El documento describe el ciclo del ácido cítrico (también conocido como ciclo de Krebs), que es la ruta central del metabolismo aeróbico. El ciclo consta de 8 pasos que degradan la unidad de acetil-CoA en dióxido de carbono mientras generan energía en la forma de ATP, NADH y FADH2. El ciclo también provee precursores para la biosíntesis de varias moléculas. El piruvato ingresa al ciclo después de sufrir tres transformaciones catalizadas por tres enz

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