Krebs

1. CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

2. GENERALIDADES
La energía capturada en los enlaces fosfoanhídrido del ATP, representa
el 7% de la energía potencial de la glucosa
Metabolismo anaeróbico es ineficaz energéticamente, deja sin
explotar cerca del 90% de la energía de carbohidratos
El ciclo del ácido cítrico es la ruta central y universal del metabolismo
aeróbico.
Este ciclo se encarga de oxidar la acetil CoA en CO2 con producción de
NADH y FADH ricos en energía
Ruta anaeróbica/fermentación
Ruta aeróbica

3. GENERALIDADES
El ciclo del ácido cítrico esta presente en todas las formas de vida
aeróbica.
En algunos organismos (plantas y microorganismos) está modificado
por una desviación, el ciclo del glioxilato.
El ciclo del glioxilato, permite usar acetato como fuente de energía y
carbono para biosíntesis
Permite que las plantas sinteticen carbohidratos a partir de acetato.

4. MITOCONDRIAS
 La energía necesaria para continuar oxidando el piruvato reside en las
mitocondrias
 Mitocondrias, compartimientos especializados del metabolismo
aeróbico.
Tiene doble membrana (externa e interna)
 La interna es plegada y limita la región interna llena de fluido (matriz)

5. MITOCONDRIAS
La matriz contiene las enzimas para el
metabolismo del piruvato
 el piruvato no puede pasar la membrana
interna; por ello, la transporta la piruvato
translocasa
 Esta enzima intercambia un piruvato por
un ión hidroxilo para balancear la carga en
ambos lados de membrana mitocondrial

6. MITOCONDRIAS
Matriz:
 Complejo piruvato deshidrogenasa
 Enzimas del ácido ciclo del ácido cítrico
 enzimas de la beta oxidación de ácidos
grasos
 enzimas de oxidación de aminoácidos
 Ribosomas, ADN
 ATP, ADP, Pi, iones (Ca, Mg y K)
 Contiene el aparto bioquímico para capturar
O2, transporte de e-, y síntesis de ATP

7. PIRUVATO OXIDADO A ACETIL COA Y CO2
 Ya en la matriz de la mitocondria, el piruvato sigue su camino hacia el
metabolismo aeróbico
 Previo a entrar al ciclo del ácido cítrico el piruvato debe sufrir 3
transformaciones:
i. Descarboxilación (pérdida de CO2)
ii. Oxidación del grupo ceto del C2 en un grupo carboxilo
iii. Activación por unión de la coenzima A a través de un enlace
tioéster
 Estos cambios son llevados a cabo por 3 enzimas, 5 coenzimas y cinco
reacciones … Complejo Piruvato deshidrogenasa

8.  El complejo piruvato deshidrogenasa
funciona como un puente entre la glucólisis
y el metabolismo aeróbico
 Se encarga convertir piruvato a acetil CoA
(acetato activado)
 El NADH producido cede un ión hidruro
a la cadena respiratoria, que transporta los
2 electrones al oxígeno
 Al final la transferencia de NADH al
oxígeno produce 2.5 ATP por par de e-
PIRUVATO OXIDADO A ACETIL COA Y CO2

9.  Coenzimas (grupo prostético)
1. Tiamina pirofosfato (TPP)
2. Flavina adenina dinucleótido
(FAD)
3. Coenzima A (también llamada
CoASH, para enfatizar el rol del
grupo tiol –SH)
4. Nicotinamida adenina
dinucleótido (NAD)
5. lipoamida
La piruvato deshidrogenasa requiere 3 enzimas y 5 coenzimas
 4 vitaminas en nutrición humana
son vitales componentes de este
sistema:
 Tiamina (en TPP)
 riboflavina (en FAD)
 niacina (en NAD)
 pantoteato o ácido pantoténico
(en CoA)

10. Coenzima A

11.  Enzimas
1. Piruvato deshidrogenasa
2. Dihidrolipoil transacetilasa
3. Dihidrolipoil deshidrogenasa
 Luego de oxidar el piruvato a
acetil CoA, el complejo enzimático
debe regresar a su estado original
para oxidar más piruvato
La piruvato deshidrogenasa requiere 3 enzimas y 5 coenzimas
 La CoA tiene función importante
en trasportar grupos acetilo o
grupos acilo, los cuales se activan
al unirse con grupo –SH a través
de un enlace tioéster
El enlae tioéster es de alta energía
y parte de la energía liberada en la
oxidación del piruvato, se
almacena en este enlace

12. E1, cataliza decarboxilación
del piruvato
E2, Cataliza transferencia de
grupo acetil a la CoA,
formando acetil CoA
E3, cataliza regeneración del
disulfito. Transferencia de
electrones, primero a FAD y
luego a NAD+
La piruvato deshidrogenasa requiere 3 enzimas y 5 coenzimas

13.  Luego de oxidar el piruvato a acetil CoA, el complejo enzimático debe
regresar a su estado original para oxidar más piruvato
 Esto se logra a través de reacciones de oxidación y reducción
 Donde intervienen NAD+ y FAD (ambos tienen rol de transpote de e-)
 NAD+, en su forma reducida tiene dos e- y un hidrógeno más: NADH
 Esto se logra con un ión hidruro (H-) y un protón (H+)
 FAD, ambos hidrógenos se transfieren al cofactor FAD para formar
FADH2
El complejo piruvato deshidrogenasa regresa a
estado inicial

14. RESUMEN PREPARACIÓN DEL PIRUVATO(ANTES DE INICIAR EL CICLO DEL ACIDO
CÍTRICO)
Llega el piruvato precursor, materia prima (llega con 3C)
Debe someterse a una serie de reacciones (objetivo, preparación de una molécula con enlaces que son
capaces de generar cofactores proveedores de energía)
La preparación puede resumirse en tres etapas
*Descarboxilación (pérdica de CO2)
*Oxidación y formación ceto o acetil (Molecula 2 C)
*Activación (Generara el enlace con alto valor energético o enlace tipo tio ester)
Tio, Tiol = Gruposn SH (azufrados)
Se van a necesitar de 3 enzimas
Se van a necesitar 5 Coenzimas, grupos prostéticos
Ocurren 5 reacciones
RESULTADO ES ACETIL COENZIMA A (solo en esta presentación puede
ingresar al CAC

15.  Grupo acetilo energético
(Acetil CoA) y energía reductora
(NADH)
Piruvato oxidado a Acetil Coa y CO2
 Reacción neta
 Piruvato en forma activada para
entra al ciclo del ácido cítrico

16. CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

17.  También llamado ciclo de Krebs, quien postuló que el metabolismo
aeróbico estaca formado por un ciclo de 8 reacciones
 Es un ciclo catalítico, con dos propósitos:
1. Degradación de la unidad C2 de la acetil CoA en CO2, generando más
energía que se captura en ATP o GTP, y una energía reductora en
forma de NADH y FADH2
2. Suministrar precursores para biosíntesis de aminoácidos, porfirinas,
nucleótidos y ácidos nucleicos
Ciclo del ácido cítrico

18.  Cuando es necesario los intermediarios se activan con CoA,
mediante enlace tioéster
 Todos los intermediarios tiene 2 o 3 grupos carboxilo en forma de
iones carboxilato
 Consta de 8 pasos
Ciclo del ácido cítrico

19. Membrana mitocondrial externa
Membrana mitocondrial intern
Espacio Intermembrana
MATRIZ
C.
KREBS
Succinato
Fumarato

20.  Es una condensación de Acetil
CoA con oxaloacetato para formar
citrato
 catalizada por citrato sintasa
 El carbono metil del grupo Acetil
se une al grupo carbonilo (C2) del
oxaloacetato
 tipo de reacción: hidrólisis,
ruptura no hidrolítica
Número de C en el citrato=
Paso 1. Formación de citrato

21.  Existe la formación de un
intermediario ácido tricarboxílico
cis-aconitato
 Catalizada por aconitasa
 tipo de reacción: ruptura no
hidrolítica
 Grupo prostético: Fe-S (centro de
la aconitasa)
 El alcohol terciario del citrato no
se puede oxidar sin ruptura del
enlace C-C
Paso 2. formación de isocitrato vía cis-aconitato

22.  Se oxida el isocitrato que resulta
del rearreglo del citrato
 Enzima: isocitrato deshidrogenasa
Paso 3. Oxidación de isocitrato a α-cetoglutarato y CO2
NAD+ funciona como aceptor de e-
 Redox y ruptura no hidrolítica

23.  El complejo α-cetoglutarato
deshidrogenasa tiene la misma
química que la piruvato
deshidrogenasa (5 pasos, 3 enzimas,
5 cofactores)
 Al final se logra captura la energía
de la descarboxilación de α-
cetoglutarato en el compuesto de
alta energía succinil CoA
 NAD+ es aceptor de e-
CoA portador de grupo succinil
Paso 4. Oxidación de α-cetoglutarato a succinil CoA y CO2
 La energía de la oxidación se conserva en el
enlace tioéster de la succinil CoA
 Redox y ruptura no hidrolítica

24.  Succinil CoA y acetil CoA tienen
enlace tioéster con energía libre
estándar fuertemente negativa
(~36 kJ/mol)
 La energía liberada por la ruptura
del enlace tioéster se utiliza para
sintetizar un enlace fosfoanhídrido
en ATP o GTP (~2.9 kJ/mol)
 Se produce ATP a nivel de
sustrato
 Tipo reacción: transferencia de
grupo fosforilo
Paso 5. Conversión de Succinil-CoA a Succinato

25.  Enzima: succinato
deshidrogenasa, tiene un grupo
prostético FAD (Fe-S, en el centro)
 Se forma doble enlace por
oxidación
 Malonato (tóxico para
organismos): inhibidor competitivo
de la succinato deshidogrenasa.
Bloque el ciclo del ácido cítrico
 Tipo reacción: redox
Paso 6. Oxidación de Succinato a fumarato

26.  La enzima fumarato hidratasa
(fumaras) cataliza la adición
estereoespecífica de agua al doble
enlace del fumarato
 Para formar L-estereoisómero de
malato
 Ruptura no hidrolítica
Paso 7. Hidratación de fumarato a malato

27.  El oxaloacetato se produce por
oxidación del grupo OH- de L-
malato
 La enzima malato deshidrogenasa
está unida con la coenzima NAD+
Paso 8. Oxidación de malato a oxaloacetato

28. Productos del ciclo del ácido cítrico, por vuelta

30. FADH2

31. PROCEDENCIA DE LA ACETIL-COA
ACETIL-CoA
Aminoácidos
PIRUVATO
b-Oxidación de ácidos
grasos
Cuerpos cetónicos
Hidratos de Carbono

32. ACETIL- CoA
NADH
DESTINO DE LOS PRODUCTOS DE LA DESCARBOXILACION OXIDATIVA DE PIRUVATO
CADENA RESPIRATORIA
3 ATP
CICLO DE
KREBS ATP

33. BALANCE ENERGETICO DEL CICLO DE KREBS
3 NADH 3 X 3 9 ATP
1 FADH2 1 X 2 2 ATP
1 GTP 1 ATP
12 ATP
DESCARBOXILACION OXIDATIVA DE PIRUVATO
1 NADH 1 X 3 3 ATP
1 MOLECULA DE GLUCOSA PRODUCE 2 MOLECULAS DE PIRUVATO (15 + 15 = 30
ATP) y 2 NADH por sistema lanzadera (2 o 3 ATP c/u) = 4 ó 6 ATP
TOTAL: 30 ATP + 6 (4) ATP = 36 ó 38 ATP
15 X 2 =30ATP Neto CAC o KREBS

34.  Las vías metabólicas del ciclo del ácido
cítrico están controladas por enzimas
alostéricas en cuatro posiciones
1. Complejo piruvato deshidrogenasa
2. citrato sintasa
3. isocitrato deshidrogenasa
4. complejo α-cetoglutarato
deshidrogenasa
 Moduladores positivos
 Moduladores negativos
Regulación de la vía metabólica

35. Regulación de la vía metabólica

36.  Es anfibólico (catabolismo y anabolismo)
 Fuente importante de precursores
biosintéticos
 Sus esqueletos carbonados son
utilizados como punto de partida de
síntesis de biomoléculas
 … aminoácidos, nucleótidos y porfirinas
Papel anabólico

37.  Aminoácidos,
nucleótidos y porfirinas
Papel anabólico