T.16 CICLO DE KREBS 1.-RESPIRACIÓN CELULAR RESPIRACIÓN CELULAR: procesos moleculares mediante los que la célula consume O2 y produce CO2. El piruvato formado en la glucólisis, se oxida a H 20 y CO2. 3 fases principales: 1º) Oxidación a acetil-CoA: de los ác. Grasos, glucosa (piruvato) y aminoácidos. 2º) Ciclo del ác. Cítrico o de Krebs: el acetil-CoA se oxida hasta CO2. La energía liberada se almacena en coenzimas reducidos NADH, FADH2. 3º) Cadena respiratoria: los coenzimas reducidos transfieren sus electrones a una cadena transportadora de electrones hasta el O2 (aceptor final). Se libera energía: forma ATP en la fosforilación oxidativa. 2.-PRODUCCIÓN DE ACETATO -Los esqueletos carbonados de azúcares y ác. Grasos son degradados a acetil-CoA. -El piruvato es oxidado a acetil-CoA y CO2 por el complejo piruvato deshidrogenasa. En la mitocondria –en eucariotas- y citosol –en procariotas-. -Esta reacción reduce un NADH (que irá a la cadena respiratoria). COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA (PDH) 3 enzimas: 1) Piruvato deshidrogenasa (E1): descarboxilación (eliminación de CO2) del piruvato 2) Dihidrolipoil transacetilasa (E2): los 2 C se unen y los e- son recogidos por uno de los grupos tiol y son cedidos a E3. 3) Dihidrolipoil deshidrogenasa (E3): Los e- pasan al FADH2 y de este al NADH. El grupo acetato es cedido al Co-A y se libera en forma de acetil-CoA. 5 coenzimas: 1) TPP: pirofosfato de tiamina 2) FAD: dinucleótido de flavina y adenina 3) CoA: coenzima A. Contiene pantotenato y un grupo tiol (-SH), que es transportador de grupos acilo. Los grupos acilo unidos al grupo tiol forman tioesteres. 4) NAD: dinucleótido de nicotinamida y adenina. 5) Lipoato. 4 vitaminas: 1) Tiamina: en el TPP. 2) Riboflavina: en el FAD 3) Niacina nicotinamida: en el NAD. 4) Pantotenato: en el coenzima A. Mecanismo: 1º) Descarboxilación: El piruvato reacciona con el TPP unido a la piruvato deshidrogenasa (E1). 2º) Se transfieren 2 e- y el grupo acetilo desde el TPP hasta la hidrolipoil transacetilasa (E2), formándose el tioéster de acetilo. 3º) Transesterificación: el grupo tiol (-SH) del CoA sustituye el grupo tiol de E2 para obtener acetil-CoA. 4º) La dihidrolipoil deshidrogenasa (E3) promueve la reducción del FAD de E3, oxidando la E2 reducida. 5º) El FADH2 reducido de E3 reduce al NADH, oxidándose. 2.-REACCIONES DEL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO -Ciclo del ác. Cítrico: proceso de oxidación del acetil-CoA. -2 reacciones de descarboxilación oxidativa y 2 reacciones de oxidación. -Se producen 3 NADH, 1 FADH2 y 1 GTP (ATP) –fosforilación a nivel de sustrato8 reacciones: 1º) Acetil-CoA + oxalacetato --- citrato: citrato sintasa. 2º) Citrato --- isocitrato: isomerasa. 3º) Isocitrato --- α-cetoglutarato + CO2 + NADH: isocitrato deshidrogenasa. 4º) α-cetoglutarato --- succinil-CoA + CO2 + NADH: α-cetoglutarato deshidrogenasa. 5º) Succinil-CoA --- Succinato + GTP: succiniil-CoA sintasa. 6º) Succinato --- fumarato + FADH2: succinato deshidrogenasa. 7º) Fumarato + H20 --- malato: fumarato hidratasa. 8º) Malato --- oxalacetato + NADH: malato deshidrogenasa. BALANCE ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN DE UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA NADH: se obtienen 1,5 ATP en la cadena respiratoria. FADH2: se obtienen 2,5 ATP. Glucólisis: 2 ATP + 2 NADH (3-5 ATP). Total: 5-7 ATP. Formación acetil-CoA: 2 NADH (5 ATP) Krebs: 6 NADH (15 ATP) 2 FADH2 (3 ATP) + 2 GTP (2 ATP). Total: 20 ATP. Total: 30-32 ATP. REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBS Regulación a 2 niveles: 1) Conversión del piruvato en acetil-CoA. a) Alostérica Inhibición: ATP, acetil-CoA y NADH. Activación: AMP, CoA y NAD+. Con demandas energéticas grandes. b) Covalente Inhibe: proteína quinasa, que fosforila una Ser de E1. Esta quinasa se activa por ATP. Activa: fosfoproteína fosfatasa, que elimina el grupo fosforilo por hidrólisis y activa E1. 2) Entrada de acetil-CoA en el ciclo. 3 factores que gobiernan la velocidad de flujo a través del ciclo: 1) Disponibilidad de los sustratos. 2) Inhibición por los productos acumulados 3) Retroinhibición alostérica Los tres pasos más exergónicos del ciclo (catalizados por citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa) pueden ser el paso limitante de la velocidad. 1) Disponibilidad de sustratos para la citrato sintasa (acetil-CoA y oxalacetato) 2) Altas concentraciones de NADH inhiben las hidrogenasas. 3) La acumulación de productos inhibe estos tres pasos: a. Succinil-CoA: inhibe la α-cetoglutarato deshidrogenasa y la citrato sintasa. b. Citrato: bloquea la citrato sintasa c. ATP: inhibe la citrato sintasa y la isocitrato deshidrogenasa. -La inhibición de la citrato sintasa por el ATP es aligerada por el ADP. -EL CA2+ y el aumento de ATP activa la isocitrato deshidrogenasa, la α-cetoglutarato deshidrogenasa y el complejo piruvato deshidrogenasa. -El citrato inhibe la fosfofructoquinasa-1 en la vía glucolítica. ANFIBOLISMO DEL CICLO DE KREBS ANABOLISMO: 1) Citrato: síntesis de esteroles y ác. grasos. 2) α-cetoglutarato: síntesis de glutamato 3) Glutamato: síntesis de aá. y anillo de las purinas. 4) Succinil-CoA: síntesis de porfirinas y grupo hemo. 5) Oxal-acetato: síntesis de aá para construir pirimidinas y síntesis de glucosa. 4.-CICLO DEL GLIOXILATO -Convierte acetato en glúcido. -Síntesis de fosfoenolpiruvato a partir de oxalacetato, por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa. (a partir del acetato directamente no se puede). Etapas: 1) El acetil-CoA se condensa con el oxalacetato, formando citrato. Este se convierte a isocitrato. 2) Rotura del isocitrato (por la isocitrato liasa) formando succinato y glioxilato. 3) El glioxilato se condensa conacetil-CoA dando malato (por la malato sintasa) 4) El malato se oxida a oxalacetato (que vuelve a condensarse con otro acetil-CoA, reiniciando el ciclo). Balance: Consume: 2 moléculas de acetil-CoA. Produce: succinato, que puede convertirse a través del fumarato y malato en oxalacetato.