sábado, 18 de abril de 2009

Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs.
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Sucesión de reacciones químicas que ocurren dentro de la célula, mediante las cuales se realiza la descomposición final de las moléculas de los alimentos y en las que se producen dióxido de carbono, agua y energía
Sustratos, enximas y coenzimas que intervienen.
Piruvato, Acetil CoA, Citrato, Isocitrato, Alfa-cetoglutarato, Succinil, Succinato, Fumarato, Malato y Oxalacetato.
Piruvato deshidrogenasa, Aconitasa, Citrato sintasa, Isocitrato deshidogenasa, alfa-Cetoglutarato deshidrogenasa, succinil CoA sintetasa, succinato deshidrogenasa, fumarasa, malato deshidrogenasa.
Visión simplificada y rendimiento del proceso.

El paso previo es la oxidación del piruvato, produciendo un acetil-CoA y un CO2.
El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación.
A través de una serie de reacciones el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato.
Durante estas reacciones, se substraen 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C); dichos átomos de carbono se liberan en forma de CO2
El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2.
El rendimiento de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 GTP, 3 NADH, 1 FADH2, 2CO2.
Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 2,5 moléculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dará lugar a 1,5 ATP. Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs.
Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 4CO2, 2 GTP, 6 NADH, 2 FADH2; total 36 ATP.
Naturalea afibólica
Normalmente uno piensa de una ruta metabólica que o bien es anabólica o catabólica. El ciclo de los ácidos tricarboxílicos es una ruta catabólica, pero sin embargo, varios de sus intermediarios son moléculas iniciales de una serie de rutas biosintéticas (anabólicas). Estas rutas precisan de energía y por lo tanto el ciclo de los ácidos tricarboxílicos debe de funcionar para proporcionar esa energía. Las diferentes rutas que utilizan intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos son:
1. La biosíntesis de la glucosa o gluconeogénesis. Tiene lugar en el citosol y precisa de OAA. Estew pasa la membrana en forma de malato (el OAA no pasa la membrana, necesita una interconversión).
2. La biosíntesis de lípidos, incluyendo la síntesis de ácidos grasos y la síntesis del colesterol. Ocurre en el citosol y necesita de acetil-CoA. El acetil-CoA que se forma en la mitocondria no pasa la membrana y el acetil-CoA del citosol se origina a partir del citrato, que pasa la membrana mediante un co-transporte con malato.
3. La biosíntesis de algunos aminoácidos. El a-CG y el OAA se utilizan para la síntesis de glutamato y aspartato.
4. La biosíntesis de porfirinas, que utiliza succinil-CoA.
Las reacciones que dan lugar a intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos son denominadas reacciones anapleróticas (reacciones de rellenado), siendo la principal la reacción catalizada por la piruvato carboxilasa (hígado, riñones; mitocondrias de células animales pero no en plantas), que produce OAA (enzima tetrámerica con biotina y Mg2+ en cada subunidad)
Piruvato + CO2 + ATP + H2O « oxalacetato + ADP + Pi
Esta enzima siente la necesidad de intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (se activa por el acetil-CoA). La PEP carboxilasa produce OAA a partir del PEP y HCO3 - (levaduras, bacterias y plantas, pero no en animales) y la PEP carboxiquinasa produce OAA y GTP a partir de PEP, CO2 y GDP (corazón, músculo esquelético) y el enzima málico, que produce malato y NAD(P)+ a partir de Pyr, HCO3- y NAD(P)H . Otras rutas degradativas que generan intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos son la oxidación de ácidos grasos impares (succinil-CoA), la rotura de los aminoácidos Ile, Met y Val (succinil-CoA) y la transaminación y desaminación de los aminoácidos (OAA y aCG).
Reacciones anapleróticas (si hay síntesis neta de intremediarios del TCA)
Piruvato carboxilasa º piruvato + ATP + HCO3- ® OAA + ADP + Pi + H+
Glutamato deshidrogenasa º glutamato + NAD(P)+ ® aCG + NAD(P)H + H+ +NH4+
Reacciones no anapleróticas (no hay síntesis neta de intremediarios del TCA)
Glutamato-oxaloacetato transaminasa º aCG + Asp « Glu + OAA

Regulación del ciclo.

Muchas de las enzimas del ciclo de Krebs son reguladas por retroalimentación negativa, por unión alostérica del ATP, que es un producto de la vía y un indicador del nivel energético de la célula. Entre estas enzimas se incluye el complejo de la piruvato deshidrogenasa que sintetiza el acetil-CoA necesario para la primera reacción del ciclo a partir de piruvato, procedente de la glucólisis o del catabolismo de aminoácidos. También las enzimas citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa, que catalizan las tres primeras reacciones del ciclo de Krebs, son inhibidas por altas concentraciones de ATP. Esta regulación frena este ciclo degradativo cuando el nivel energético de la célula es bueno.
Algunas enzimas son también reguladas negativamente cuando el nivel de poder reductor de la célula es elevado. El mecanismo de esta inhibición es una inhibición competitiva por producto (por NADH) de las enzimas que emplean NAD+ como sustrato. Así se regulan, entre otros, los complejos piruvato deshidrogenasa y citrato sintasa.
En esta pagina se explica el ciclo de krebs de una manera muy didáctica se los recomiendo.
* http://150.185.75.79:8080/CicloKrebs/regulacion.html

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