CICLO DE KREBS CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES FOSFORILACION OXIDATIVA. Mg. Q.F. Adriana Cordero

Transcripción

1 CICL DE KREBS CADENA TRANSPRTADRA DE ELECTRNES FSFRILACIN XIDATIVA Mg. Q.F. Adriana Cordero

2 LA MITCNDRIA FÁBRICA DE ENERGÍA CELULAR ES EL SITI DNDE TIENEN LUGAR EL TRANSPRTE ELECTRÓNIC Y LA FSFRILACIÓN XIDATIVA La membrana externa es permeable a pequeñas moléculas (PM < 5000 Da) e iones. Presencia de canales transmembrana La membrana interna es impermeable a la mayoría de moléculas e iones (H +, 2-, etc). Las únicas moléculas que cruzan la membrana interna son aquellas para las que hay proteínas transportadoras específicas de metabolitos esenciales (ADP, ATP, ácidos carboxílicos, Ca 2+, aminoácidos, etc.) La membrana interna aloja a las proteínas pertenecientes de los componentes de la cadena respiratoria y el complejo enzimático responsable de la síntesis de ATP (ATP sintasa)

3 RESPIRACIÓN CELULAR Amino -ácidos Ácidos grasos Glúcidos Fase 1 Producción de Acetil-CoA Fase 2: Ciclo de Krebs e- e- e- e- e- e- Glucólisis Piruvato e- C 2 Acetil-CoA xidación de Acetil-CoA xalacetato e- Ciclo de Krebs Citrato C 2 e- e- e- Fase 3: Cadena respiratoria y Fosforilación oxidativa Síntesis de ATP La FSFRILACIÓN XIDATIVA comienza con la entrada de electrones en la CADENA RESPIRATRIA NADH, FADH 2 (transportadores de e- reducidos) e- Cadena respiratoria (de transferencia de e-) C 2 y Fosforilación oxidativa ADP + Pi ATP ½ H + H 2

4 CICL DE KREBS CICL DEL ACID CÍTRIC CICL DE LS ACIDS TRICARBXILICS LCALIZACIÓN: -MITCNDRIA.Todas las celulas que contienen mitocondrias (excepciones:eritrocitos,retina..) FUNCIÓN: -CATABÓLICA oxidación de glúcidos, ácidos grasos y proteínas para GENERAR ENERGÍA -ANABÓLICA Algunos intermediarios son precursores biosinteticos. VISIÓN GENERAL -Serie ciclica de 8 reacciones que oxidan el Acetil-CoA a C2.Se forma ATP,NADH y FADH2 AERÓBIC Ausencia de 2 inhibe el ciclo

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8 CADENA RESPIRATRIA Y FSFRILACIÓN XIDATIVA: LCALIZACIN CELULAR: CRESTAS MITCNDRIALES. Reciben equivalentes de reducción de NADH Y FADH 2 producidos en la matriz en el ciclo de Krebs, los que van a entrar en una cadena transportadora de electrones o cadena respiratoria, donde pasan los electrones, de una molécula reducida a otra oxidada, hasta el aceptor final que será el oxígeno molecular, que al reducirse formará agua. Los componentes actúan secuencialmente en orden creciente según sus potenciales de reducción. La energía que se libera durante la transferencia electrónica está acoplada a varios procesos endergónicos entre los que se destaca la síntesis de ATP. Tiene dos finalidades básicas: Reoxidar las coenzimas que se han reducido en las etapas anteriores (NADH y FADH 2 con el fin de que estén de nuevo libres para aceptar electrones y protones de nuevos substratos oxidables. Producir energía utilizable en forma de ATP.

9 Reacciones de la cadena de transporte de electrones Con excepción de la coenzima Q, todos los miembros de esta cadena son proteínas. Pueden funcionar como enzimas como en el caso de varias deshidrogenasas. Pueden contener hierro como parte de su centro hierro-azufre. Los citocromos a y a3 contienen cobre.

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12 Glucogenolisis Glucogenesis

13 (1 4) Gránulos de Glucógeno Estructura del Glucógeno Extremo reductor Extremos No reductores (1 6) Tipos de Enlaces

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15 Metabolismo del Glucógeno Principales formas de Reserva Energética: Triacilgliceroles: Proporcionan un 90% de esta Reserva Energética Glucógeno: Abastecimiento inmediato en el organismo de: a. Glucosa: Mantenimiento de la Glicemia. b. Energía: Realización de Trabajo.

16 GLUCGÉNESIS: Metabolismo del Glucógeno Vía de Síntesis del Glucógeno GLUCGENÓLISIS: Vía de Degradación del Glucógeno Integra una Red Metabólica Celular, Glucolisis, Gluconeogénesis y Vía de las Pentosas Fosfato, a través de un metabolito común, la Glucosa-6-Fosfato.

17 Son vías reguladas concertadamente: Metabolismo del Glucógeno Cuando la Vía de Síntesis es muy Activa, la Vía de Degradación es Inactiva. Cuando la Vía de Degradación es muy Activa la Vía de Síntesis es Inactiva.

18 Los tejidos que almacenan la mayor parte de glucógeno son: - Hígado - Musculo Esquelético - Intestino (pequeña cantidad) Tejidos que almacenan Glucógeno El metabolismo en el Hígado y Musculo, muestran diferencias en sus mecanismos de control y su función en el organismo.

19 CMPARACIÓN DE LAS FUNCINES DEL GLUCÓGEN HEPÁTIC Y MUSCULAR

20 La glucogenina proporciona un cebador para la síntesis del glucógeno mediante la glucógeno sintasa. Metabolismo del Glucógeno GLUCGÉNESIS Glucogenina 8-UDP-Glucosa Tyr- Autoglucosilación 8-UDP Tyr- Glucogenina cebada El Km de la glucógeno sintasa para el glucógeno inversamente proporcional al tamaño de los gránulos. Glucógeno Sintasa Enzima ramificante Glucosa(n) a(1-4),a(1-6) n UDP-Glucosa n UDP

21 Metabolismo del Glucógeno GLUCGÉNESIS Glucógeno n (7) UDP-glucosa Glucógeno sintasa (7) UDP Glucógeno (n+7) Enzima ramificante Hexoquinasa Fosfoglucomutasa Glucosa-1-fosfato uridiltransferasa Glucosa Glucosa-6-P Glucosa-1-P UDP glucosa ATP ADP UTP PP i (glucosa) n + glucosa + 2ATP (glucosa) n+1 + 2ADP + 2Pi

22 Metabolismo del Glucógeno GLUCGÉNESIS 1. Isomerización de la Glucosa-6-Fosfato. 2. Formación de Uridindifosfato Glucosa (UDP- Glucosa): 3. Elongación de las Cadenas de Glucógeno: 4. Ramificación de la Cadena

23 Metabolismo del Glucógeno GLUCGENÓLISIS H H H Glucogeno Extremo no reductor (Glucosa) n H P H H H Glucogeno H H Glucosa 1-fosfato P (Glucosa) n-1

24 * Metabolismo del Glucógeno * GLUCGENÓLISIS Glucógeno Fosforilasa (6) P i (6) Glucosa 1-fosfato Fosfoglucomutasa (6) Glucosa 6-fosfato * (glucosa) n + Pi Dextrina límite (glucosa) n-1 + glucosa-1-fosfato (fosforolisis) Enzima desramificante (actividad transferasa) H 2 1% glucosa Enzima desramificante (actividad a-1,6 glucosidasa)

25 Metabolismo del Glucógeno GLUCGENÓLISIS La Glucosa almacenada en forma de Glucogeno se utiliza cuando los residuos glucosídicos se movilizan desde el polisacárido existente. En la degradación del Glucógeno participan esencialmente dos enzimas, la Glucogeno Fosforilasa y la Enzima Desramificante. Su acción coordinada transforma directamente 90% del polisacárido en Glucosa-1-Fosfato y 10% en Glucosa libre.

26 Metabolismo del Glucógeno GLUCGENÓLISIS 1. Fosforolisis de los Enlaces alfa-1-4 del Glucógeno. 2. Eliminación de Ramificaciones. 3. Conversión de Glucosa-1-Fosfato en Glucosa-6-Fosfato.

27 GLUCGENLISIS (Glucosa) n (Glucosa) n-1 Glucosa 1-P Glucógeno Fosforilasa 3 ATP Glucosa 6-P Fosfoglucomutasa Piruvato (Lactato) Glucosa GLUCLISIS Glucemia GLUCNEGÉNESIS

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29 Metabolismo del Glucógeno Regulación Regulación Hormonal Insulina + Glucogénesis - Glucogenólisis Glucagón, Adrenalina - Glucogénesis + Glucogenólisis Hígado: Aumentar la glucemia Músculo: btención de energía

30 Metabolismo de Carbohidratos Glucógeno Rutas Principales GLUCGENLISIS GLUCGÉNESIS CH 2 NADPH Ribosa-5-P VÍA DE LAS PENTSAS FSFAT Glucosa 1 GLUCLISIS GLUCNEGÉNESIS Lactato Piruvato Aminoácidos

31 Vía de las Pentosas Fosfato Productos Principales Ruta de las Pentosas Fosfato NADPH (Equivalentes de Reducción) Ribosa 5-Fosfato Biosíntesis Reductoras Nucleótidos NAD, NADP CoA Ácidos Nucleícos No produce ATP pero tiene dos funciones: 1-Genera equivalentes reductores (NADPH) dador de electrones que participan en reacciones de biosíntesis. Biosíntesis de colesterol y de ácidos grasos 2-Provee a la célula de ribosa 5-P para la síntesis de ácidos nucleicos.

32 VÍA DE LAS PENTSAS FSFAT Requerimiento de NADPH A- Esta ruta metabólica es muy activa en el tejido adiposo, donde hay una gran oferta de glucosa y una alta necesidad de NADPH, requerido para la biosíntesis de ácidos grasos. B- Por el contrario, en el tejido muscular, el requerimiento de NADPH es muy bajo, por lo que la ruta se encuentra prácticamente ausente en este tejido. C-Los glóbulos rojos de la sangre necesitan grandes cantidades de NADPH: Para la reducción de la hemoglobina oxidada Para regenerar el glutatión reducido, un antioxidante que presenta importantes funciones como la eliminación de peróxidos y la reducción de ferrihemoglobina (Fe3+). Estas necesidades se ven cubiertas gracias a la ruta de las pentosas fosfato.

33 VÍA DE LAS PENTSAS FSFAT Requerimiento de Ribosa-5-fosfato Los tejidos en crecimiento o renovación celular necesitan una gran cantidad de ribosa-5-fosfato para poder sintetizar ácidos nucleicos. Si al mismo tiempo se requiere de NADPH, la vía de las pentosas fosfato debe ser activada Además, en este caso, la ruta puede invertirse y, a partir de una molécula de gliceraldehído-3-fosfato y dos de fructosa-6-fosfato, producir tres moléculas de ribosa-5-fosfato, sin requerirse la formación de ningún NADPH. Aproximadamente un 30% de la glucosa que se oxida en hígado lo hace a través de esta ruta.

34 Vía de las Pentosas Fosfato Fases 1. Fase xidativa 1 Glucosa 6-P 1 Ribosa 5-P + 2 NADPH + 1 C 2 2. Fase No oxidativa 1 (Ribosa 5-P) 2 (Fructosa 6-P) + 1(Gliceraldehído 3-P) 2(Xilulosa 5-P)

35 Durante fase oxidativa, a partir de glucosa-6-fosfato obtenida mediante la fosforilación de la glucosa libre, se obtiene NADPH Vía de las Pentosas Fosfato Fase xidativa P CH 2 H 1 NADPH + H + Glucosa 6-Fosfato Deshidrogenasa P CH 2 H 2 6-Fosfoglucono- Lactonasa H C HC C HC HC CH 2 H P NADPH + H + C 2 Fosfogluconato Deshidrogenasa Ribulosa-5-P (Ru5P) H 2 C C HC HC CH 2 P Glucosa -6-P 6-Fosfoglucono Lactona Finalmente se forma la pentosa ribulosa-5-fosfato, motivo por el cual este proceso metabólico se denomina la ruta de la pentosa fosfato. 6-Fosfogluconato H C HC HC HC CH 2 P Ribulosa-5-Fosfato Isomerasa Ribosa-5-P (R5P)

36 Vía de las Pentosas Fosfato Fase No xidativa C H 2 C H 2 C C Transcetolasas (TPP) H C R1 Aldehído aceptor H C H Transaldolasas Transcetolasas y Transaldolasas transfieren unidades de 2 y 3 C respectivamente. El azúcar que cede los C es siempre una cetosa, mientras que el aceptor es siempre una aldosa.

37 Si la necesidad de NADPH y Ribosa-5-P son iguales Funciona la Etapa xidativa y No xidativa Glucosa 6-fosfato 2 NADP + 2 NADPH Ribulosa 5-fosfato C 2 Ribosa 5-fosfato

38 GLUCLISIS Si se necesita más R5P que NADPH, la F6P y el GAP salen de laglucólisis y se incorporan a la ruta de las pentosa fosfato, donde se usan en la síntesis de R5P mediante las reacciones de la transaldolasa y la transcetolasa Si la necesidad de Ribosa-5-P es mayor que la de NADPH Funciona la Etapa No xidativa Glucosa-6-P Fructosa-6-P Ribosa 5-fosfato Fructosa 1,6-Bisfosfato TRANSALDLASA Y TRANSCETLASA Dihidroxiacetona Fosfato Gliceraldehído 3-fosfato

39 Si se necesita más NADPH que R5P, el exceso de R5P se convierte en intermediarios glucolíticos (fructosa 6-P y GAP) que pueden usarse en gluconeogénesis, o en glucolisis y fosforilación oxidativa. Si la necesidad de NADPH es mayor que el de Ribosa-5-P Funciona la Etapa xidativa 2 NADPH Glucosa-6-P Ribulosa 5-fosfato GLUCLISIS Fructosa-6-P C 2 Ribosa 5-fosfato RUTA DE LAS PENTSAS FSFAT Fructosa 1,6-Bisfosfato TRANSALDLASA Y TRANSCETLASA 2 ATP Dihidroxiacetona Fosfato Gliceraldehído 3-Fosfato Piruvato

40 GLUCSA-6-FSFAT DESHIDRGENASA Vía de las Pentosas Fosfato Control Metabólico Presenta dos formas: Dímero (Activa) Monómero (Inactiva) Es Inhibida por NADPH, ATP, Ácidos Grasos de Cadena Media y Larga, Esteroides. Tiene un mecanismo de retroalimentación negativo. Activado por NADP e Insulina.

41 Vía de las Pentosas Fosfato Hematíe xihemoglobina Fe 2+ 2 Metahemoglobina Reductasa (FAD, Citocromo b5) NADP + Anemia Hemolítica Déficit de G6PDH Metahemoglobina Fe H NADPH + H + Ruta de Las pentosas fosfato SUPERXID DISMUTASA 2 H 2 2 2GSH NADPH + H + CATALASA H 2 2 GLUTATIN PERXIDASA GLUTATIN REDUCTASA GSSG NADP + 2H H 2