Met-Glicólisis-Ciclos Krebs y Glioxílico.pdf

Es un tema importante durante el curso de Bioquímica, que nos ayuda a entender sobre las varias técnicas que tenemos para hacer un experimento en el laboratorio.

1. METABOLISMO -Generalidades – GLICÓLISIS -
CICLOS DE KREBS – ÁCIDO GLIOXILICO
Prof. MARCO SALAZAR CASTILLO
Coordinador BIOQUIMICA

2. Estructura de ATP, ADP y AMP que muestra la
posición y el número de fosfatos de alta energía (~Ⓟ).
Cambio de energía libre en la hidrólisis de ATP a ADP.

3. Papel del ciclo ATP/ADP en la transferencia de fosfato
de alta energía.
EL ATP ACTÚA COMO LA “MONEDA DE
ENERGÍA” DE LA CÉLULA
Un ciclo ATP/ADP conecta los procesos que generan ~
Ⓟ a aquellos procesos que utilizan ~Ⓟ, consumiendo y
regenerando continuamente ATP.
Hay tres fuentes principales de ~Ⓟ que toman parte en la
conservación de energía o en la captura de energía:
1. La fosforilación oxidativa es la mayor fuente cuantitativa
de ~Ⓟ en organismos aeróbicos. el ATP se genera en la
matriz mitocondrial, ya que el O
2 se reduce a H
2O por los
electrones que pasan a lo largo de la cadena respiratoria.
2. Glucólisis. Una formación neta de dos ~Ⓟ resulta de la
formación de lactato a partir de una molécula de glucosa,
generada en dos reacciones catalizadas por fosfoglicerato
cinasa y piruvato cinasa, respectivamente.
3. El ciclo del ácido cítrico. Una ~Ⓟ se genera directamente
en el ciclo en el paso de succinato tiocinasa

4. Los fosfágenos actúan como formas de almacenamiento del
potencial de transferencia de grupo e incluyen:
❑el fosfato de creatina, se produce en el músculo
esquelético, el corazón, los espermatozoides y el cerebro
de los vertebrados.
❑el fosfato de arginina, se produce en el músculo de los
invertebrados.
Cuando el ATP se utiliza rápidamente como fuente de energía
para la contracción muscular, los fosfágenos permiten que se
mantengan sus concentraciones, pero cuando la relación
ATP/ADP es alta, su concentración puede aumentar para
actuar como almacén de energía.
Transferencia de fosfato de alta energía entre el ATP y la creatina.
Cuando el ATP actúa como donante de fosfato para
formar compuestos de menor energía libre de
hidrólisis, el grupo fosfato se convierte,
invariablemente, en uno de baja energía.
p.e. la fosforilación de glicerol para formar glicerol-3-
fosfato:
El ATP permite el acoplamiento de reacciones
termodinámicamente desfavorables a unas
favorables

5. Carbohidratos de importancia
fisiológica

12. GLICÓLISIS

35. Puntos de entrada en la glicólisis para la
galactosa y la fructosa
Metabolismo de la fructosa

36. Metabolismo de la galactosa
Intolerancia a la lactosa
Deficiencia de transferasa, la galactosa es muy tóxica

37. La PIRUVATO DESHIDROGENASA conecta la glicólisis con el
ciclo del ácido cítrico

38. Mecanismo: La síntesis de acetil CoA a partir de
piruvato requiere 3 enzimas y cinco coenzimas
•Tiamina pirofosfato (TPP).
•Ácido lipoico.
•FAD.
•Co A
•NAD
Cofactores catalíticos
Cofactores estequiométricos
Coenzimas:

39. La conversión de piruvato en acetil Co A tiene lugar en tres etapas:
•Descarboxilación.
•Oxidación.
•Transferencia del grupo acetilo resultante al Co A.

40. Descarboxilación oxidativa de
piruvato por el complejo de
piruvato deshidrogenas
Piruvato + CoA + NAD
+
=> Acetil-CoA + NADH+H
+
+ CO
2
ΔGº es negativa=> IRREVERSIBLE

42. En los eucariotas las reacciones del ciclo del ácido cítrico transcurren en el interior
de la mitocondria (matriz) y la glicólisis en el citoplasma.

43. CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
Denominado también ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs.
La glicólisis es un proceso independiente del oxigeno y aporta sólo una parte del
ATP proveniente de la glucosa.
La mayor parte del ATP proviene de la degradación aeróbica de la glucosa (oxid.
completa hasta CO
2), esta reacción tiene lugar en una serie de reacciones
denominada ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs.
El ciclo del ácido cítrico es la vía final común para la oxidación de las moléculas
energéticas: carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos.
La mayoría entra al ciclo como Acetil Coenzima A.
En condiciones aeróbicas el piruvato
sufre una descarboxilación oxidativa
para dar Acetil Co A.

44. El ciclo del ácido cítrico (CAC) aporta electrones de alta energía
Es la vía de entrada de cualquier molécula que será transformada en
grupo acetilo o ácido dicarboxílico.
Es fuente de precursores:
•Para almacenamiento de energía
•Para la biosíntesis de Aas, bases de nucleótidos y porfirinas (hemo).
•Para un componente: oxalacetato (precursor de la glucosa).
El CAC incluye reacciones de oxido-reducción que conducen a la
oxidación de un grupo acetilo hasta 2 CO
2, esta oxidación
genera e- de alta energía que potencian la síntesis de ATP.

45. Función principal del CAC es
la producción de electrones
de alta energía a partir de
combustibles carbonados.

46. El ciclo del ácido cítrico oxida unidades de dos carbonos
La conversión del piruvato en
Acetil CoA, es la conexión
entre la glicólisis y la
respiración celular, ya que la
Acetil CoA es combustible del
CAC.

47. La CITRATO SINTASA produce citrato a partir de oxalacetato y Acetil-CoA
El CAC comienza con la condensación de una unidad de 4 carbonos (oxalacetato)
con una unidad de 2 carbonos (Acetil-CoA) para dar citrato (6 carbonos).
La citrato sintasa sigue una cinética secuencial ordenada:
1° oxalacetato y luego Acetil-CoA (evita la hidrólisis inútil del Acetil-CoA).
Sólo diseñada para hidrolizar al Citril-CoA.

48. El citrato se isomeriza a isocitrato
Reacción catalizada por la aconitasa.

49. El isocitrato se oxida y descarboxila hasta α- cetoglutarato
Es la primera de las 4 reacciones de óxido-reducción. Catalizada por isocitrato deshidrogenasa.

50. Por la descarboxilación oxidativa del α- cetoglutarato se forma
succinil-Coenzima A
Reacción catalizada por el complejo α- cetoglutarato deshidrogenasa (homóloga al complejo
piruvato deshidrogenasa).

51. A partir de succinil-CoA se genera un compuesto con alto potencial de
transferencia de grupos fosfato.
La ruptura de un enlace tioéster del succinil-CoA se acopla a la fosforilación de un GDP.
Reacción catalizada por la succinil-CoA sintetasa.
Es la única etapa del CAC que proporciona un enlace fosfato de alta energía.

52. El oxalacetato se regenera por oxidación del succinato
Es la etapa final del ciclo del ácido cítrico, formada por una serie de reacciones de Compuestos de cuatro carbonos.

53. Rendimiento energético
La glicólisis puede trabajar en condiciones aeróbicas o anaeróbicas pero el ciclo del ácido cítrico
trabaja sólo en condiciones aeróbicas.
Una molécula de glucosa producirá 30 ó 32 moléculas de ATP (dependiendo de las lanzaderas).

54. La entrada en el ciclo del ácido cítrico y su reacciones están controladas
El complejo piruvato deshidrogenasa
se regula alostéricamente mediante
fosforilación reversible,
Método principal en los eucariotas.
Respuesta de la piruvato deshidrogenasa
a la carga energética.

55. El ciclo del ácido cítrico está regulado en varios puntos
Los puntos primarios de control son
los enzimas alostéricos:
•Isocitrato deshidrogenasa y
•α-cetoglutarato deshidrogenasa

56. El ciclo del ácido cítrico es fuente de precursores biosintéticos

57. PRODUCTOS DE UNA VUELTA DEL CICLO:
3NADH, 1FADH2, 1GTP y2CO2
UNA VUELTA DEL CICLO DE KREBS
GENERA 10 ATP
BALANCE ENERGÉTICO
DEL CICLO DE KREBS

58. BALANCE ENERGÉTICO DEL CICLO DE
KREBS
Proceso Citosol
Matriz
mitocondrial
Transporte
electrónico
ATP
FINAL
Glucólisis
2 ATP
2 NADH
(2 FADH
2)
2 x (2,5 ATP)
2 ATP
5 ATP
Respiración
Ácido
pirúvico a
Acetil-CoA
2 x (1 NADH)2 x (2,5 ATP)5 ATP
Ciclo de
Krebs
2 x (3 NADH)
2 x (1 ATP)
2 x (1 FADH
2)
6 x (2,5 ATP)
2 x (1,5 ATP)
15 ATP
2 ATP
3 ATP
TOTAL 32 ATP

59. Fases del Ciclo de Krebs

61. Una vez que la planta emerge del suelo se vuelve
fotosintéticamente activa.
Heterotrófo: Metabolismo
dependiente de las reservas de
carbono, nitrógeno, fósforo…
que se encuentran en diferentes
tejidos de la semilla.
Autótrofo: La planta es
fotosintéticamete activa.
H A

62. 1. Vía que se parece a la
del ciclo de Krebs pero…
2. Evita las descarboxilaciones
(No hay pérdida de C como CO2)
3. Y tiene:
ENZIMAS REGULATORIAS
•Isocitrato liasa
•Malato sintasa
Las células vegetales y las de algunos microorganismos
pueden realizar la síntesis neta de carbohidratos a partir
de grasas a través del ciclo del glioxilato.
Ciclo del glioxilato. Permite la movilización de grasas de almacenaje a carbohidratos solubles

63. Ciclo del glioxilato
•Es la vía metabólica por la cual 2 moléculas de acetil-CoA se convierten en 1
molécula de succinato, teniendo como un intermediario al glioxilato.
•El succinato se convierte en oxalacetato y es usado durante la
gluconeogenesis para generar glucosa y de ahí sacarosa .
•Los animales no pueden convertir los ácidos grasos en glucosa ya que no
tienen las enzimas necesarias para sintetizar oxaloacetato desde el acetil CoA.

64. Transición del metabolismo heterotrófico a uno fotoautotrófico
Heterotrófo Fotoautotrófo

65. Si no se encuentran las enzimas claves del ciclo del glioxilato, los ácidos grasos
se oxidan vía el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa hasta CO
2 y H
2O.

66. Organismos que lo llevan a cabo:
1. Bacterias
2. Plantas
3. Protozoarios
4. Hongos
5. Invertebrados
CICLO DEL GLIOXILATO

67. Las enzimas participantes en este ciclo son:
•Isocitrato liasa
•Encargada de degradar el isocitrato en succinato y glioxilato.
•Malato sintasa
•Cataliza la reacción donde se une glioxilato con acetil-CoA, para producir
malato.

68. Ciclo del glioxilato en relación con la síntesis de glucosa
•El ciclo del Glioxilato permite generarglucosaa partir deácidos
grasos, esto es muy importante en lassemillas, debido a que la mayor
parte de la energía metabólica necesaria para su desarrollo se
encuentra en forma detriacilgliceroles.

69. •La importancia del ciclo del glioxilato es que da la habilidad a ciertos
organismos de crecer en etanol, acetato, ácidos grasos o compuestos
constituidos por solo dos carbonos. Manera alterna de sobrevivir en
ambientes extremos con limitación de nutrientes y es regulado según
las necesidades celulares de cada organismo.
•El ciclo le provee la versatilidad metabólica al organismo y la habilidad a
las plantas para crecer en condiciones sin fotosíntesis (Glioxisomas).
•El ciclo permite el crecimiento en acetato y otros compuestos complejos
y producción de carbohidratos.

70. El ciclo del glioxilato permite a las plantas y bacterias crecer en acetato
Muchas plantas pueden crecer nutriéndose de acetato
o de otros compuestos que produzcan Acetil-CoA.
Ésta puede sintetizarse a partir del acetato y CoA,
reacción impulsada por ATP y catalizada por la acetil-
CoA sintetasa.
Acetato + CoASH + ATP Acetil-CoA + AMP + PPi
Se consume el equivalente a 2 ATP (por hidrólisis del PPi).