11 - Ciclo del Ácido Cítrico

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INTRODUCCIÓN
Una vez que se obtiene piruvato de la glucólisis o que se degradan algunos aa o ácidos grasos, en
presencia de O2 se va a dar el proceso de RESPIRACIÓN (fase aeróbica del catabolismo) =
● Proceso en el que las células consumen O2 y liberan CO2.
● Proporciona más energía (ATP) de la glucosa que la obtenida en la glucólisis.
● Ocurre en tres etapas principales=
⇨ Fase 1 : Obtención de Acetil-CoA
⇨ Fase 2: Ciclo del ácido cítrico ⇒ Es la degradación de Acetil-CoA hasta CO2 con
obtención de varios compuestos reducidos (NADH y FADH2). Este ciclo SOLO OCURRE
en condiciones aeróbicas a pesar de que en sí mismo no utiliza O2.
⇨ Fase 3: Fosforilación oxidativa⇒ Utilización de los compuestos reducidos en la
fosforilación oxidativa para obtener ATP (fase donde interviene el O2). Membrana
interna mitocondrial.
Ciclo del Ácido Cítrico
● No solo es un ciclo para obtener energía sino también sus intermediarios de 4, 5 y 6 C son
usados como compuestos para la síntesis de otras biomoléculas, por ello es una ruta
anfibólica (comprende pasos degradativos y biosintéticos).
● Se encuentra regulado finalmente en coordinación con otras rutas
● Su sentido metabólico es la obtención de e- de alta energía para poder producir ATP.
● Ocurre en la matriz mitocondrial
FASE 1 DE LA RESPIRACIÓN: ACETIL CoA DESDE PIRUVATO vía PDH
Para que se forme Acetil-CoA desde piruvato, actúa un complejo enzimático que se encuentra en
la matriz mitocondrial, denominado complejo de la Piruvato Deshidrogenasa (PDH). Luego ese
Acetil-CoA ingresa en el ciclo del ácido cítrico ¿qué se obtiene en este ciclo?
- 2 CO2
- 3 NADH
- 1 FADH2
- 1 GTP, compuesto que transporta energía.
El complejo PDH posee ciertas características=
1. Este complejo cataliza una descarboxilación oxidativa IRREVERSIBLE
2. Se obtiene un mol de CO2, un mol de Acetil CoA y uno de NADH
3. Utiliza la actividad de 3 enzimas (E1, E2 y E3) y 5 cofactores, provenientes de distintas
vitaminas. 2 de ellos son coenzimas y el resto grupos prostéticos (éstos están unidos
covalentemente a la proteína) =
- CoA-SH (Vit B5)
- TPP (Tiamina pirofosfato) (Vit B1)
- Lipoato (no proviene de ninguna Vit)
- FAD2+ (Vit B2)
- NAD+ (Vit B3) ⇒ Se obtiene NADH
Enzimas=
- piruvato deshidrogenasa (E1 )
- dihidrolipoil transacetilasa (E2 )
- dihidrolipoil deshidrogenasa (E3 )
Entre ellas se dan CANALIZACIONES DE SUSTRATO; es importante tener en cuenta que
la regulación de la actividad de una subunidad afecta a todo el complejo
NAD+
TPP
● En su estructura posee una anillo de tiazoilo donde se produce la formación de un
carbanión.
● Actúa como transportador de “grupos -CHO activados” (une alcoholes y los oxida a
aldehídos)
● Rompe generalmente uniones al lado de un grupo ceto. Ej.: actúa como coenzima de la
piruvato decarboxilasa en la fermentación alcohólica, produciendo desde piruvato
Acetaldehído, siendo que el piruvato tiene un grupo C=O en posición 2
Coenzima A (CoA-SH)
Transfiere grupos acilos⇒ Al
final te todo tiene un grupo
“amida” que conecta la parte
del Ácido Pantoténico y la
β-mercaptoetilamina, la cual
posee un grupo SH a partir
del cual forma TIOÉSTERES,
de manera que luego, cuando
reacciona con otros
compuestos, transfiere el
grupo acilo que conforma ese
tioéster.
Ej.: Si el Acetil-CoA reacciona
con otra cosa, se transfiere un
grupo acetilo, reciclándose
CoA.
Ácido lipoico
● Dentro de su estructura tiene un puente S-S de manera que lo podemos encontrar en su
forma oxidada (que es formando ese puente), o reducida (tioles) ⇒ En esta
interconversión entre el estado
reducido y el oxidado puede
participar en reacciones redox y
transferir o recibir electrones.
● A su vez, cuando está reducido
puede unir grupos acilo como la
Acetil-CoA, pudiendo transferir
grupos acilo.
● Siempre se encuentra unido
covalentemente a las enzimas, por
ejemplo a la E2 por el NH2 ε de
una Lys, no necesariamente en el
sitio activo.
FADH2-FAD
El FAD es un dinucleótido aceptor de H por dos N heterocíclicos, de manera que se reduce dando
lugar a FADH2, si recibe 2H+ y 2 e-
Enzima E1 (piruvato deshidrogenasa)
Es el componente piruvato deshidrogenasa ¿por qué? Posee TPP como cofactor y produce la
descarboxilación oxidativa, rompe vecino al ceto del C2 del piruvato para descarboxilar.
Enzima E2 (Dihidrolipoil transacetilasa)
Es el componente transacetilasa y tiene como cofactor a la lipoamida (lipoato).
Lo que tenía unido la TPP es transferido vía esta enzima y su cofactor al CoA para formar Acetil
CoA (reacción de transacetilación).
Enzima E3 (Dihidrolipoil deshidrogenasa)
Posee al FAD como cofactor.
● No existe un único componente E1, E2 o E3 en las células, sino que hay gran cantidad de
cada uno de ellos.
● El componente E1 se encuentra en la superficie del complejo debido que es el que capta
el piruvato desde la matriz mitocondrial, E2 es una comunicación entre E1 y E3 entonces
hay una mezcla entre E2 y E3 con tal que E2 esté en contacto con ambos componentes
enzimáticos.
● En humanos hay 60 copias E2, 30 de E1 y 6 de E3.
E2 → Tiene en su estructura un dominio de unión para estas enzimas (para E1 y para E3), en el
C-terminal posee la actividad aciltransferasa y luego tiene un brazo largo donde se une el ácido
lipoico al NH2 ε de una Lys ⇒ Ese brazo puede moverse de E1 a E2.
Las levaduras tienen un solo brazo, los mamíferos 2 y la E. Coli 3.
Mecanismo de acción del Complejo
Supongamos que lo amarilo de la imagen es E1, en verde E2 y en rosa E3.
● E1 tiene al TPP como cofactor, de manera que el piruvato al entrar en contacto se
descarboxila, y la TPP toma los carboxilos que quedaron como hidroxietil y se forma
hidroxietil tiamina pirofosfato.
● Este hidroxietilo es tomado por un ácido lipoico que se encuentra oxidado, por lo cual éste
se reduce y el OH se oxida a C=O ⇒ Se forma la Acetil lipoamida (lipolisina) reducida.
● Luego entra en función el CoA-SH que toma el grupo acilo y se forma Acetil-CoA y el ácido
lipoico queda reducido⇒ Para reciclarse debe reoxidarse, siendo ésta la función del
componente E3
● El componente E3, que tiene al FAD como cofactor, que se reduce a FADH2 y el ácido lipoico
se oxida para recomenzar el ciclo.
● A su vez, el FADH2 hay que oxidarlo nuevamente⇒ entra en juego el NAD+ (último
cofactor), se obtiene NADH + H+ y se recupera el FAD para que ocurra nuevamente la
reacción.
Reacción desde el punto de vista químico
1) Descarboxilación de piruvato a aldehído ⇒ PASO LIMITANTE DE LA REACCIÓN QUE
OCURRE EN E1= El Carbanión que se forma en la TPP ataca el C=O en posición 2 del
piruvato, dando como resultado una reacción de Adición nucleofílica en donde el C=O se
transforma en C-OH. Se produce un reordenamiento de electrones y resonancias tal que el
carboxilato del ex piruvato se desprende (descarboxilación), dejando un intermediario
enólico que se reordena para volver a tener el C=N del ciclo y dejar un -OH-CH3
proveniente del ataque al piruvato unido.
2) Oxidación del aldehído a ácido, reducción de lipoamida y formación de tioéster⇒ A partir
de un intermediario del compuesto anterior desprotonado que da lugar a un carbanión, se
produce una reacción redox en donde el H mencionado se transforma en C=O (oxidación)
y la Lipoamida se reduce, a la vez que ese C=O se transfiere a la misma como resto acetilo
para dar lugar a un tioéster de la lipoamida reducida (Acetil Lipoamida).
3) Formación de Acetil CoA⇒ Ya en E2 (Transesterificación), el grupo SH de la CoA-SH
ataca al C=O del tioéster y se lleva el grupo Acetilo, formando Acetil-CoA y dejando a la
LIPOAMIDA REDUCIDA.
4) Reoxidación de la coenzima lipoamida⇒ En E3, la Lipoamida reducida reacciona con el FAD
para dar FADH2 (el FAD se reduce y ella se reoxida)
5) Regeneración del FAD (coenzima) ⇒ En E3 también, el FADH2 se reoxida a partir de la
entrada en juego del NAD+ que se reduce a NADH + H+.
Es entonces luego de este proceso que se forma el Acetil CoA, el cual ENTRA AL CICLO DEL
ÁCIDO CÍTRICO
Regulación del complejo PDH
1) Modificación covalente vía
fosforilaciones-desfosforilaciones= Cuando
la enzima E1 es fosforilada por una quinasa
específica se inactiva y, por lo tanto, lo hace
todo en complejo ya que la primer reacción
con piruvato no puede ocurrir. Lo contrario
ocurre cuando una fosfatasa hidroliza ese Pi.
2) Efectores alostéricos = La relación de cc ATP/ADP, el NADH y el Acetil CoA implican todos
reguladores alostéricos del complejo de la PDH=
- Reguladores NEGATIVOS=
➔ ATP = Cuando se acumula, siendo que es producto de la fosforilación
oxidativa que ocurre luego del ciclo del ácido cítrico, esto quiere decir que ya
hay suficiente producto, por lo que no es necesario seguir transformando
piruvato en Acetil CoA
➔ Acetil CoA y NADH = Son los productos finales del Ciclo del ácido cítrico, de
manera que si aumenta su cc disminuye el ritmo de la vía que permite
obtener el compuesto que entra a Ciclo
- Reguladores POSITIVOS=
➔ ADP = Cuando aumenta su cc, quiere decir que hay poco ATP por encontrarse
hidrolizándose, por lo que se necesita aumentar su síntesis y para ello debe
ocurrir el pasaje de Piruvato a Acetil CoA por parte de la PDH para obtener
electrones en el Ciclo del Ácido Cítrico
FASE 2 DE LA RESPIRACIÓN: CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
Descripción general
1) El Acetil CoA ingresa y a partir de la acción de la enzima Citrato Sintasa se convierte en
Citrato
2) La enzima aconitasa hace que el citrato forme isocitrato
3) Por acción de la isocitrato deshidrogenasa se forma EL PRIMER CO2 por descarboxilación
(que no es ninguno de los C del Acetil CoA que entró, sino del del ciclo anterior) y
α-cetoglutarato. En este paso se obtiene NADH.
4) Por el complejo de la α-cetoglutarato deshidrogenasa se forma otro CO2 (que,
nuevamente, no es ninguno de los C del Acetil CoA que entró), Succinil CoA. En este paso
se obtiene NADH.
5) El Succinil CoA pasa a formar Succinato a partir de la Succinil CoA sintasa ⇒ ÚNICO PASO
EN DONDE SE PRODUCE ENERGÍA (ATP o GTP)
6) Por acción de la Succinato Deshidrogenasa se forma Fumarato. Se obtiene FADH2
7) El Fumarato pasa a formar Malato por una enzima Fumarasa
8) El Malato pasa a Oxalacetato por la acción de la Malato Deshidrogenasa. En este paso se
obtiene NADH.
Algunas cuestiones:
● En cada descarboxilación y en el paso de acción de la Malato Deshidrogenasa se obtiene
NADH, y en el pasaje de Succinato a Fumarato se obtiene FADH2
● Los C que entran en el Ciclo X por entrada del Acetil CoA (CH3-C=O) se eliminan recién
en el ciclo siguiente ya que en el que entran son incorporados y quedan como
Oxaloacetato, que reacciona con un nuevo Acetil CoA para formar Citrato en el paso 1
● El oxalacetato NO se obtiene como producto del ciclo del ácido cítrico, si se vuelve a
formar para que el ciclo continúe.
● Si cualquiera de los intermediarios son tomados por la célula para biosíntesis, debe
haber sí o sí reacciones que abastezcan al ciclo en algún punto, y éstas son
denominadas reacciones anapleróticas. Un ejemplo de ellas es el pasaje a Oxalacetato
de Piruvato en la Gluconeogénesis
Paso por paso
1- Citrato sintasa (Acetil CoA + Oxalacetato ⇒ Citrato)
● Es una reacción IRREVERSIBLE⇒ PASO LIMITANTE DE LA VELOCIDAD DEL CICLO DE
KREBS
● Está regulada por disponibilidad de sustrato (la actividad de la enzima depende de la cc de
oxaloacetato) e inhibición por producto
● Se produce la unión del Acetil CoA con el Oxaloacetato por el C no carbonílico del primero,
y luego se hidroliza el grupo proveniente de la coenzima.
● La enzima es un homodímero que une primero al oxalacetato produciendo un cambio en la
conformación del dímero para que luego entre en acción el Acetil-CoA.
● El C no carbonílico del Acetil CoA (C α) es desprotonado (vía catálisis básica) y ataca al
C=O ceto del oxaloacetato en una reacción de adición nucleofílica de tipo condensación.
Mecanismo=
1) Entra el Oxaloacetato, hay cambio conformacional y entra el Acetil CoA. Se producen
transferencias electrónicas por acción de los aa importantes del Sitio Activo⇒ Lo primero
que se forma en las transferencias electrónicas es el citril CoA (intermediario)
2) La enzima hidroliza el CoA del Citril CoA, dando lugar al Citrato ⇒ Todo esto ocurre así
porque la enzima es específica para hidrolizar citril CoA, NO ACETIL CoA.
2- La aconitasa (Citrato ⇒ Isocitrato)
● Cataliza primero una deshidratación y luego una hidratación pasando por el intermediario
cis-aconitato ¿con que fin? La deshidratación permite generar un alqueno, al cual se lo
hidrata de manera que el OH en lugar de quedar en la posición 3 (donde está en el citrato)
queda en la 4.
● Reacción IRREVERSIBLE.
● El citrato se ubica DE UNA ÚNICA MANERA (la aconitasa es capaz de diferenciar entre los
dos grupos carbonilos del citrato uniéndolo por tres puntos), que es aquella que deja el H
que va a ser atacado por un residuo básico del sitio activo de la enzima, así como la
complejación del O del OH con el Fe de forma que el OH mejora como grupo saliente para
desprenderse del C y darse la eliminación.
3- La isocitrato deshidrogenasa (Isocitrato ⇒ α-cetoglutarato)
● Determinante de la velocidad del ciclo, generadora del primer portador de electrones
● Tiene al NAD(P)+ o NAD+ como cofactor (dependiendo de si es la isozima citosólica o la
mitocondrial, respectivamente)
● Pasos:
1. Redox: produce NADH o NADPH
2. Descarboxilación
3. Reordenamiento electrónico
➔ En el primer paso, se produce la oxidación del OH del C4 a C=O, a raíz de lo cual se
produce NADH o NADPH debido a ser el NAD+ o NADP+ coenzimas. Se forma un
compuesto cíclico por interacción de O con Mn (oxalsuccinato).
➔ En el segundo paso, se da la descarboxilación del COO- que se encontraba undo al
C3 y se forma un compuesto que tiene una especie de “enoléter”
➔ En el último paso, en enol éter tautomeriza para dar C=O en posición 4, y por
reordenamientos electrónicos el Mg2+ ⇒ Formación de ⍺-cetoglutarato.
● Reacción IRREVERSIBLE.
4- Complejo de la ⍺-cetoglutarato deshidrogenasa (α-cetoglutarato ⇒ Succinil CoA)
● Es muy similar a la PDH= Tiene 3 componentes enzimáticos y 5 cofactores, da una
descarboxilación oxidativa IRREVERSIBLE.
● En este paso se obtiene NADH y CO2.
● Los componentes E1, E2 y E3 pueden ser parecidos a los de la piruvato deshidrogenasa
aunque algo distintos debido a ser diferentes los sustratos:
- E1 reconoce ⍺-cetoglutarato
- E2 reconoce los que se forma luego de la descarboxilación
- E3 regenera al ácido lipoico oxidado ⇒ Es igual al E3 de la PDH
5- La succinil CoA sintetasa (Succinil CoA ⇒ Succinato)
● En este paso se obtiene GTP o ATP
(según la isoenzima) y se libera el CoA⇒
FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO
dado el mecanismo.
● Asimismo, el GTP puede cederle a ADP un Pi
para formar ATP vía la enzima nucleósido
difosfato quinasa
● Reacción REVERSIBLE
● Única reacción donde se obtiene un compuesto de alta
energía
Mecanismo:
1) Antes de entrar al sitio activo, el Succinil CoA hidroliza el
CoA y en ese lugar se une Pi ⇒ Succinil Pi
2) El Succinil Pi entra al sitio activo de la enzima, en donde ese
Pi es cedido a la His del sitio activo (un centro nucleofílico
de la His ataca al fosfato y se rompe la unión entre éste y el
O del COO) ⇒ Se libera succinato
3) La enzima es la encargada de pasar a formar GTP
cediendo el Pi al GDP y recuperando la forma inicial del sitio
activo.
6- Succinato deshidrogenasa (Succinato ⇒ Fumarato)
- Por acción de esta enzima, el succinato pasa a fumarato y se obtiene FADH2. REVERSIBLE.
- Deshidrogenación ⇒ Eliminación para pasar de alcano a alqueno
- Flavoproteína ⇒ Unida a la membrana mitocondrial interna (eucariotas) o a la plasmática
(procariotas)
- Ferrosulfoproteina con tres centros hierro-azufre diferentes.
- FAD+ unido covalentemente: los electrones obtenidos pasan directamente a la cadena
(complejo II de la cadena de transporte de electrones).
- Reacción estereoespecífica: solo se forma el isómero trans (fumarato) y no el cis (maleato)
- Reacción cercana al equilibrio
7- Fumarasa (Fumarato ⇒ L-Malato)
● De fumarato pasamos a formar
L-malato. La enzima cataliza elproceso hacia ambos lados
● Tiene como sustrato al L-malato o,
hacia el otro lado, al fumarato, y NO
D-malato o maleato.
● REVERSIBLE
8- La L- malato deshidrogenasa (L-Malato ⇒ Oxaloacetato)
De L-Malato pasamos por acción de la L-malato deshidrogenasa a formar oxalacetato, este es el
último paso donde se obtiene un compuesto reducido (NADH+).
Reacción IRREVERSIBLE ya que el oxalacetato se encuentra en baja cc en la matriz mitocondrial,
de manera que, una vez formado, vuelve a entrar en el ciclo.
Resumen hemirreacciones y reacción global:
⇨ Paso 1: Formación de enlace C-C entre acetato (2C) y oxaloacetato (4C) para formar citrato
(6C)
⇨ Paso 2: Isomerización via deshidratación/rehidratación
⇨ Pasos 3–4: Descarboxilaciones oxidativas para dar 2 NADH y 2 CO2
⇨ Paso 5: Fosforilación a nivel de sustrato para dar GTP
⇨ Paso 6: Deshidrogenación para dar FADH2
⇨ Paso 7: Hidratación
⇨ Paso 8: Deshidrogenación para dar NADH
Por cada Acetil CoA que entra en el ciclo=
1) Se liberan dos moléculas de CO2 (no los del
Acetil-CoA)
2) Se obtienen 3 moléculas de NADH y una molécula de
FADH2
3) Se fosforila una molécula de GDP (o ADP)
4) Se regenera la molécula aceptora inicial (oxalacetato)
Solo se genera un ATP (GTP) por vuelta pero los pasos oxidativos generan un gran flujo de
electrones hacia la cadena respiratoria vía NADH y FADH2, obteniéndose un gran número de ATP
FASE 3 DE LA RESPIRACIÓN: FOSFORILACIÓN OXIDATIVA ⇒ Teórico 13
RENDIMIENTO DE LA OXIDACIÓN AERÓBICA DE LA GLUCOSA
● Vamos de Glucosa ⇒ CO2
● Por cada NADH que se obtiene dentro de la mitocondria, se obtienen 2,5 moléculas de ATP.
Si el NADH se obtiene en el citosol, depende de cómo entre a la mitocondria (de qué
lanzadera use) se obtienen 1,5 o 2,5 moles de ATP
● Por cada molécula de FADH2 se obtienen 1,5 moléculas de ATP
SI nos preguntaran qué rendimiento obtenemos de la oxidación de sacarosa, tendríamos que
contar lo que viene de la glucosa y de la fructosa, según el proceso que ésta siga para meterse en
la glucólisis
CICLO COMO VÍA ANFIBÓLICA
En organismos aeróbicos el ciclo de Krebs funciona como una ruta anfibólica, es decir, sirve tanto
para procesos anabólicos como catabólicos. Aparte de la oxidación de glúcidos, AG y aa,
proporciona precursores de varias vías biosintéticas=
- Biosíntesis de aminoácidos y nucleótidos=
➔ ⍺-cetoglutarato se utiliza para sintetizar Glutamato por aminación reductiva o
transaminación con alanina. A su vez, el Glutamato puede llevar a la obtención de
Glutamina y de purinas.
➔ Oxalacetato ⇒ Aspartato por transaminación con Alanina. De Aspartato se puede
obtener Asparagina y de allí pirimidinas
➔ Oxalacetato ⇒ Piruvato ⇒ algunos aa
- Succinil-CoA es un intermediario de la síntesis del anillo de porfirina de los grupos hemo,
que actúan como transportadores de O2 y transportadores de e-.
- Biosíntesis de lípidos=
➔ El citrato puede utilizarse como precursor para generar AG y esteroles debido a que
sale de la membran mitocondrial interna y luego es degradado a Acetil CoA,
necesario para tal síntesis en el citosol
- Biosíntesis de glucosa=
➔ Oxalacetato que pasa a fosfoenolpiruvato funciona como precursor para la síntesis
de glucosa a partir de la gluconeogénesis
En base a lo dicho cabe aclarar que el ciclo NO SE FRENA en condiciones aeróbicas, entonces si
cualquiera de sus intermediarios son utilizados, el ciclo debe estar abastecido por las rutas
anapleróticas, las cuales implican=
● La obtención de Malato desde Piruvato por acción de la Enzima Málica
● La obtención del Oxaloacetato por carboxilación del piruvato vía Piruvato Carboxilasa, o
también puede provenir desde PEP por acción de la PEPCK o PEPcarboxilasa.
PASO MÁS IMPORTANTE: Piruvato + CO2 → oxalacetato catalizado por la piruvato carboxilasa
Enzima piruvato carboxilasa⇒ es un tetrámero de 4 subunidades, cada una tiene unido
covalentemente biotina (grupo prostético de la enzima) a través de una Lys presente en el sitio
activo.
Cada biotina pone en contacto 2 sitios activos diferenciales de cada sitio activo (denominados
sitio catalítico 1 y 2).
La enzima está prácticamente inactiva en ausencia de Acetil-CoA, regulador alostérico positivo.
¿Cómo es el proceso de carboxilación?
1) El HCO3- en la matriz mitocondrial (formado a partir de CO2 que proviene del ciclo de
Krebs + H2O) reacciona con ATP, dando lugar a ADP + un intermediario que se
descarboxila (libera CO2 + Pi). HAY GASTO DE ATP POR ESTE MOTIVO
2) El CO2 se une a la biotina y forma carboxibiotina en el sitio activo 1
3) La biotina (transportadora de CO2 activado) transfiere el CO2 al otro sitio (sitio 2)
4) Enra el piruvato en el sitio activo 2, reacciona con la biotina formándose enol piruvato
5) El enol piruvato tautomeriza para dar un carbanión enolato, el cual ataca al C del CO2,
carboxilándose ⇒ oxalacetato
Enzima PEP carboxilasa
Es activada por el intermediario Fru 1,6 bisP, que se acumula cuando el ciclo de Krebs opera de
manera lenta procesando el piruvato generado de la glucólisis. Cataliza la reacción PEP →
oxalacetato.
Cofactores que forman largos brazos flexibles
Dentro de estos encontramos a la biotina, lipoato y
pantotenato.
Los 3 entran a las células mediante el mismo
transportador, se unen de manera covalente a los
sitios activos de distintas enzimas proporcionando
una vía de transporte de los intermediarios de
reacción de un sitio activo a otro dentro de un
complejo enzimático sin disociarse del mismo.
REGULACIÓN DEL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
Se regula en las etapas tempranas del ciclo=
⇨ Etapa 1, catalizada por la citrato sintasa
⇨ Etapa 3, catalizada por la isocitrato deshidrogenasa (determinante del ciclo)
⇨ Etapa 4, catalizada por la α-cetoglutarato deshidrogenasa
Es un dato interesante notar que el ATP es un regulador negativo de los tres pasos, además del
de la PDH
3 factores gobiernan la vel. del ciclo =
● Disponibilidad de sustratos,
● Inhibición por los productos acumulados
● Inhibición alostérica de las enzimas tempranas del ciclo.
Regulación de la piruvato deshidrogenasa (previa al ciclo) ⇒ Desarrollado en pág 8
Se regula por efectos alostéricos (AMP, Ca2+, CoA y NAD+ como + ; ATP, Acetil-CoA, NADH y AG
como - ) y por modificación covalente.
Se encuentra regulada por fosforilación ⇒ Cuando el complejo esté fosforilado la enzima será
inactiva debido a que habrá mucho ATP, y, cuando una fosfatasa hidrolice ese fosfato estará
activa. Reguladores=
● Reguladores positivos: ADP, AMP, CoA y NAD+
● Reguladores negativos: ATP, Acetil-CoA y NADH
ACTIVADORES INHIBIDORES
1 - Citrato sintasa ● ADP
● AMP
● NAD+
● ATP
● NADH
● Succinil CoA
● Citrato
2 - Isocitrato
deshidrogenasa
● ADP
● AMP
● NAD+
● Ca2+
● ATP
● NADH
4 - ⍺-cetoglutarato
deshidrogenasa
● NAD+
● Ca2+
● ATP
● NADH
● succinil CoA
Mecanismo regulador general=
– Activado por disponibilidad de sustrato
– Inhibido por la acumulación de producto
– Los productos generales de la vía son NADH y ATP:
• afectan todas las enzimas reguladas en el ciclo, inhibiendo
• activadores: NAD + y AMP
Video integrador de regulación de la Glucólisis y la Respiración Celular (hacer click):
REGULACIÓN de la GLUCÓLISIS y la RESPIRACIÓN CELULAR - YouTube
CICLO DEL GLIOXILATO
Los vertebrados no pueden convertir el acetato (ácidos grasos o
aminoácidos) en glúcidos (gluconeogénesis), pero esto sí puede
ocurrir en organismos no vertebrados, plantas y algunos
microorganismos. Ocurre en los glioxisomas.
El ciclo de glioxilato produce energía y convierte acetato (Ac-CoA)
en succinato u otro intermediario de 4 átomos de C del ciclo del
ácido cítrico.
¿Cómo es el proceso?
1) Acetil CoA se combina con oxalacetato para dar vía la
citrato sintasa ⇒ Citrato (igual que en el de Krebs)
2) De Citrato ⇒ Isocitrato vía la aconitasa, igual que en el de
Krebs.
3) Por acción de la Isocitrato Liasa de Isocitrato ⇒ Succinato
(que se libera) + Glioxilato
4) Glioxilato + OTRO Acetil CoA ⇒ Malato vía acción de la Malato sintasa
https://www.youtube.com/watch?v=kiflNhR1GWw5) Malato + NAD+ ⇒ Oxaloacetato + NADH + H+ vía la malato deshidrogenasa
Cada vuelta de este ciclo consume 2 Ac-CoA, 1 NAD+ y produce succinato y NADH=
2Ac-CoA + NAD+ + 2H2O → succinato + 2CoA + NADH + H+
En este ciclo sí se genera un compuesto de 4 átomos de carbono⇒ Se libera algo que puede
utilizarse para formar glucosa o puede entrar al ciclo del ácido cítrico para abastecer al mismo.
Los glioxisomas se encuentran en las semillas en germinación cerca de las mitocondrias ⇒
Cuando la semilla germina, requiere de
celulosa, para lo cual tiene alta cc de lípidos.
1) Los lípidos (AG) pasan al glioxisoma,
pasa a formar Acetil CoA
2) El Acetil CoA entra en el ciclo del
glioxilato dando grandes cantidades de
succinato
3) El succinato sale del glioxisoma hacia la
mitocondria abasteciendo el ciclo del
ácido cítrico
4) El malato que sale del ciclo del ácido
cítrico puede salir de la mitocondria para
formar oxalacetato en el citosol y éste
por gluconeogénesis pasa a formar
hexosas e HdeC que la planta necesite
para germinar.