CADENA RESPIRATORIA

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6. Hay que regenerar el Oxaloacetato, por eso el Succinato, se convierte en Fumarato, y como el primero
está altamente reducido, el aceptor de hidrógeno es el FAD, que entra oxidado y sale como FADH2.
Gracias a la Succinato deshidrogenasa.
7. El Fumarato se hidrata por la Fumarasa, y se convierte en L-Malato. Como es una reacción que libera:
ΔG´°= -3.8kJ/mol, es altamente reversible.
8. El L-Malato se deshidrogena, con la utilización de la coenzima NAD que sale como NADH+H+, gracias a
la Malato deshidrogenasa, y se convertirse en Oxaloacetato.
En la primera vuelta del ciclo, los carbonos del grupo Acetilo N°1, no se eliminan en forma de CO2, pues
están en Oxaloacetato. Por eso se necesita una segunda vuelta y la entrada de un grupo Acetilo N°2 para
que puedan ser eliminados los carbonos del grupo Acetilo N°1, que están en el Oxaloacetato.
Por cada vuelta que dé el ciclo, se generan, 3 moles de NADH+H+, una mol de FADH2 y una mol de ATP.
1.1 Regulación de la velocidad del Ciclo de Krebs.
 Disponibilidad de sustratos: AcetilCoA y Oxaloacetato. Con respecto a la
disponibilidad de AcetilCoA, juega un papel importante el complejo
multienzimático de la Piruvato deshidrogenasa, porque este es inhibido por
sus productos, los cuales son AcetilCoA y NADH+H+, esto quiere decir que
cuando estos se elevan intramitrocondrialmente, la actividad de este
complejo cae. Además la enzima está regulada por un ciclo de fosforilación-
desfoforilación. La enzima existe de dos formas, con fosfato (Inactiva) y sin
fosfato (Activa), lo cual está mediado por una Proteín quinasa, la cual es
dependiente de ATP y Mg+, entonces cuando los niveles de ATP y Mg+
aumentan, la Protein quinasa se activa, llevándola a que la Piruvato
deshidrogenasa resulte modificada covalentemente, añadiéndole fosfato,
quedando inactivada. Cuando se activen sistema de Fosfoproteín fosfatasas,
dependientes de Ca+ y Mg+, el sistema pasará de forma inactiva a forma activa,
pues se desfosforila.
 Cuando se aumentan los niveles ATP, AcetilCoA, NADH+H+ se
detiene la Piruvato deshidrogenasa, cae la cantidad de AcetilCoA
y baja la velocidad del ciclo, por eso es que cuando hay una alta
tasa de βOxdación hepática de AG, aumentando los niveles
NADH+H+, el cual es inhibidor no solamente de la Piruvato
deshidrogenasa sino también de la Citrato sintasa, Isocitrato
deshidrogenasa y la αCetoglutarato deshidrogenasa, las cuales son
inhibidas por producto, entonces se frena la velocidad del ciclo,
para darle paso a la Cetogénesis.
Cuando dentro de la mitocondria, ocurra elevación de
metabolitos, que impliquen excesos energéticos, la velocidad del
ciclo cae, lo contrario si aumentan los metabolitos que impliquen
defectos energéticos, la velocidad del ciclo aumenta.
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 Velocidad de la cadena respiratoria: Como consecuencia del ciclo, las coenzimas están saliendo
reducidas, y si estas no se vuelven a reoxidar, agotan los niveles de NAD y FAD, necesarios para
el funcionamiento del ciclo. Es la cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones,
la que permite la reoxidación de las coenzimas, y tiene en su última parte como aceptor de
hidrógenos, al oxígeno, por lo tanto la velocidad de respiración celular, regula la velocidad del
ciclo por lo que está permitiendo la reoxidación de coenzimas. Por lo tanto el Ciclo de Krebs es
un proceso aeróbico, es decir que solo ocurrirá en condiciones aeróbicas.
1.2 Inhibición del ciclo de Krebs.
 Los inhibidores del ciclo son: la forma trivalente del arsénico (arsenito), el cual es inhibidor del
complejo multienzimático de la αCetoglutarato deshidrogenasa.
 Otro inhibidor es el Fluoracetato, el cual si está forma de Fluor-AcetilCoA, reacciona con el
Oxaloacetato, formando el Fluorcitrato, el cual no es reconocido por la Aconitasa.
 El Malonato es un inhibidor competitivo de la Succinato deshidrogenasa.
1.3 Anfibolismo en el Ciclo de Krebs.
El Ciclo alcanzado a cierta altura se le puede sustraer metabolitos para utilizarlo como sustrato en rutas
biosintéticas:
 Sustracción de αCetroglutarato, para reaminarlo reductivamente, convertirlo en Glutamato y
luego Glutamina, y utilizarlo en la biosíntesis de Purinas y Pirimidinas.
 Se le puede sustraer al ciclo Citrato, y utilizarlo en la lanzadera de Citrato-Malato para sintetizar
Ácidos grasos y colesterol.
 Se le puede sustraer SuccinilCoA, para ponerlo a reaccionar con Glicina, producir
Deltaaminolevulinato, y sintetizar Hem, en la biosíntesis del Hemo. Por lo tanto juega un papel
tanto anabólico como catabólico (Anfibolismo).
1.4 Reacciones anapleróticas.
Entonces si se toman sustratos del ciclo en vías de biosíntesis, y estos sustratos no son repuestos, cabría
la posibilidad de que el Ciclo de se paralice. Para evitar eso la células disponen de reacciones que
permiten rellenar de metabolitos al ciclo, las cuales son las reacciones anapleróticas.
 Siendo la principal reacción anaplerótica, la catalizada por la Piruvato carboxilasa.
 O también la catalizada por la Fosfoenol piruvato carboxiquinasa, en la que el Fosfenolpiruvato
puede transformarse en Oxaloacetato.
 La Enzima málica, donde el Piruvato se convierte en Malato.
 La catalizada por la L-Glutamato deshidrogenasa, la cual desamina oxidativamente al Glutamato
y lo convierte en αCetoglutarato, y se rellena el ciclo por la puerta del αCetoglutarato.
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2. CADENA RESPIRATORIA.
También es llamado ‘Cadena transportadora de electrones’, y es un proceso que ocurre a nivel de la
membrana interna de la mitocondria, gracias a que sus componentes enzimáticos se encuentran en ese
lugar. Tiene como objetivo producir energía de Gibbs, la cual va a ser utilizada parcialmente por la
fosforilación oxidativa para producir ATP. En el proceso, las coenzimas que están saliendo reducidas como
consecuencia de la oxidación de los macronutrientes son reoxidadas.
Los componentes enzimáticos, son considerados deshidrogenasas, incluidos los citocromos, la única
oxidasa del sistema es la Citocromo oxidasa, la cual es la fusión del Citocromo a, y el Citocromo a3. Esos
principales componentes son:
NAD+ - NADH+H+
Fp (Flavoproteina) - Fp reducida
CoenzimaQ (Ubiquinona) - CoenzimaQ reducida
Cit b - Cit b (reducido)
Cit c1 - Cit c1 (reducido)
Cit c - Cit c (reducido)
Cit a - Cit a (reducido)
Cit a3 - Cit a3 (reducido)
½ O2 - H2O
En la reacciones de oxidación-reducción, la variación de energía estándar (ΔG0´), que acompaña al proceso
o cambio es proporcional a la tendencia que tenga los reaccionantes a donar o ceder electrones, esa
variación se puede representar numericamente en Voltios como un potencial de oxidación reducción
(ΔG0´= E0’ V0). Por ejemplo: para el cambio NAD+/NADH+H+, el potencial de oxidación-reducción estándar
es igual a -0.32 V0 (E0’=-0.32 V0), así que para cada par existe un potencial oxidación-reducción. Para el par
O2/H2O E0’= +0.82 V0.
De todos los componentes, el más electronegativo es NAD+/NADH+H+ y el más electropositivo es O2/H2O,
entonces el flujo de electrones, estará desde componentes más electronegativos hacia los más
electropositivos, lo cual es lo mismo decir que el flujo de electrones es de manera creciente a los
potenciales de oxidación-reducción, y es unidireccional.
Para el caso de la cadena respiratoria del ser humano, la expansión redox del sistema, es aproximadamente
a 1.1 V0, y esta no es más que la diferencia del potencial oxidación-reducción, entre el par dador de
electrones y el par aceptor terminal de electrones, es decir es el ΔE0’= +0.82 V°- (-0.32 V°) = + 1.14 V°.
1. Para que un sustrato se pueda oxidar, debe existir un par aceptor de hidrógenos, puede ser el NAD. El
sustrato se representará con la letra A, cuando esté oxidado y cuando esté reducido, será AH2, con el
respectivo gasto de NAD que sale como NADH+H+, para que el sustrato se siga oxidando se necesita
que se vuelva a reoxidar el NADH+H+, compromiso que le corresponde a la cadena respiratoria.
2. El aceptor de hidrógenos que permite la reoxidación del NADH+H+ debe ser más electropositivo, ese
componenteque permite eso es una Flavoproteína, que está oxidada y sale reucida.
3. El aceptor de hidrógenos de la Flavoproteína es la Coenzima Q, que entra oxidada, y sale reducida.
4. El aceptor de electrones de la CoQ es el Citocromo b. Los Citocromos son hemoproteinas, pues tienen
como grupo prostético al Hemo, dentro del cual, lo que se puede oxidar es el átomo de Hierro, que
oxida entre la forma férrica a la forma ferrosa (Fe+2 a Fe+3 cuando pierde electrones y cuando los gana
Fe+3 a Fe+2). Cada molécula de citocromo, tendrá la capacidad de transportar 1 electron, hasta la altura
de la Flavoproteína, solos permitia el transporte de dos hidrógenos completos (Protón-electrón), pero
Flujo de
electrones