Diapositiva 1

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CICLO DE KREBS. Sucesión de reacciones químicas
que ocurren dentro de la célula, mediante las
cuales se realiza la descomposición final de las
moléculas de los alimentos y en las que se
producen dióxido de carbono, agua y energía.
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Proceso que se lleva a cabo por la acción de 8
enzimas también conocido como ciclo de los
ácidos tricarboxílicos.
Ocurre en todos los animales
PLANTAS SUPERIORES
BACTERIAS
TIENE LUGAR EN UN ORGANULO MEMBRANOSO
MITOCONDRIA
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1.- Los alimentos, antes de poder entrar a este
ciclo deben descomponerse en pequeñas unidades
llamadas grupos acetilo
Cada grupo acetilo (CH3CO) contiene sólo dos
átomos de carbono, junto con hidrógeno y oxígeno.
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Transformación del piruvato en Acetil-CoA
Los grupos acetilo entran en el ciclo en forma de
acetil-CoA
Las dos moléculas de piruvato resultantes de la
glucolisis se convierte en acetil coenzima A
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El piruvato sufre una descarboxilación (pérdida
de un grupo CO2) oxidativa (perdida de e).
El piruvato (3 atom. De C) queda convertido en
ácido acético (2 atom. de C).
En este proceso se une una molécula de coenzima
A, formándose una molécula de Acetil-CoA.
La reacción está catalizada por un complejo
enzimático Piruvato deshidrogenasa de la matriz
mitocondrial. Los electrones que se liberan son
recogidos por NAD y forman poder reductor
(NADHH)
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COENZIMA A
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CICLO DE LOS ACIDOS TRICARBOXILICOS
Se utilizan las grasas, proteínas y los
carbohidratos como sustrato energético
GLUCOSA O2 -------gt ENERGIA CO2 H2O
(6) GRASA O2 -------gt ENERGIA CO2 H2O
(7) PROTEINAS O2 -------gt ENERGIA CO2 H2O
(8)
En el ciclo, sólo se destruyen los grupos
acetilo Tanto las ocho enzimas que llevan a cabo
las diferentes reacciones, como los compuestos
intermedios sobre los que actúan, pueden volver a
utilizarse una y otra vez. Muchos de los
compuestos intermedios que se producen en el
ciclo se usan también como materiales de
construcción para la síntesis de
biomoléculas. Es anfibolico )
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4.- El ciclo de los ácidos tricarboxílicos o de
Krebs

• El ciclo fue propuesto por Hans Krebs en 1937.

• Es la vía de oxidación de la mayor parte de
  carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos
• y genera numerosos metabolitos intermediarios de
  otras rutas metabólicas

• Es, por lo tanto, un ciclo anfibólico, es decir,
  opera catabólica y anabólicamente.

• Una visión general del ciclo del ácido cítrico
  nos muestra una secuencia de reacciones
• que

• Oxidan el grupo acetilo del acetil-CoA a dos
  moléculas de dióxido de carbono

de forma que se conserva la energía libre
producida, utilizándola en la síntesis de ATP
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Oxidación?

• La oxidación de la glucosa para producir co2
  dentro de la célula no ocurre en una sola
  reacción  sino que ocurre a través de una
  secuencia de reacciones que se agrupan en cuatro
  fases
•  

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• 1.- Glucólisis
• 2.- Formación del acetil coenzima a.
• 3.-Ciclo de krebs
• 4.-Sistema de transporte de electrones a través
  de la cadena respiratoria.

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• Durante estas  fases se llevan acabo dos
  fenómenos importantes, al mismo tiempo que se
  degrada la glucosa (que se rompen sus, se libera
  energía, que se aprovecha para sintetizar atp,.

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• 1.- transferencia de energía. es un paso de
  energía de una molécula  a  otra debido a
  reacciones  de oxidación la importancia de este
  mecanismo es que esas transferencias  se crean
  enlaces de alta energía (-) como son los enlaces
  de fosfato del atp

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• Las ocho enzimas del ciclo catalizan una serie de
  reacciones que

oxidan un grupo acetilo a dos moléculas de
dióxido de carbono, con la generación de tres
moléculas de NADH, una de FADH2 y una de GTP
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CICLO DE LOS ACIDOS TRICARBOXILICOS
Se utilizan las grasas, proteínas y los
carbohidratos como sustrato energético
GLUCOSA O2 -------gt ENERGIA CO2 H2O
(6) GRASA O2 -------gt ENERGIA CO2 H2O
(7) PROTEINAS O2 -------gt ENERGIA CO2 H2O
(8)
En el ciclo, sólo se destruyen los grupos
acetilo Tanto las ocho enzimas que llevan a cabo
las diferentes reacciones, como los compuestos
intermedios sobre los que actúan, pueden volver a
utilizarse una y otra vez. Muchos de los
compuestos intermedios que se producen en el
ciclo se usan también como materiales de
construcción para la síntesis de biomoléculas.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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• 1. La citrato sintasa cataliza la condensación
  entre acetil-CoA y oxalacetato para rendir
• citrato, que da nombre al ciclo.

2. Las dos etapas siguientes conllevan la
transformación del citrato en un isómero más
fácilmente oxidable. Para ello, la aconitasa
convierte el citrato en isocitrato mediante una
deshidratación, produciéndose cis-aconitato unido
al enzima, seguida de una hidratación. Así, el
grupo hidroxilo del citrato es transferido a un
átomo de carbono adyacente.
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• 3. La isocitrato deshidrogenasa oxida el
  isocitrato a oxalosuccinato, con la oxidación
• acoplada de NAD a NADH. Posteriormente, el
  oxalosuccinato es descarboxilado,
• rindiendo a-cetoglutarato. Esta es la primera
  etapa en la que la oxidación se acopla a la
• producción de NADH, y también la primera en la
  que se genera dióxido de carbono.

4. El complejo enzimático a-cetoglutarato
deshidrogenasa descarboxila oxidativamente el
a-cetoglutarato a succinil-CoA. Esta reacción
conlleva la reducción de una segunda molécula de
NAD a NADH y la generación de una segunda
molécula de dióxido de carbono. Hasta aquí ya se
han producido dos moléculas de dióxido de
carbono, por lo que se ha completado la
oxidación neta del grupo acetilo. Hay que
resaltar que no son los átomos del grupo acetilo
entrante los que han sido oxidados
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• 5. La succinil-CoA sintetasa convierte el
  succinil-CoA en succinato. La energía libre
• de la reacción se conserva aquí por la formación
  de GTP, a partir de GDP y Pi.

guanosina trifosfato (GTP) Guanosina difosfato
(GDP) Guanosina de monofosfato (GMP)
-El enlace ricoenergéticodel succinil-CoAes
aprovechado para generar GTP

• 6. Las reacciones restantes suponen la
  preparación de otra vuelta del ciclo, y para ello
  
• completan la oxidación de succinato a oxalacetato
  gracias a la succinato deshidrogenasa
• la cuál cataliza la oxidación del enlace
  sencillo situado en el centro de la molécula de
• succinato a un doble enlace trans, dando lugar a
  fumarato con la reducción simultánea
• de FAD a FADH2.

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7. La fumarasa cataliza después la hidratación
del doble enlace del fumarato para rendir malato

• 8. Finalmente, la enzima malato deshidrogenasa
  regenera el oxalacetato, oxidando el
• grupo alcohol secundario del malato a la
  correspondiente cetona, con la reducción de
• una tercera molécula de NAD a NADH.

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1 NADH 3 ATP 1FADH2 2 ATP 1 GTP ATP
La oxidación de un acetilo (2CO2) por cada vuelta
del ciclo, genera3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP (o ATP)
Las moléculas  de NADH y FADH2 son oxidadas en la
cadena de transporte de electrones con la
formación de ATP en la fosforilación oxidativa
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La deshidrogenación enzimática rinde
4 pares de átomos de hidrógeno
3 pares que se emplearon en reducir el NAD 1 par
para reducir el FAD
Los cuatro pares de átomos de hidrógeno son
transformados en Iones H
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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La oxidación completa de los grupos acetilo sigue
entonces la siguiente estequiometría

• 3NAD FAD GDP acetil-CoA Pi H2O ? 3NADH
  FADH2 GTP CoA 2CO2

La oxidación de un acetilo (2CO2) por cada vuelta
del ciclo, genera3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP (o ATP)
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Naturaleza anfibólica del ciclo
Participa tanto en el catabolismo como en el
anabolismo
Algunos de los intermediarios que se producen en
el ciclo se usan también como materiales de
construcción para la síntesis de biomoléculas.
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1.- Alfa cetoglutarato y oxalacetato son
precursores de aminoácidos 2.- Citrato actua en
la biosíntesis de los ácidos grasos 3.- Succinil
CoA actua en la biosíntesis del grupo Hemo
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Como se reponen?
Los intermediarios que se eliminan del ciclo para
ser utilizados con fines anabólicos, son
repuestos mediante las reacciones anapleróticas o
de relleno
REACCIONES ANAPLERÓTICASO DE RELLENO SERIE DE
REACCIONES ENZIMÁTICAS O VIAS PARA RELLENAR EL
POOL DE LOS INTERMEDIARIOS METABÓLICOS DEL CICLO.

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REACCIONES ANAPLERÓTICAS
Hay cuatro reacciones clasificadas como
anapleróticas
Tres de éstas van a regenerar el oxalacetato Una
al Malato
La piruvato carboxilasa en una enzima alostérico,
anaplerótica
Cuando se acumula Acetil CoA estimula reacciòn de
la piruvato carboxilasa, para producir mas
oxalacetato permitiendo que el ciclo oxide mas
Acetil CoA
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Formación de oxalacetato a partir de piruvato

• 1- La reacción se produce en dos etapas

1.- E-Biotina ATP CO2 H2O ? E-carboxibiotina
ADPPi 2.- E-carboxibiotina Piruvato ?
E-biotina Oxalacetato
Piruvato CO2 H2O ATP oxalacetato ADP
Pi
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REACCIONES ANAPLERÓTICAS
Se activa cuando se acumula Acetil CoA
En este caso, la Acetil CoA actúa como un
modulador positivo.
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(No Transcript)
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Otra reacción dentro del ciclo

• Reacción Cataplerótica drenaje de los
  intermediarios acumulados para regular el ciclo.

Ciertas condiciones fisiológicas se acumulan
intermediarios de 4 y 5 carbonos en el ciclo.
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En el catabolismo de los aa, los intermediarios
de cuatro y cinco carbonos que entran al ciclo no
pueden ser oxidados por completo y se deben de
eliminar mediante CATAPLEROSIS
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Cuando hay acumulación, el cataplerorismo actúa,
utilizando vías cetogénicas o glucogénicas para
finalizar la oxidación de los aa
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Fig. 2.   The role of anaplerosis and
cataplerosis in the metabolism of glutamine by
the small intestine. The entry of glutamine into
the cycle (anaplerosis) is balanced by its
removal (cataplerosis) as malate. The malate is
subsequently converted to oxaloacetate (OAA) and
then to PEP via PEPCK. The PEP can then be
converted to pyruvate by pyruvate kinase for
entry into the TCA cycle as acetyl-CoA
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Enzimas catapleróticas
1.- Deshidrogenasa de glutamato 2.- Transferasa
aspártica 3.- Liasa cítrica 4. Carboxinasa de
fosfoenolpiruvato
cataplerosis Extracción de la acumulación de
intermediarios
Anaplerosis reemplazo de intermediarios para el
buen funcionamiento del ciclo/
Equilibrio la incorporación y la extracción de
intermediarios para varios procesos metabólicos
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Como se regula el ciclo?
Se controla en varios niveles por mecanismo de
regulación alostérico
Hay 3 enzimas que reglan el ciclo
1.- Citrato cintasa 2.- Isocitrato
deshodrogenasa 3.- alfacetoglutarato
deshidrogenasa
Las enzimas alostéricas pueden activarse o
inhibirse por intermediarios que participan en la
misma ruta
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En las rutas catabólicas, el ATP, ADP y AMP, son
importantes efectores alostéricos
el ATP señaliza suficiencia energética,
AMP y ADP tienen un efecto contrario. El AMP se
denomina como señal universal del hambre,
activando alostéricamente el catabolismo de las
mayores sustancias de reserva, tales como el
glucógeno o las grasas.
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Citrato Sintasa
El ciclo se detiene si la concentración de ATP es
alta. El NADH, Succinyl CoA y citrato son tambien
inhibidores de esta enzima
El ADP es el activador alostérico de la citrato
cintasa
Si se acumula NADH en la mitocondria el ciclo se
detiene, hasta que la cadena de transporte haya
regenerado NAD
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Isocitrato deshidrogenasa
Está inhibida por niveles altos de ATP activado
por ADP y Ca.
el Ca2 se incrementa durante la contracción
muscular y en situaciones demandantes de ATP
activa a la enzima
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Alfacetoglutarato Deshidrogenasa
Inhibida por succinyl CoA, NADH (ambos son
productos regulados por la carga
energética) Activada por Ca
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Transporte de Electrones Cuatro Complejos
Enzimáticos
Complejo I NADH Deshidrogenasa Complejo II
Succinato Deshidrogenasa Ubiquinona Acepta
electrones del complejo I y II Complejo III
citocromo bc1 Complejo IV Citocromo c
oxidasa Citocromo c Se encuentra en el espacio
intermembranal
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4
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El transporte de electrones
Constituye 4 complejos enzimáticos
Complejo I El "complejo I" o NADH deshidrogenasa
oxidoreductasa Contiene FMN (flavin
mononucleótido) y Fe-S (Proteínas ferrosulfuradas)
Capta los electrones del NADH y los transfiere a
la Coenzima Q o Ubiquinona
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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El transporte de electrones
Constituye 4 complejos enzimático y una coenzima
(Ubiquinona)
Complejo II Succinato deshidrogenasa Grupos
prostéticos al FAD y Fe-S (proteínas
ferrosulfuradas)
Este complejo dona electrones a la ubiquinona
desde el succinato y los transfiere vía FADH2 a
la ubiquinona
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(No Transcript)
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Coenzima Q Acepta los e del complejo I y II y
los transfiere al complejo III
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(No Transcript)
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El transporte de electrones
Constituye 4 complejos enzimático y una coenzima
Complejo III Citocromo bc1 Grupo prostético
Grupo Hemo y Fe_S
Obtiene los electrones desde la coenzima Q (QH2)
y se los transfiere a dos moléculas de citocromo
b y c
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(No Transcript)
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El transporte de electrones
Constituye 4 complejos enzimático y una coenzima
Complejo IV Citocromo c Oxidasa Grupo Hemo y Cu
Los electrones del citocromo C se transfieren al
citocromo a y a3 para finalmente transferir los
electrones al oxígeno y producir agua
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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1.- En la membrana de las crestas mitocondriales
se va a realizar un transporte de electrones
desde el NADH o el FADH2 hasta el oxígeno. 2.-
Este transporte de electrones va a generar un
transporte de protones por parte de los complejos
I III y IV desde la matriz hacia el espacio
intermembrana. 3.- Cada complejo será capaz de
bombear dos protones. 4.- La salida de estos
protones a través de las ATPasas servirá para
sintetizar ATP, 1 ATP por cada dos protones
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Inhibidores
Bloquean a transportadores específicos de la
cadena de transporte
Sustancia vegetal toxica, usada como insecticida
Compuesto químico aislado del Streptomyces
(bacteria gram positiva)
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TIPOS DE AGENTES DE AFECTAN A LA FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA
Agentes desacoplantes 2,4 dinitrofenol,
Dicumarol, fenilhidrazona de cianuro,
Salicilanilidas, Arseniato Inhibidores de la
formación de ATP Oligomicina Rutamicina Aurovertin
a Trietiltina Ionóferos (transportadores de
catioenes) Valinomicina Gramicidina Nonactina Nig
ericina