Ciclo de Krebs Destino del piruvato. Descarboxilación oxidativa

Ciclo de Krebs
Destino del piruvato. Descarboxilación oxidativa.
Aspectos estructurales y mecanismos de la piruvato
deshidrogenasa.
Relevancia del ciclo de Krebs dentro del metabolismo en general.
Descripción y características de las reacciones que lo componen.
Sitios de conservación de energía.
Regulación metabólica, integración con la glucólisis.
Efecto Pasteur.
Ciclo del glioxilato. Reacciones que lo componen. Reacciones
anapleróticas.
Los mamíferos no
pueden convertir
los ácidos grasos
en glucosa
Del acetil-CoA no
se puede ir a
gluconeogénesis.
Respiración es la oxidación
completa del Pyr a CO2 y
H2O.
Respiración celular:
procesos moleculares
mediante los cuales las
células consumen O2 y
producen CO2.
Etapas de la respiración celular.
Etapa 1: oxidación de combustible
orgánico (ácidos grasos, glucosa y
algunos AA) a acetil-CoA.
Etapa 2: Oxidación de grupos acetilos
en el ciclo del ácido cítrico/de los
TCA/de Krebs, a CO2 y 4 electrones son
extraídos (NADH y FADH2).
Etapa 3: NADH y FADH2 son llevados
a la cadena respiratoria mitocondrial (o
en bacterias a la membrana plasmática)
para finalmente reducir el O2 a H2O.
Este flujo electrónico lleva a la
producción de ATP.
Etapa 1:
oxidación de
ácidos grasos,
glucosa y
algunos AA
que dan acetilCoA.
Etapa 2: Oxidación de
grupos acetilos en el ciclo
del ácido cítrico, que
incluye 4 etapas en la cual
los electrones son extraídos.
Etapa 3: Los electrones aportados por el NADH y FADH2 son llevados a la cadena respiratoria
mitocondrial (o en bacterias a la membrana plasmática) para finalmente reducir el O2 a H2O.
Este flujo electrónico lleva a la producción de ATP.
Reacción global catalizada por el complejo de la Piruvato
deshidrogenasa.
Cinco coenzimas y 3 enzimas participan de este complejo que
catalizan una decarboxilación oxidativa.
Reacción irreversible
4 vit. esenciales: tiamina, riboflavina,
nicotinamida y pantotenato
Localización mitocondrial y prototipo de α−DH
Coenzima A (CoA o CoASH)
Tioéster de alto poder
de transferencia de
grupos acilos
No se encuentra en la molécula de ADP
Lipoato transportador de
electrones (hidrógeno) y de
acilos (acetilo)
Complejo de la PDH
por microfotografía
crioelectrónica de
riñón de bovino
Más de 5 veces el tamaño de un
ribosoma
Imagen tridimensional del complejo de la PDH:
E1: PDH (TPP)
E2: dihidrolipoil transacetilasa
E3: dihidrolipoil DH (FAD)
60 moléculas de E2
ordenadas en 20 trímeros para
formar un dodecahedro
pentagonal
Sitio de unión del
grupo lipoilo al
dominio lipoilo de
E2
Varias subunidades E3
también están unidas al
centro, donde el brazo
oscilante de E2 puede
alcanzar el sitio activo.
Dominio lipoilo
que toca el sitio
activo de E1
ordenada
alrededor de E2
E2
complejo de la PDH
E2 tiene 3 tipos de dominios unidos por polipéptidos de unión cortos: un dominio
catalítico acetiltransferasa, un dominion de unión de E2 a E1 y E3 y uno o más
dominios lipoilícos dependiendo de las especies.
Descarboxilación oxidativa del piruvato a acetil-CoA por complejo PDH.
Un ejemplo de canalización de sustratos
El destino del Piruvato está marcado en rojo
1: decarboxilación (más lento, limita la veloc. reacción y ejerce especificidad de sustrato; 2:
transferencia de electrones y grupo acetilo; 3: transesterificación; 4: transferencia de 2H; 5:
transferencia de H+ de FADH2 a NADH
Reacciones del ciclo del ácido cítrico
El destino del
acetato del AcetilCoA está marcado
en rosa.
Reacciones 1, 3 y 4
son irreversibles en
la célula
•4 de las 8
reacciones son
oxidaciones
(conservación de
la E)
•Precursores de
otros productos
Formación de citrato
(condensación de Claisen)
Estructura de la Citrato sintasa
Forma abierta
Forma cerrada con OAA unido, que
provoca aparición de sitio de unión de
acetil-Coa
En mamíferos, el OAA se une
primero, el orden de reacción es
estrictamente ordenado.
Centro Fe-S de la aconitasa, participa tanto en la unión al sustrato como en la catálisis
Isocitrato deshidrogenasa
Semejante al complejo de la PDH, E1 es diferente
Fosforilación a nivel de sustrato
Inhibidor competitivo de SDH
FUMARASA:
Áltamente
estereoespecífica
trans
cis
Citrato: molécula simétrica que reacciona asimétricamente
Unión del citrato al sitio activo de aconitasa
Naturaleza proquiral del citrato
Productos de
una vuelta del ciclo
TCA incompleto en
bacterias anaeróbicas (no
poseen 2-OGDH)
Reacciones “de relleno” que permiten reponer los intermediarios del
ciclo resultando en un equilibrio dinámico. Así, las concentraciones
de los intermediarios del ciclo permanecen prácticamente
constantes.
Fosforilación de E1
Inactiva PDH
Inh. alostérico de FFK1
Efecto Pasteur
Louis Pasteur fue el primero en describir el gran incremento, más
de 10 veces, en el consumo de glucosa por un cultivo de levadura
cuando pasaba de condiciones aeróbicas a anaeróbicas.
Este “efecto Pasteur” se produce sin un cambio significativo de la
conc. de ATP o de la mayoría de los centenares de intermediarios
metabólicos y productos derivados de la glucosa.
Plantas, ciertos invertebrados y
algunos microorganismos
(incluidas E.coli y levaduras)
convierten acetato en glúcidos por
el ciclo del glioxilato
2 acetil-CoA + NAD+ + 2 H2O
succinato + 2 CoA + NADH + H+
Semillas de pepino en germinación
Evita las 2
decarboxilaciones y
por eso da síntesis
neta de succinato,
OAA y otros
intermediarios
Asp
Regulación coordinada
de ambos ciclos por IDH