NADH
1 FADH2
1 GTP
que
equivalen a
10 ATP
GTP
Ciclo de Krebs
Ecuaciones del balance energético de la oxidación
de una molécula de glucosa a CO2 y H2O
(Degradación en condiciones aerobias)
glucosa + 10 NAD+ + 2FAD + 2ADP + 4Pi + 2GDP
------->
6CO2 + 10 NADH + 2FADH2 + 2ATP + 2GTP
glicolisis + descarboxilación oxidativa del piruvato + ciclo de Krebs:
GLICOLISIS
- Glucosa ---> 2 piruvato
DES. OX. - 2 pir ---> 2 acetil-CoA+2CO2
C.A.T. - 2 acetil-CoA ---> 4 CO2
2 ATP
2 GTP
- 1 NADH en la mitocondia produce 2,5 ATP
-1 FADH2 en la
“
“
2 NADH
2 NADH
6 NADH
25 ATP
1,5 ATP
En resumen
C6H12O + 6 O2 + 32 ADP + 32 Pi
2FADH2
3 ATP
4 ATP
+25 ATP +
3 ATP = 32 ATP
--------------------> 6 CO2 + 6 H2O + 32 ATP
Ciclo de Krebs
Otras funciones del
CAT: carácter
ANFIBÓLICO
Algunos
intermediarios del
C.A.T. se utilizan con
fines anabólicos:
Aminoácidos,
glucosa
Lípidos
Grupo hemo
Algunos nutrientes
en su degradación
proporcionan
metabolitos
intermediarios que
alimentan al CAT
Otras funciones del CAT:
Su relación con el CICLO DEL GLIOXILATO
Glucosa
Dos enzimas:
Isocitrato liasa
Malato sintasa
Acetil-CoA
Acetato
Ácidos grasos
Citrato
sintasa
Entran dos Acetil-CoA
en el ciclo y se
produce un succinato
(no sale CO2),
además se mantiene
la conexión con el
CAT.
En la germinación de
semillas tiene una gran
importancia, el acetilCoA procedente de los
Ac grasos se puede
convertir en glucosa u
otras moléculas
Oxalacetato
4C
Malato
deshidrogenasa
Malato
4C
Malato
sintasa
Acetil-CoA
2C
Citrato
6C
Aconitasa
Isocitrato
liasa
Glioxilato
Isocitrato
2C
6C
Ciclo ácido cítrico
Pasos del 3 al 5
cortados
Fumarato
4C
Succinato
4C