Ciclo del ácido cítrico

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1 También denominado Ciclo de los ácido tricarboxílicos (TCA) o Ciclo de Krebs. Modo habitual de degradación oxidativa tanto en eucariotas como procariotas. Punto central en la oxidación de carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos. Genera numerosos precursores metabólicos, por tanto es anfibólico. Ocurre mayormente en presencia de Oxígeno.

2 Comienza con el acetil-coa, Básicamente es la oxidación de este grupo a 2 moléculas de CO 2 Conserva la energía liberada para producir ATP.

3 Perspectiva histórica: A principios de los 30s se había dilucidado la glicólisis, sin embargo, se desconocía su relación con la respiración celular. Se sabía que el acetato, el α-cetoglutarato, el succinato y otros se oxidaban rápidamente en tejido muscular durante la respiración. Se había trabajado con inhibidores como el malonato que inhiben la deshidrogenación y la respiración celular. En 1935 Szent-György dedujo que varias sustancias se interconvertían y aceleraban el consumo de oxígeno: Succinato fumarato malato oxalacetato

4 Knoop y Martius habían demostrado que el citrato podía convertirse en succinato. Entonces Krebs formuló la hipótesis de que el oxalacetato podía convertise en citrato y así cerrar un ciclo?

5 1-La idea del ciclo se propuso porque el succinato podía formarse tanto por fumarato, malato u oxalacetato en presencia del inhibidor malonato Malonato: inhibidor competitivo

6 2-Krebs sugirió que el piruvato y oxalacetato podían formar citrato con eliminación de un CO 2. 3-Las velocidades de interconversión de estos intermediarios está relacionada a la velocidad de consumo de oxígeno en músculo. Si bien Krebs postuló el ciclo, la comprensión más acabada llegó en 1951 con el descubrimiento que la condensación del acetil- CoA con oxalacetato producen ácido cítrico por Severo Ochoa

7 La Coenzima A (CoASH o CoA) Es capaz de transportar grupos acetilos producto de la degradación de carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos. La unión tioéster es de alta energía, parecida a la del ATP El precursor inmediato es el piruvato, catalizado por la piruvato deshidrogenasa

8 En condiciones aeróbicas el piruvato entra a las mitocondrias y se descarboxila por medio del complejo enzimático piruvato deshidrogenasa, complejo de 60 subunidades, 4600 kda en E coli y kda en mitocondrias. Formado por tres enzimas: -Piruvato deshidrogenasa -Dihidrolipoil transacetilasa -Dihidrolipoil deshidrogenasa 24 DiTrans 24 PD + 12 DiD holoenzima

9 Cinco reacciones consecutivas. Tiamina pirofosfato Piruvato + CoA +NAD acetil-coa + CO 2 + NADH El arsénico y sus derivados son venenosos porque se unen a lipoamida

10 Regulación de la piruvato deshidrogenasa La descarboxilación del piruvato es irreversible por lo tanto debe ser controlada: -inhibición por producto : NADH y acetil-coa -fosforilación/defosforilación (en eucariotas)

11 1 ra enzima del ciclo: Citrato sintasa Cataliza la condensación de acetil-coa y oxalacetato Es una reacción secuencial, primero se une el oxalacetato que genera una rotación que crea el sitio de unión al acetil- CoA c

12 2-La aconitasa cataliza la reacción reversible entre citrato e isocitrato con cis-aconitato como intermediario. La enzima es capaz de reconocer los brazos pror y pros del citrato. Cluster Fe-S necesario para la actividad. citrato

13 3-La isocitrato deshidrogenasa cataliza la descarboxilación oxidativa del isocitrato para formar α-cetoglutarato y produce el primer CO 2 y NADH del ciclo Utiliza Mn o Mg como cofactores

14 4 La α-cetoglutarato deshidrogenasa cataliza la decarboxilación oxidativa para formar succinil-coa en una reacción análoga a la formación de acetil-coa. Es el segundo CO 2 y NADH que se libera del ciclo

15 5-La Succinil-CoA sintasa nombrada a partir de la reacción inversa, cataliza la liberación de succinato y la producción de GTP (en animales) y ATP (en plantas) que reemplaza la unión de alta energía de la CoA, por medio de un intermediario fosforilado, succinilfosfato. Hasta aquí el acetil-coa se oxidó por completo a 2CO 2, con la producción de 2NADH y GTP (o ATP). El succinato se debe convertir en oxalacetato para completar el ciclo.

16 6- La Succinato deshidrogenasa cataliza la deshidrogenación de succinato a fumarato. Esta enzima es un complejo de membrana denominado complejo II acoplado a FAD, por lo cual la deshidrogenación produce FADH 2. Forma parte de la cadena de electrones mitocondrial que luego veremos. Malonato: inhibidor competitivo

17 7- La Fumarasa cataliza la hidratación de la doble ligadura para formar malato

18 8- La Malato deshidrogenasa cataliza la reacción final del ciclo, la formación de oxalacetato con la producción de NADH. El ΔG para esta reacción es muy endergónico, con lo cual hay bajas concentraciones de oxalacetato en condiciones de equilibrio, pero como la 1ra reacción de la citrato sintasa es muy exergónica, arrastra a la formación del ciclo.

19

20 Un grupo acetilo se oxida a dos moléculas de CO 2, cuatro pares de electrones. Tres moléculas de NAD + se reducen a NADH lo que explica la interconversión de tres pares de electrones Una molécula de FAD se reduce a FADH 2, lo que explica e cuarto par de electrones Se produce un GTP en equilibrio con ATP. Los NADH y FADH 2 se re-oxidan en la cadena de electrones con la concomitante producción de ATP, como veremos más adelante.

21 Regulación por: 1-disponibilidad de sustrato 2-inhibición por producto 3-feedback negativo En mucha actividad baja NADH y aumenta oxalacetato, por lo tanto el ciclo se potencia. ATP inhibe y ADP activa. Ca 2+ activa

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