ciclo k rebs y lanzaderas

1. Ciclo de Krebs
Importancia Fisiológica

2. Mitocondrias: organelos
Organelos del tamaño de una
bacteria (1x2um) especia-
lizados en mecanismos oxida-
tivos y en síntesis de ATP.
Una célula eucariota puede
contener hasta 2000 mito-
condrias, aproximadamente
25% de su volumen.
Constan de una membrana
externa, una interna y un
espacio intermembranoso.
La membrana interna tiene el
más alto contenido proteico
que ninguna otra membrana
en la célula.
Membrana
interna
Membrana
externa
Espacio
intermembranoso
Matriz
¨La membrana externa se puede separar y
asislar mediante la digitonina, shock
osmótico o radiación ultrasónica seguida
de centrifugación en gradiente de
densidad.¨

3. Mitocondrias:membranas
Diferentes tejidos tienen diferen-
te número y cantidad de crestas,
de acuerdo a la oxidación.
La membrana externa tiene unas
proteínas integrales llamadas po-
rinas ,formando poros para el in-
greso de moléculas menores de
10 000 de peso molecular.
La membrana interna es imper-
meable a la mayoría de molé-
culas salvo agua, O2 o CO2.
La membrana interna tiene 75%
de proteínas como proteínas
Transportador
ATP
sintetasa
Cadena
respiatoria
Enzimas del
Metabolismo
oxidativo
Nucleótido
quinasas
Poro
Enzimas del
Metabolismo de
lípidos

4. Funciones metabólicas de la
mitocondria
Piruvato
Piruvato
3 CO2
3 CO2
Acetil CoA
Krebs
NAD
FAD
Ca2+
Ca2+
nH+ nH+ nH+
4e(-)
O2
2H2O
P
A
P P P
H
+
H+
A
P P+
A
P P P
B-oxidación
Acil CoA
Acil CoA
Ciclo de la Urea
Urea
HCO3+
NH3

5. Partes de la mitocondria
Membrana externa: Porosa y permeable a iones y pequeñas moléculas.
Membrana interna: altamente impermeable. Las moléculas requieren de
transportadores proteicos. Gracias a sus pliegues aumenta su superficie.
En la membrana hay transportadores proteicos, deshidrogenasas FAD
dependientes, y todas las enzimas de la Fosforilación Oxidativa.
Espacio intermembranoso contiene dos enzimas fundamentales : la
adenilatoquinasa y la nucleósido difosfato quinasa.
Matriz: contiene muchas enzimas, como las del Ciclo de Krebs, la pirúvico
deshidrogenasa, la glutamato deshidrogenasa, y las de la β oxidación.
AMPATPADP uinasaadenilatoq
+ →←2
ATPXDPADPXTP uinasadifosfatoqmucleósido
+ →←+

6. Ciclo de Krebs y los macronutrientes
CARBOHIDRATOS PROTEÍNAS GRASAS
GLUCOSA AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRASOS
Acetil CoA
Ciclo
de
Krebs
CO2
ATP

7. Ciclo de Krebs:energía
El Ciclo de Krebs es un conjunto de reacciones químicas
que se efectúa en las mitocondrias, para catabolizar los
residuos de Acetil CoA producidos en el metabolismo de
carbohidratos y grasas.
Este Ciclo libera energía que se guarda como ATP y
moléculas de CO2 que se eliminan con la respiración.
Esas funciones se llevan a cabo en todos los tejidos pero
con más importancia en el hígado.
Es responsable de 2/3 de la producción calórica del
organismo.

8. Ciclo de Krebs: principio
general
Oxalacetato(C4) Citrato(C6)
Acetil CoA(C2) CoA
CO2CO2

9. Ciclo de Krebs: valor calórico
Durante la oxidación del Acetil CoA se forman
equivalentes reductores como H+ o electrones en la
matriz mitocondrial adyacente a la membrana
interna.
Así, la transferencia a la cadena respiratoria que está
en la membrana mitocondrial interna se realiza con
facilidad.
Todo el proceso es
aeróbico, luego sin
oxígeno se inhibe
total o
parcialmente.

10. Partes del
Ciclo de Krebs
A partir de un acetil
CoA se producen dos
moléculas de CO2.
Se generan cuatro
pares de hidrógenos
que son captados por
3 NAD y 1 FAD.
Además se produce
una fosforilación a
nivel del sustrato.
Piruvato
AcetilCoA
Citrato
Isocitrato
Alfa cetoglutarato
Succinato
CoA
Oxalacetato
Malato
Fumarato
Succinato
GTP GDO +P

11. O=C--COO-
H--C--COO-
H
HO--C--COO-
H--C--COO-
H
H
H--C--COO-
H--C--COO-
OH--C--COO-
H
H
H--C--COO-
H--C--H
O=C--COO-
H
H--C--COO-
H--C--H
O=C~SCoA
H
H--C--COO-
H--C--H
COO-
COO-
H--C--H
H--C
COO-
COO-
C--H
H--C--H
COO-
COO-
HO-C--H
H2O CoA-SH
Citratosintetasa
Aconitasa
Isocitratodeshidrogenasa
NAD+
NADH+H+
Cetoglutarato
deshidrogenasa
NAD+
NADH+H+
CO2
GDP+Pi
GTP
Succinatotioquinasa
FAD
FADH2
Succinato
deshidrogenasa
H2O Fumarasa
M
alatodeshidrogenasa
H
H-C-CO~SCoA
H +
NAD
NADH+H+
Oxalacetato Citrato
Isocitrato
αcetoglutarato
Succinil CoA
Succinato
Fumarato
Malato
Ciclo de KrebsCiclo de Krebs
CO2

12. Ciclo de Krebs: etapas 1 y 2
1.- Condensación inicial del Acetil CoA con el Oxalacetato
con liberación de energía del enlace tioester por acción de la
citrato sintetasa.
CoACitratoOHoOxalacetatAcetilCoA +⇒++ 2
2.- Conversión de citrato en isocitrato. Se forma transito-
riamente cis aconitato. La realiza la enzima aconitasa.
IsocitratoaconitatoCisCitrato ⇔−⇔
H2O H2O

13. Ciclo de Krebs: etapas 3 y 4
3.- Dehidrogenación del isocitrato, formando oxalsuccinato. Existen tres
isoenzimas: la NAD específica de las mitocondrias, y las NADP especí-
ficas de mitocondrias y citosol. La NAD específica se acopla a la cadena
respiratoria.
HNADHCOatocetoglutaratooxalsuccinNADIsocitrato
enzimalaaunido
+++−⇔⇔+
−−−
2α
Esta reacción requiere Mg++ y genera 3ATP por Mol de acetilo
4.- El alfa ceto glutarato pasa por una decarboxilación oxidativa seme-
jante a la del piruvato. Requiere los mismos cofactores y vitaminas tales
como, difosfato de tiamina, ác.lipoico, NAD,FAD y CoA. La enzima es
la cetoglutarato dehidrogenasa y forma Succinil CoA.
HNADHCOASuccinilCoCoANADatocetoglutar +++⇒++ 2
Esta reacción genera 3ATP por Mol de acetilo.

14. Ciclo de Krebs: etapas 5 y 6
5.- La succinil CoA se convierte en succinato por acción de una
tioquinasa. En esta reacción la energía liberada por la unión con
la CoA permite la síntesis de una mol de ATP. A nivel del
sustrato.
CoAATPsuccinatoADPPiAsuccinilCo ++⇔++
6.- El succinato es metabolizado por una deshidrogenasa, unida a la
superficie interna de la membrana mitocondrial. En la única
deshidrogenasa que transfiere hidrógeno al FAD sin pasar por el
NAD. Genera fumarato.
2FADHFumaratoFADsuccinato +⇔+
Esta reacción sólo genera 2 ATP en la cadena respiratoria.

15. Ciclo de Krebs: etapas 7 y 8
7.- La fumarasa cataliza la incorporación de una mol de agua para
formar malato.Se elimina la doble ligadura anterior.
malatoOHfumarato ⇔+ 2
8.- El malato es convertido a oxalacetato por una deshidrogenasa en
presencia de NAD.
HNADHooxalacetatNADmalato ++⇔+
Esta reacción genera 3ATP por mol de acetilo, en la cadena respi-
ratoria y proporciona el oxalacetato necesario para reiniciar el ciclo
con una molécula más de acetil CoA.

16. Ciclo de Krebs : balance calórico
Se producen tres moléculas de
NADH y una de FADH2 por
cada molécula de acetil CoA.
En la membrana mitocondrial
interna se recibe estos equiva-
lentes reductores por la cadena
respiratoria.
Cada paso por la cadena genera
3 ATP a partir del NAD pero a
partir de FAD sólo 2.
Un enlace de alta energía se
genera a nivel del sustrato.
En total se forman 12 ATP por
ciclo de Krebs.
Enzima ATP
Deshidrogenasa isocítrica 3
Deshidrogenasa del cetoglutarato 3
Succinato tioquinasa 1
Deshidrogenasa del succinato 2
Malato deshidrogenasa 3
Total 12
Generación de ATP por Ciclo

17. Vitaminas en el Ciclo de Krebs
Riboflavina como FAD : α cetoglutarato
deshidrogenasa y succinato deshidrogenasa.
Niacina como NAD: isocitrato cetoglutarato
deshidrogenasa y malato deshidrogenasa
hidrogenasa.
Tiamina como difosfato de tiamina: para de-
carboxilación y cetoglutarato deshidrogenasa.
Ácido pantoténico como Coenzima A.

18. Control del ciclo de Krebs
Principal función del ciclo de Krebs : producción de ATP.
Una dieta promedio genera 2000 a 3000 kcal por día.
Si ello provee un 50% de generación de ATP, se debe pro-
ducir aproximadamente 120 moles de ATP o 65 kg del
mismo.
Como el organismo sólo tiene 3 a 4 g de nucleótidos (ATP
ADP,AMP ) cada molécula debe ser refosforilada miles
de veces al día.
Si una célula no usa el ATP no habrá ADP disponible,
luego el NADH no podrá ser reoxidado y la relación
NADH/NAD se elevará y esto detendrá al ciclo de Krebs.

19. Acción de la relación NADH/NAD
sobre el ciclo de Krebs
El incremento de NADH inhibe a la:
cetoglutarato deshidogenasa
citrato sintetasa
isocitrato sintetasa
piruvato deshidrogenasa.
Estas enzimas también se inhiben por el
producto.

20. Aprovechamiento de los NADH en
la cadena respiratoria
El NADH producido en el citosol por efecto de la glicólisis
(gliceradehido 3P deshidrogenasa) no puede atravesar la
membrana mitocondrial.
En condiciones anaeróbicas se aprovecha en la transforma-
ción de piruvato a lactato.
En condiciones aeróbicas se aprovecha por la cadena
respiratoria.
El ingreso a la mitocondria está regido por un mecanismo
llamado de lanzadera de equivalentes reductores.

21. Lanzadera del glicerofosfato
NAD
NADH
FAD
FADH
Glicerol 3P Glicerol 3P
Dihidroxiacetona P Dihidroxiacetona P
Glicerol 3P
deshidrogenasa
Glicerol 3P
deshidrogenasa

22. Lanzadera del malato (1)
El proceso de transaminación en el citosol genera
gran cantidad de oxalacetato que se transforma en
una vía de ingreso para más NADH.
Sin embargo la membrana mitocondrial es imper-
meable al oxalacetato por lo que el transporte lo
hace bajo la forma de malato. Es este el que lleva
los equivalentes reductores al interior.
Dos transaminasas transforman al oxalacetato en
cetoglutarato para permitir su paso de membrana.

23. Lanzadera del malato (2)
NAD
NADH
NAD
NADHoxalacetatooxalacetato
Malato Malato
Alfa KG Alfa KG
Aspártico AspárticoGlutamato Glutamato
H H
Transaminasa
Malato deshidrogenasa Malato deshidrogenasa
Transaminasa