T.16 CICLO DE KREBS 1.-RESPIRACIÓN CELULAR

T.16 CICLO DE KREBS
1.-RESPIRACIÓN CELULAR
RESPIRACIÓN CELULAR: procesos moleculares mediante los que la célula consume O2 y produce CO2.
El piruvato formado en la glucólisis, se oxida a H 20 y CO2.
3 fases principales:
1º) Oxidación a acetil-CoA: de los ác. Grasos, glucosa (piruvato) y aminoácidos.
2º) Ciclo del ác. Cítrico o de Krebs: el acetil-CoA se oxida hasta CO2. La energía liberada se
almacena en coenzimas reducidos NADH, FADH2.
3º) Cadena respiratoria: los coenzimas reducidos transfieren sus electrones a una cadena
transportadora de electrones hasta el O2 (aceptor final). Se libera energía: forma ATP en la
fosforilación oxidativa.
2.-PRODUCCIÓN DE ACETATO
-Los esqueletos carbonados de azúcares y ác. Grasos son degradados a acetil-CoA.
-El piruvato es oxidado a acetil-CoA y CO2 por el complejo piruvato deshidrogenasa. En la mitocondria
–en eucariotas- y citosol –en procariotas-.
-Esta reacción reduce un NADH (que irá a la cadena respiratoria).
COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA (PDH)
3 enzimas:
1) Piruvato deshidrogenasa (E1): descarboxilación (eliminación de CO2) del piruvato
2) Dihidrolipoil transacetilasa (E2): los 2 C se unen y los e- son recogidos por uno de los grupos
tiol y son cedidos a E3.
3) Dihidrolipoil deshidrogenasa (E3): Los e- pasan al FADH2 y de este al NADH. El grupo
acetato es cedido al Co-A y se libera en forma de acetil-CoA.
5 coenzimas:
1) TPP: pirofosfato de tiamina
2) FAD: dinucleótido de flavina y adenina
3) CoA: coenzima A. Contiene pantotenato y un grupo tiol (-SH), que es transportador de
grupos acilo. Los grupos acilo unidos al grupo tiol forman tioesteres.
4) NAD: dinucleótido de nicotinamida y adenina.
5) Lipoato.
4 vitaminas:
1) Tiamina: en el TPP.
2) Riboflavina: en el FAD
3) Niacina nicotinamida: en el NAD.
4) Pantotenato: en el coenzima A.
Mecanismo:
1º) Descarboxilación: El piruvato reacciona con el TPP unido a la piruvato deshidrogenasa (E1).
2º) Se transfieren 2 e- y el grupo acetilo desde el TPP hasta la hidrolipoil transacetilasa (E2),
formándose el tioéster de acetilo.
3º) Transesterificación: el grupo tiol (-SH) del CoA sustituye el grupo tiol de E2 para obtener
acetil-CoA.
4º) La dihidrolipoil deshidrogenasa (E3) promueve la reducción del FAD de E3, oxidando la E2
reducida.
5º) El FADH2 reducido de E3 reduce al NADH, oxidándose.
2.-REACCIONES DEL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
-Ciclo del ác. Cítrico: proceso de oxidación del acetil-CoA.
-2 reacciones de descarboxilación oxidativa y 2 reacciones de oxidación.
-Se producen 3 NADH, 1 FADH2 y 1 GTP (ATP) –fosforilación a nivel de sustrato8 reacciones:
1º) Acetil-CoA + oxalacetato --- citrato: citrato sintasa.
2º) Citrato --- isocitrato: isomerasa.
3º) Isocitrato --- α-cetoglutarato + CO2 + NADH: isocitrato deshidrogenasa.
4º) α-cetoglutarato --- succinil-CoA + CO2 + NADH: α-cetoglutarato deshidrogenasa.
5º) Succinil-CoA --- Succinato + GTP: succiniil-CoA sintasa.
6º) Succinato --- fumarato + FADH2: succinato deshidrogenasa.
7º) Fumarato + H20 --- malato: fumarato hidratasa.
8º) Malato --- oxalacetato + NADH: malato deshidrogenasa.
BALANCE ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN DE UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA
NADH: se obtienen 1,5 ATP en la cadena respiratoria.
FADH2: se obtienen 2,5 ATP.
Glucólisis: 2 ATP + 2 NADH (3-5 ATP). Total: 5-7 ATP.
Formación acetil-CoA: 2 NADH (5 ATP)
Krebs: 6 NADH (15 ATP) 2 FADH2 (3 ATP) + 2 GTP (2 ATP). Total: 20 ATP.
Total: 30-32 ATP.
REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBS
Regulación a 2 niveles:
1) Conversión del piruvato en acetil-CoA.
a) Alostérica
Inhibición: ATP, acetil-CoA y NADH.
Activación: AMP, CoA y NAD+. Con demandas energéticas grandes.
b) Covalente
Inhibe: proteína quinasa, que fosforila una Ser de E1. Esta quinasa se activa por ATP.
Activa: fosfoproteína fosfatasa, que elimina el grupo fosforilo por hidrólisis y activa E1.
2) Entrada de acetil-CoA en el ciclo.
3 factores que gobiernan la velocidad de flujo a través del ciclo:
1) Disponibilidad de los sustratos.
2) Inhibición por los productos acumulados
3) Retroinhibición alostérica
Los tres pasos más exergónicos del ciclo (catalizados por citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y
α-cetoglutarato deshidrogenasa) pueden ser el paso limitante de la velocidad.
1) Disponibilidad de sustratos para la citrato sintasa (acetil-CoA y oxalacetato)
2) Altas concentraciones de NADH inhiben las hidrogenasas.
3) La acumulación de productos inhibe estos tres pasos:
a. Succinil-CoA: inhibe la α-cetoglutarato deshidrogenasa y la citrato sintasa.
b. Citrato: bloquea la citrato sintasa
c. ATP: inhibe la citrato sintasa y la isocitrato deshidrogenasa.
-La inhibición de la citrato sintasa por el ATP es aligerada por el ADP.
-EL CA2+ y el aumento de ATP activa la isocitrato deshidrogenasa, la α-cetoglutarato deshidrogenasa
y el complejo piruvato deshidrogenasa.
-El citrato inhibe la fosfofructoquinasa-1 en la vía glucolítica.
ANFIBOLISMO DEL CICLO DE KREBS
ANABOLISMO:
1) Citrato: síntesis de esteroles y ác. grasos.
2) α-cetoglutarato: síntesis de glutamato
3) Glutamato: síntesis de aá. y anillo de las purinas.
4) Succinil-CoA: síntesis de porfirinas y grupo hemo.
5) Oxal-acetato: síntesis de aá para construir pirimidinas y síntesis de glucosa.
4.-CICLO DEL GLIOXILATO
-Convierte acetato en glúcido.
-Síntesis de fosfoenolpiruvato a partir de oxalacetato, por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa. (a
partir del acetato directamente no se puede).
Etapas:
1) El acetil-CoA se condensa con el oxalacetato, formando citrato. Este se convierte a isocitrato.
2) Rotura del isocitrato (por la isocitrato liasa) formando succinato y glioxilato.
3) El glioxilato se condensa conacetil-CoA dando malato (por la malato sintasa)
4) El malato se oxida a oxalacetato (que vuelve a condensarse con otro acetil-CoA, reiniciando el
ciclo).
Balance:
Consume: 2 moléculas de acetil-CoA.
Produce: succinato, que puede convertirse a través del fumarato y malato en oxalacetato.