Ciclo de Krebs

Metabolismo de los carbohidratos Ciclo de Krebs y Glucolisis

GLCIDOS

Los glcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o azucares, son sustancias compuestas por carbono, hidrogeno y oxigeno en la formula condensada general de CnHnOn , estos poseen un grupo funcional aldehdo (H-C=O) o cetona (C=O).

CLASIFICACIN.

Monosacridos: molculas incapaces de descomponerse en partes mas simples.

Oligosacridos: azucares que al descomponerse se fragmentan formando dos monosacridos.

Polisacridos: carbohidratos que al descomponerse son capaces de generar gran cantidad de monosacridos.

FUNCIONES.

Fuentes energticas de rpida absorcin.

Reservas de energa.

Estructurales

Gluclisis

2

Gluclisis

Glucolisis del griego glycos, azucar y lysis, ruptura. Es la va metablica por la cual las clulas adquieren energa (ATP) de la glucosa generando piruvato.

Los estudios sobre los procesos glucolticos se iniciaron con los trabajos de Pasteur.

1897 Eduard Buchner descibrio que cierto extracto celular causaba burbujas en un frasco sin aire (fermentacin).

1905 por Arthur Harden y William You descubren que para la fermentacin son necesarios enzimas y molculas de alta energa (ATP).

1940 Gustav EmbdenyOtto Meyerhof descubren los detalles de los procesos.

Gluclisis

Glucgeno

Gluclisis

+ - Amilasa

Gluclisis

1ra FASE: Activacin de la hexosa con gasto de energa como ATP.

La primera fase es endergnica, porque se consumen 2 molculas de ATP, y consta en la transformacin de

una hexosa.

Gluclisis

1 En la primera fase es la fosforilacin de glucosa con mediante la enzima hexoquinasa que consume una molcula de ATP convirtindola en ADP y produciendo Glucosa-6-fosfato (G6P) aportndole mas energa.

Gluclisis

2 La G6P se glucofosfatoisomeriza (FGI) por medio de la accin de la enzima isomeraza que convierte a esta en Fructosa-6-PO4 (F6P).

Gluclisis

3 Se fosforiliza la F6P por accin de la fosfofructoquinasa (FFQ) en el C1, esta reaccin crea la Fructosa 1-6 bifosfato (F1-6P) y se emplea ATP.

Gluclisis

4 Despus la enzima aldolasa cataliza la F1-6P y la desintegra formando dos molculas de 3 carbonos: la dihidroxiacetona-3 fosfato(D3P) y gliceraldehido-3 fosfato (GA3P).

Gluclisis

5 la una isomeraza mas produce la conversin de D3P en una molcula mas de GA3P en una reaccin reversible, formando as dos molculas de GA3P.

Gluclisis

2da FASE: Obtencin de energa que se conserva como ATP.

La segunda fase es exergnica, porque se forman 4 molculas de ATP utilizando la energa

liberada de la conversin de 2 gliceraldehdos 3P en 2 piruvatos.

Gluclisis

6 Se realizan dos reacciones por accin de la deshidrogenasa que utiliza Nicotinamida adenina dinucletido (NAD+) y produce la oxidacin del GA3P e incorporacin de un fosfato a la molcula, formando 1,3 difosfoglicerato , y se genera NADH.H.

Gluclisis

7 En esta reaccin el grupo fosfato del 1,3-bifosfoglicerato se transfiere a una molcula de ADP, por accin de fosfogliceratoquinasa, produciendo la primera molcula de ATP de la va. Esta manera de obtener ATP, en la que no participa la cadena respiratoria, se denomina fosforilacin a nivel de sustrato.

Gluclisis

8 Se producen dos reacciones, una la isomerizacin del 3-fosfoglicerato a

2-fosfoglicerato, y la transformacin del 2-

fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato (PEP) mas agua, por accin de una enolasa

Gluclisis

9 En la ltima reaccin, irreversible, se desfosforila el PEP y se obtiene piruvato y ATP, cuya transferencia catalizada por una quinasa (piruvato quinasa). Es la segunda fosforilacin, se fosforila el ADP a ATP independientemente de la cadena respiratoria.

Gluclisis

Ingresan

Glucosa + 2 ATP + 4 ADP + 2 Pi + 2 NAD

Resultan:

2 piruvatos + 2 ADP + 4 ATP + 2 NADH +

H2O

Glucosa

Piruvato

Lactato

Etanol

2 Acetil S - CoA

Glucolisis 10 reacciones sucesivas.

Respiracin celular seres con O2.

CO2

Fermentacin lctica ausencia de O2.

Fermentacin

Alcohlica, ausencia de O2.

Condiciones anaerbicas.

Glucolisis/Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es una ruta metablica que forma parte de la respiracin celular en todas las clulas aerbicas.

Es parte de la va catablica que realiza la oxidacin de glcidos, cidos grasos y aminocidos hasta producir CO2, liberando energa en forma utilizable.

Proporciona precursores para muchas biomolculas, como ciertos aminocidos, por ello se considera una va anfiblica.

Ciclo de Krebs

El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. Tambin consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2.

El rendimiento de un ciclo es (por cada molcula de piruvato): 1 ATP, 3 NADH +3H+, 1 FADH2, 2CO2.

Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originar 2,5 molculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dar lugar a 1,5 ATP.

Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs.

Qu es?

Ciclo de Krebs

Ciclo del cido ctrico o ciclo de los cidos tricarboxlicos

Ruta metablica: sucesin de reacciones qumicas

Forma parte de la respiracin celular

Clulas aerobias

Clulas eucariotas se realiza en la mitocondria

Procariota en el citoplasma

Parte de la va catablica que realiza la oxidacin de glcidos, cidos grasos y aminocidos hasta producir CO2, liberando energa en forma utilizable.

Alemn Hans Adolf Krebs

En organismos aerbicos

Reacciones del ciclo de Krebs

Reaccin 1: Citrato sintasa (De oxalacetato a citrato)

El sitio activo de laenzima, activa el acetil-CoA para hacerlo afn a un centro carbonoso del oxalacetato. Como consecuencia de la unin entre las dos molculas, el grupo tioster (CoA) se hidroliza, formando as la molcula de citrato.La reaccin es sumamente exoergnica (G'=-31.4 kJ/mol), motivo por el cual este paso es irreversible. El citrato producido por la enzima, adems, es capaz de inhibir competitivamente la actividad de la enzima. Incluso estando la reaccin muy favorecida, la citrato sintasa puede ser perfectamente regulada. Este aspecto tiene una notable importancia biolgica, puesto que permite una completa regulacin del ciclo de Krebs completo, convirtiendo a la enzima en una especie de marcapasos del ciclo.

Reaccin 2: Aconitasa (De citrato a isocitrato)

La aconitasa cataliza la isomerizacin del citrato a isocitrato, por la formacin de cis-aconitato. La enzima cataliza tambin la reaccin inversa, pero en el ciclo de Krebs tal reaccin es unidireccional a causa de la ley de accin de masa: las concentraciones (en condiciones estndar) de citrato (91%), del intermediario cis-aconitato (3%) y de isocitrato (6%), empujan decididamente la reaccinhacia la produccin de isocitrato.En el sitio activo de la enzima est presente un clster hierro-azufre que, junto a algunos residuos deaminocidospolares, liga el sustrato. En concreto, la unin al sustrato se asegura por la presencia de un resto de serina, de arginina, de histidina y de aspartato, que permiten slo la unin estereospecifica del citrato 1R,2S, rechazando la forma opuesta.

Reaccin 3: Isocitrato deshidrogenasa (De isocitrato a oxoglutarato)

La isocitrato deshidrogenasa mitocondrial es una enzima dependiente de la presencia deNAD+ y de Mn2+o Mg2+. Inicialmente, la enzima cataliza la oxidacin del isocitrato a oxalsuccinato, lo que genera una molcula de NADH a partir de NAD+. Sucesivamente, la presencia de un in bivalente, que forma un complejo con los oxgenos del grupo carboxilo en posicin alfa, aumenta la electronegatividad de esa regin molecular. Esto genera una reorganizacin de los electrones en la molcula, con la consiguiente rotura de la unin entre el carbono en posicin gamma y el grupo carboxilo adyacente. De este modo se tiene una descarboxilacin, es decir, la salida de una molcula de CO2, que conduce a la formacin de -cetoglutarato, caracterizado por dos carboxilos en las extremidades y una cetona en posicin alfa con respecto de uno de los dos grupos carboxilo.

Reaccin 4: -cetoglutarato deshidrogenasa (De oxoglutarato a Succinil-CoA)

Despus de la conversin del isocitrato en -cetoglutarato se produce una segunda reaccin de descarboxilacin oxidativa, que lleva a la formacin de succinil CoA. La descarboxilacin oxidativa del -chetoglutarato es muy parecida a la del piruvato, otro -cetocido.Ambas reacciones incluyen la descarboxilacin de un -cetocido y la consiguiente produccin de una unin tioster a alta energa con lacoenzima A. Los complejos que catalizan tales reacciones son parecidos entre ellos.La -cetoglutarato deshidrogenasa (o, ms correctamente, oxoglutarato deshidrogenasa), est compuesta de tres enzimas diferentes:* Subunidad E1: las dos cetoglutarato deshidrogenasas.* Subunidad E2: la transuccinilasa.(La subunidad E1 y E2 presentan una gran homologa con las de la piruvato deshidrogenasa.)* Subunidad E3: la dihidrolipoamida deshidrogenasa, que es el mismo polipptido presente en el otro complejo enzimtico.

Reaccin 5: Succinil-CoA sintetasa (De Succinil-CoA a succinato)

El succinil-CoA es un tioster a alta energa (su G de hidrlisis est en unos -33.5 kJ mol-1, parecido al del ATP que es de -30.5 kJ mol-1). La citrato sintasa se sirve de un intermediario con tal unin a alta energa para llevar a cabo la fusin entre una molcula con dos tomos de carbono (acetil-CoA) y una con cuatro (oxalacetato). La enzima succinil-CoA sintetasa se sirve de tal energa para fosforilar un nuclesido difosfato purinico como el GDP.La energa procedente del tioster viene convertida en energa ligada a una unin fosfato. El primer paso de la reaccin genera un nuevo intermediario a alta energa, conocido como succinil fosfato. Sucesivamente, una histidina presente en el sitio cataltico remueve el fosfato de la molcula glucdica, generando el producto succinato y una molcula de fosfohistidina, que dona velozmente el fosfato a un nuclesido difosfato, recargndolo a trifosfato. Se trata del nico paso del ciclo de Krebs en el que se produce una fosforilacin a nivel de sustrato.El GTP est implicado principalmente en las rutas de transduccin de seales, pero su papel en un proceso energtico como el ciclo de Krebs es, en cambio, esencialmente trasladar grupos fosfato hacia elATP, en una reaccin catalizada por la enzima nuclesido difosfoquinasa.

Reaccin 6: Succinato deshidrogenasa (De succinato a fumarato)

La parte final del ciclo consiste en la reorganizacin de molculas a cuatro tomos de carbono hasta la regeneracin del oxalacetato. Para que eso sea posible, el grupo metilo presente en el succinato tiene que convertirse en un carbonilo. Como ocurre en otras rutas, por ejemplo en la beta oxidacin de loscidos grasos, tal conversin ocurre mediante tres pasos: una primera oxidacin, una hidratacin y una segunda oxidacin. Estos tres pasos, adems de regenerar oxalacetato, permiten la extraccin ulterior de energa mediante la formacin de FADH2 y NADH.La primera reaccin de oxidacin es catalizada por el complejo enzimtico de la succinato deshidrogenasa, la nica enzima del ciclo que tiene como aceptor de hidrgeno al FAD en vez de al NAD+. El FAD es enlazado de modo covalente a la enzima por un residuo de histidina. La enzima se vale del FAD ya que la energa asociada a la reaccin no es suficiente para reducir el NAD+.El complejo enzimtico tambin es el nico del ciclo que pasa dentro de la membrana mitocondrial. Tal posicin se debe a la implicacin de la enzima en la cadena de transporte de los electrones. Los electrones pasados sobre el FAD se introducen directamente en la cadena gracias a la unin estable entre la enzima y el cofactor mismo.

Reaccin 7: Fumarasa (De fumarato a L-malato)

La fumarasa cataliza la adicin en trans de un protn y un grupo OH-procedentes de una molcula deagua. La hidratacin del fumarato produce L-malato.

Reaccin 8: Malato deshidrogenasa (De L-malato a oxalacetato)

La ltima reaccin del ciclo de Krebs consiste en la oxidacin del malato a oxalacetato. La reaccin, catalizada por la malato deshidrogenasa, utiliza otra molcula de NAD+como aceptor de hidrgeno, produciendo NADH.La energa libre de Gibbs asociada con esta ltima reaccin es decididamente positiva, a diferencia de las otras del ciclo. La actividad de la enzima es remolcada por el consumo de oxalacetato por parte de la citrato sintasa, y de NADH por parte de la cadena de transporte de electrones.

Metabolismo de los Carbohidratos

CnHnOn

Consiste:

Digestin

Transporte

Almacenamiento

Degradacin

Biosntesis

Digestin

Obtencin principalmente exgena

Comienza:

Boca La Saliva descompone los disacridos y polisacridos.

Intestino Enzima Amilasa transforma los CH2O en monosacridos.

Transporte

Absorcin de Monosacridos

Hgado Transformacin en glucosa

Oxidacin

Almacenamiento

La glucosa que no es oxidada se transforma en glucgeno

Almacenamiento:

Hgado

Msculos

Glucosa Grasas Aumento Corporal

Degradacin

Glucgeno - Glucognolisis

Glucosa se degrada:

Glucolisis

Pentosas Fosfato

Biosntesis

Glucgeno Sintetizacin

Glucogenognesis

UDP-Glucosa