Metabolismo de carbohidratos 2 (PirDH y ciclo de Krebs) Marijose Artolozaga Sustacha, MSc

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1 Metabolismo de carbohidratos 2 (PirDH y ciclo de Krebs) Marijose Artolozaga Sustacha, MSc

2 Descarboxilación oxidativa

3 Descarboxilación oxidativa En la matriz mitocondrial Irreversible O 2 Complejo Piruvato DH 5 coenzimas ATP Cadena respiratoria Ciclo de Krebs

4 Descarboxilación oxidativa O 2 Complejo Piruvato DH incluye: 5 coenzimas 3 enzimas catalíticas enzimas reguladoras: PirDH Quinasa PirDH Fosfatasa Inhiben y activan a las enzimas catalíticas por fosforilación y defosforilación Insulina, Ca ++ intracelular NADH, acetil CoA Si acetil CoA por degradación de grasas complejo

5 Descarboxilación oxidativa Deficiencia de piruvato deshidrogenasa: Causa más común de acidosis láctica (no fisiológica) El encéfalo depende del ciclo de Krebs para obtener energía Desde formas graves fulminantes hasta leves como ataxia episódica No hay tratamiento pero la dieta cetogénica (baja en carbohidratos) es beneficiosa: glicólisis --- Piruvato degradación de grasa, ác. grasos --- acetil CoA sin necesidad de la enzima Pir DH

6 Por qué la falta de oxígeno inhibe esta vía y activa la fermentación? Si no hay O 2, el NADH no se puede volver a oxidar a NAD en la cadena respiratoria y se acumula NADH inhibe la PiruvatoDH PERO ADEMÁS: Si no hay O 2 no se produce ATP en la cadena respiratoria y se acumulan el ADP o el AMP: ADP y AMP activan la glicólisis El piruvato producido se desvía a la fermentación

7 Efecto Pasteur Pasteur demostró en levaduras: Que se consume +++ glucosa en condiciones anaeróbicas que en condiciones aeróbicas.? ATP producido / 1 glucosa: en anaerobiosis << en aerobiosis Se consume +++ glucosa para conseguir la misma [ATP] (unas veces más!) También ocurre en músculo

8 Balance energético de la glicólisis 2 ATP 2 NADH + H + O 2 En la cadena respiratoria serían 2x2,5 = 5 ATP más PERO El NADH no tiene transportadores para entrar a la mitocondria debe usar Lanzaderas.

9 Balance energético de la glicólisis Lanzadera Glicerol-3-P O 2 intercambia NADH por FADH 2 2x1,5 = sólo 3 ATP más Es la lanzadera principal en la mayoría de los tejidos

10 Balance energético de la glicólisis Lanzadera Malato-Aspartato Queda en forma de NADH 2x2,5 = 5 ATP más En muchos tejidos O 2

11 Hay muchas proteínas transportadoras, pero NO hay de NADH

12 Balance energético de la glicólisis 2 ATP 2 NADH + H + En la cadena respiratoria serán: O 2 5 ATP más, si se utiliza la lanzadera malato-aspartato 3 ATP más, si se utiliza la lanzadera de glicerol-3-p TOTAL: 2 en condiciones anaeróbias O ATP en condiciones aerobias O 2 ( más los que se obtengan tras PirDH y ciclo de Krebs)

13 Incorporación de otros carbohidratos a la glicólisis

14 CICLO DE KREBS

15 Ciclo de Krebs: En la mitocondria En todas las células Excepto eritrocitos: no tienen mitocondrias En condiciones aeróbicas Si O 2 velocidad Ciclo de los ácidos tricarboxílicos Ciclo del ácido cítrico (=producto de la 1ª reacción)

16 Ciclo de Krebs: 1 Acetil CoA + 2 H 2 O 2 CO 2 3 NADH+H + 1 FADH 2 1 GTP 1 CoA-SH

17 Ciclo de Krebs:

18 Ciclo de Krebs: Vía anfibólica: Catabolismo de Carbohidratos Ácidos grasos Proteínas, aminoácidos Importante vía de confluencia e integración de muy diversos procesos metabólicos Fuente de sustratos para biosíntesis de Aminoácidos Oxalacetato Aminoácidos a-ceto-glutarato Ácidos grasos Acetil-CoA Citrato Grupo Hemo Porfirina Succinil-CoA

19 Ciclo de Krebs como vía anfibólica: Fuentes de Acetil CoA que entra al ciclo Glucosa Piruvato (glicólisis aerobia) Grasas Ácidos grasos (b-oxidación) Degradación de cuerpos cetónicos Etanol Piruvato Degradación de proteínas aminoácidos: Alanina Piruvato catabolismo

20 Ciclo de Krebs como vía anfibólica: Fuentes de intermediarios del ciclo Degradación de proteínas aminoácidos catabolismo

21 Ciclo de Krebs como vía anfibólica: Intermediarios del ciclo como precursores de biosíntesis: anabolismo Citrato acetil CoA En cerebro: Glu GABA (ácido g-amino-butírico)

22 Ciclo de Krebs como vía anfibólica: Intermediarios del ciclo como precursores de biosíntesis: Muy importante en hígado, ejemplo: Después de comida: anabolismo Citrato acetil CoA citosol síntesis de ácidos grasos oxalacetato Ayuno: Malato citosol gluconeogénesis glucosa

23 Reacciones anapleróticas: Cuando los intermediarios se usan en otras vías No se logra cerrar el ciclo No se obtiene suficiente oxalacetato para recibir el acetil CoA y empezar un nuevo ciclo Reacciones anapleróticas proveen oxalacetato u otros intermediarios: Piruvato Carboxilasa Enzima Málica Degradación de aminoácidos y ácidos grasos anormales

24 Reacciones anapleróticas: Piruvato Carboxilasa: Pir + CO 2 + ATP oxalacetato + ADP+Pi En hígado Cerebro Adipocitos... Regulación alostérica: Acetil CoA: para que siga el ciclo Ejercicio intenso o descarga de adrenalina (estrés): Pir glucólisis Acetil CoA ác.grasos ciclo energía

25 Reacciones anapleróticas: Enzima Málica: Pir + CO 2 + NADPH Malato + NADP + CO 2 NADP + NADPH Además esta enzima es reversible: NADPH para síntesis de ác.grasos

26 Reacciones anapleróticas: Degradación de aminoácidos y ácidos grasos anormales

27 Regulación del Ciclo de Krebs: 3 enzimas claves: 1ª- Citrato Sintasa 3ª- Isocitrato DH 4ª- a-cetoglutarato DH ADP, Ca ++ intracelular (ej. contracción muscular, necesita energía) ATP y poder reductor Las demás enzimas son reversibles y no tan reguladas

28 Regulación del Ciclo de Krebs:

29 Regulación del Ciclo de Krebs:

30 Enzimas clave del Ciclo de Krebs: 1ª Citrato Sintasa No es alostérica citrato, inhibición competitiva por producto NADH/NAD + (malato oxalacetato) act En hígado: relación NADH/NAD + determina si el Acetil CoA va al ciclo de Krebs o a la síntesis de cuerpos cetónicos

31 Enzimas clave del Ciclo de Krebs: 3ª Isocitrato DH Alostérica NADH ADP

32 Enzimas clave del Ciclo de Krebs: 4ª Complejo a-cetoglutarato DH: Similar al complejo PirDH También incluye: 3 enzimas catalíticas (no alostéricas) 5 coenzimas: TPP, lipoato, FAD, NAD, CoA Enzimas reguladoras Productos: NADH y succinil CoA GTP Ca ++ (útil en contracción muscular)

33 Regulación del Ciclo de Krebs: Control respiratorio: Es el regulador predominante: Se necesita recuperar los cofactores oxidados (FAD, NAD + ) Se oxidan en la cadena respiratoria Depende de ADP Si no se gasta el ATP, ADP cadena respiratoria ciclo de Krebs Si O 2 y trabajo (gasta ATP) cadena respiratoria ciclo de Krebs

34 Balance energético del Ciclo de Krebs: - A partir de 1 acetil CoA a 2 CO 2 : Formación de ATP: A nivel de sustrato En la cadena respiratoria: 3 NADH+H + 7,5 ATP 1 FADH 2 1,5 ATP 1 GTP 1 ATP Total = 10 ATP - A partir de 1 Glucosa: (x2) Total = 20 ATP

35 Balance energético de 1 glucosa hasta 3 C0 2 en Glicólisis + PirDH + Ciclo de Krebs: Formación de ATP: A nivel de sustrato En la cadena respiratoria: 1 Glucosa 2 ATP 2 ATP 2 NADH+H + 5 ó 3 ATP (lanzadera) 2 Piruvato 2 NADH+H + 5 ATP 2 Acetil CoA 6 NADH+H + 15 ATP 2 FADH 2 3 ATP 2 GTP 2 ATP Total = 32 ó 30 ATP

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