DESCARBOXILACION DEL PIRUVATO Y CICLO DE KREBS

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Fases de la respiración celular

1. La oxidación de ácidos grasos, glucosa y

algunos aminoácidos produce acetil-CoA

2. Los grupos acetilo se incorporan al ciclo

de Krebs, se oxidan a CO2 y la energía

liberada se conserva en forma de ATP y en

las coenzimas reducidas NADH y FADH2

3. Los electrones transportados por el

NADH y el FADH2 se transfieren a la cadena

respiratoria, donde fluyen hacia el O2 para

formar H2O y promueven la formación de

ATP en el proceso de fosforilación

oxidativa

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Anatomía bioquímica de la mitocondria

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RESPIRACION CELULAR

Utilizando un mecanismosimportador quecotransporta un protón, elpiruvato entra a lamitocondria.La oxidación de los ácidosgrasos, la glucosa y algunosaminoácidos, producenAcetil. CoAVarias enzimas catalizanesta reacción operandosecuencialmente en uncomplejo multienzimático.

MELDS 4

La decarboxilación oxidativa del piruvatoy NADHproduce acetil-CoA, CO2

Complejo multienzimático: piruvato deshidrogenasa

formado por 3 enzimas y 5 coenzimas diferentes

implicadas en la reacción y dos enzimas adicionales

implicadas en la regulación

MELDS 5

El complejo piruvato deshidrogenasa está

formado por 3 enzimas diferentes

No/complejoEnzima Coenzima

E1E2

E3

::

:

piruvato deshidrogenasa

dihidrolipoil transacetilasa

dihidrolipoil deshidrogenasa

TPP

Lipoato, CoA

FAD, NAD

2424

12

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El complejo piruvato deshidrogenasa utiliza

5 coenzimas diferentes

Pirofosfato de tiamina Lipoamida

FAD CoANAD

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REACCION DEL COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA

A) LOS ELECTRONES:1. Fluyen del piruvato a la porción lipoamida de la

dihidrolipoil transacetilasa.2. Luego pasa a los cofactores FAD+ de la DIHIDROLIPOIL

DESHIDROGENASA3. Finalmente, reducen al NAD+, transformándolo a

NADH

B) EL GRUPO ACETIL:1. Se une a la coenzima A (S, CoA) mediante un enlace

tioester de alta energía ACETIL – CoA2. El acetil CoA ingresa porsteriormente al ciclo de Krebs

para completar su oxidación hasta CO2 y H2O

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Los productos intermedios permanecen

unidos al complejo piruvato deshidrogenasa

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ASPECTOS CLÍNICOSLOS TRANSTORNOS QUE INCAPACITAN LA METABOLIZACION DEL PIRUVATO:

SUJETOS ALCÓHOLICOS:

1. Ingesta alimenticia

Ingieren glucosa

2. Carencia hereditaria de la piruvato deshidrogenasa:

3. Inhibición de la piruvato deshidrogenasa:

TiaminaAcumula Piruvato, con aparicióna) Acidosis láctica (mortal) b) Transtornos neurológicos ( G)

a) Acidosis láctica

a) Iones arsenito, mercurio (forman complejos con los SH del acido lipoico)MELDS 11

ASPECTOS CLÍNICOS

MELDS 12

LOS TRASTORNOS QUE INCAPACITAN LA METABOLIZACION DEL PIRUVATO CONDUCEN A UNA

ACIDOSIS LACTICA

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Regulación del ciclo de KrebsPiruvato deshidrogenasa

1. Regulación alostérica:

• Inhibidores: ATP, acetil-CoA, NADH yde cadena larga

Activadores: AMP, CoA y NAD+

ácidos grasos

•

2. Modulación covalente: además de E1, E2 y E3 el complejo

PDH contiene 2 enzimas reguladoras capaces de modificar

covalentemente a E1

• E1 quinasa : al fosforilar a E1 la inactivaesta quinasa es activada por NADH y acetil-CoA

E1 fosfatasa: al defosforilar a E1 la activa•

Mg++ Ca++esta fosfatasa es activada por y

MELDS 14

REGULACION DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA

MELDS 15

El ciclo de Krebs

MELDS 16

Panorámica del ciclo de Krebs

El ciclo deKrebs tiene

8 pasos

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1. Formación de citrato

• El citroil-CoA es un interme-diario transitorio de reacción

• La hidrólisis del enlace tioéster

del intermediario hace que la

reacción sea exergónica

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2. Formación de isocitrato vía cis-aconitato

La aconitasa contiene un

centro hierro-azufre que

actúa como centro de

fijación de sustratos y

centro catalítico

MELDS 19

3. Oxidación del isocitrato a α-cetoglutarato y CO2

Existen dos formas diferentes de isocitrato deshidrogenasa:

• NAD dependiente (matriz mitocondrial)

• NADP dependiente (matriz mitocondrial y citosol)

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4. Oxidación del α-cetoglutarato asuccinil-CoA y CO2

El complejo de la α-cetoglutarato

deshidrogenasa es muy parecido al

complejo piruvato deshidrogenasa,

tanto en estructura como en función

MELDS 21

5. Conversión del succinil-CoA en succinato

La formación acoplada de GTP (o ATP) a

expensas de la energía liberada por ladecarboxilación oxidativa del α-ceto-glutarato es

fosforilación a nivel del sustratootro ejemplo de

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6. Oxidación del succinato a fumarato

succinato deshidrogenasaEn eucariotas, la

se encuentra unida a la membrana mitocondrial

interna, contiene tres centros hierro-azufre

diferentes y una molécula de FAD unida

covalentemente.

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7. Hidratación del fumaratode malato

y producción

Esta enzima es

específica para el

fumarato y el L-malatoMELDS 24

8. Oxidación del malato a oxalacetato

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Balance del Ciclo de Krebs

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

2CO2 + 3NADH + FADH2 + CoASH + GTP

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Regulación del Ciclo de Krebs

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Regulación del ciclo de KrebsPiruvato deshidrogenasa

1. Regulación alostérica:

• Inhibidores: ATP, acetil-CoA, NADH yde cadena larga

Activadores: AMP, CoA y NAD+

ácidos grasos

•

2. Modulación covalente: además de E1, E2 y E3 el complejo

PDH contiene 2 enzimas reguladoras capaces de modificar

covalentemente a E1

• E1 quinasa : al fosforilar a E1 la inactivaesta quinasa es activada por NADH y acetil-CoA

E1 fosfatasa: al defosforilar a E1 la activa•

Mg++ Ca++esta fosfatasa es activada por y

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Regulación del ciclo de Krebs

1. Disponibilidad de sustratos

2. Inhibición por acumulación de productos:

3. Regulación de las siguientes enzimas:• Citrato sintasa

Inhibidores: NADH, succinil-CoA,

Activadores: ADPIsocitrato deshidrogenasa

Inhibidores: ATP

Activadores: Ca++, ADP

α-cetoglutarato deshidrogenasa

Inhibidores: succinil-CoA, NADH

citrato, ATP

•

•

Ca++Activadores:

El factor regulador más importante es la relación

intramitocondrial de [NAD+] / [NADH]

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La energía de las oxidaciones del ciclo se

conserva con eficiencia

MELDS 30

MELDS 31

Los C de los ácidos grasos entran al ciclo de Krebsmayoritariamente vía acetil-CoA

MELDS 32

Los C de los aminoácidos entran al ciclo de Krebs

en diferentes puntos

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Los componentes del ciclo son importantesintermediarios biosintéticos (vía anfibólica)

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Las reacciones anapleróticas reponen los

intermediarios del ciclo de Krebs

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Gracias

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