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1. Fosforilación Oxidativa. Ciclo
de Krebs
Dr. Jorge Huamán Saavedra
2024.10

2. Objetivos educacionales
1. Diferencia la fosforilación a nivel del sustrato de la fosforilación
oxidativa
2. Explica la síntesis de ATP según la Teoría Quimiosmótica de Mitchell
3. Explica como funcionan los desacopladores
4. Describe las enzimas y coenzimas del Ciclo de Krebs
5. Señala la importancia del Ciclo de Krebs
6. Explica como se regula el Ciclo de Krebs

3. Cuestionario
1. ¿ Cuál es la diferencia entre fosforilación al nivel del sustrato y la
fosforilación oxidativa?
2. ¿Cómo la teoría quimiosmótica explica la síntesis de ATP?
3. ¿Cuál es la estructura y función de F1-ATP sintetasa?
4 . ¿ Cuál es el efecto de la oligomicina ?¿Qué es un desacoplador?
5. ¿ Cuál es la importancia del Ciclo de Krebs o de los Ácidos
Tricarboxílicos?
6 . ¿Cuáles son las enzimas del Ciclo de Krebs y sus cofactores?
7. ¿ Cómo se regula el Ciclo de Krebs?

4. FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO
• Este proceso consiste en transferir un grupo fosfato de alta energía desde
una molécula fosforilada hasta el ADP, formándose ATP.
• Se aprovecha la energía que se libera al hidrolizarse el grupo fosfato de la
molécula fosforilada, para transferir dicho grupo fosfato al ADP y formar
ATP.
• Este tipo de fosforilación se da en la glucólisis y, también, en alguna de las
etapas del ciclo de Krebs
Cárabes A, Julián A, Riveros H . Metabolismo de los carbohidratos en :Martinez F,
Pardo J, Riveros H. eds. Bioquímica de Laguna y Piña 8 ed, 2018; 285

5. Ejemplo de fosforilación a nivel sustrato: gliceraldehido-3-P a
1,3-difosfoglicérico a 3-fosfoglicérico.

6. Fosforilación Oxidativa .
Teoría Quimiosmótica

7. Fosforilación Oxidativa
• Síntesis de ATP ligada a la cadena respiratoria
• La energía liberada por el paso de equivalentes reductores por la
cadena respiratoria es utilizada para la síntesis de ATP
• Ocurre en la membrana interna mitocondrial
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper Bioquímica ilustrada, 32 ed. Mc Graw
Hill 2023. Cap 13: Pg 121-132

8. Cadena respiratoria.Flujo de protones y electrones
Lehninger. Fundamentos de Bioquímica. 2017

9. Liberación de energía por el
transporte de e-
Bombeo de protones(H+) desde el
la matriz al espacio
intermembrana.
Generación de Gradiente
electroquímico que ejerce una FUERZA
PROTONMOTRIZ.
Los protones atraviesas la membrana
interna mitocondrial, a través del
SISTEMA ATP-sintetasa.

10. Fuerza protón-motriz
• FPM: 190 kJ por par de electrones
• ATP: requiere 50 kJ
• ¿Cómo ocurre la síntesis?

11. Teoría Quimiosmótica. Fuerza protón-motriz

12. Fosforilación Oxidativa según T.Quimiosmótica
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper Bioquímica ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill
2023. Cap 13: Pg 121-132

13. •ATP sintasa
Rodwell V, Bender D, Botham K, Kenelly P, Weil A. Harper Bioquímica ilustrada, 31 ed. Mc Graw Hill 2018.
Cap.13 Pg 117-126;

14. Secuencia
• Protones ingresan por Fo
• Gira c y γ
• α3β3 están fijos por b2 y δ
• Cambio conformacional de β vacía en rotación de 120 °C, luego de β –
ADP+ Pi , finalmente de β –ATP que libera ATP
• Por cada vuelta completa se sintetiza y se libera 3 ATP

15. Oligomicina
• Inhibidor de la fosforilación oxidativa
• Se une a Fo

16. AGENTE DESACOPLANTE
• Desacoplamiento: respiración sin síntesis de ATP
• Agentes desacoplantes: Ácidos débiles hidrofóbicos protonados en el
espacio intermembrana. Difunden rápidamente a través de la membrana,
entran en la matriz mitocondrial en donde se desprotonan.
Ejemplos: dinitrofenol, FCCP
• Proteína desacoplante en la grasa parda (UCP) (termogenina)
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper Bioquímica ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill 2023.
Cap 13: Pg 121-132
Chavez E, Martinez F, Flores O. Oxidaciones biológicas y bioenergética en :Martinez F, Pardo J, Riveros H. eds.
Bioquímica de Laguna y Piña 8 ed, 2018; 285

17. Desacoplamiento en tejido graso pardo
Nelson D, Cox M. Lehninger. Principios de Bioquímica. 7ma edición, 2017

18. Fosforilación oxidativa , inhibidores de FO y
desacoplantes
Lehninger, Introducción a la Bioquímica, 2017

19. Regulación de la Respiración.
• Necesidades de energía
• La respiración está regulada por la concentración de ADP
• Razón ATP/ ADP +Pi
• Inhibidor de la ATPasa en anaerobiosis

20. Transportadores de MIM

21. Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos
o Ciclo de Krebs

22. Destino del piruvato
• Citosol: Reducción del lactato por LDH
• Mitocondria:
Descarboxilación oxidativa: Acetil CoA: PDH .Producción
de energía
Transaminación: Alanina TGP o AlaAT . Síntesis de
aminoácidos
Carboxilación. Oxalacetato. Piruvato carboxilasa.
Gluconeogénesis

23. Metabolismo del Acetil CoA. Fuentes
• Glucógeno– Glucosa --Glucólisis----Piruvato---Acetil
CoA
• Proteínas:----Aminoácidos---Desaminación y
Oxidación
• Triglicéridos .---Lipólisis---Acidos Grasos----Beta
oxidación

25. Metabolismo del Acetil CoA

26. Ciclo de Krebs
• Serie de reacciones que oxidan a la Acetil CoA y reducen
coenzimas, que son reoxidadas por la cadena respiratoria

28. Citrato Sintasa y Aconitasa
• Citrato Sintasa: irreversible. Intermediario citroil
• Aconitasa: citrato a isocitrato. 2 pasos. Citrato a cis-aconitato y
rehidratación a isocitrato. Reversible. Tiene complejo Fe-S.
El fluoroacetato se convierte en fluorocitrato que es inhibidor
de la enzima
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper
Bioquímica ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill 2023. Cap 16: Pg
156-162

29. Isocitrato Deshidrogenasa
• Isocitrato Deshidrogenasa: isocitrato --oxalosuccinato -- alfa
cetoglutarato y reducción del NAD+ a NADH+H+.
Decarboxilación : requiere Mg++ o Mn++
• 3 isoenzimas:
- NAD+ ligada a CR (mitocondrial)
- NADP+ mitocondrial
-NADP+ citosólica
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper
Bioquímica ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill 2023. Cap 16: Pg
156-162

30. Complejo de la Cetoglutarato
Deshidrogenasa
• Complejo de la Cetoglutarato Deshidrogenasa: similar a la
PDH
• 5 coenzimas: difosfato de tiamina, lipoato, CoA, FAD y NAD+
• Enzimas: alfa cetoglutarato deshidrogenasa, dihidrolipoil
transscuccinilasa y la dihidrilipoil deshidrogenasa
• Unidireccional: formación de succinil CoA
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper
Bioquímica ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill 2023. Cap 16: Pg
156-162

31. Succinato tiocinasa
• Succinato tiocinasa (succinil CoA sintetasa): convierte el
succinil CoA en succinato . Fosforilación a nivel del sustrato
• Isoenzimas: 2 en hígado y riñón, una específica para GDP y
otra para ADP. El GTP se usa en la PEP carboxicinasa:
gluconeogénesis. Se usa ADP en tejidos no gluconeogénicos
• Conexión con cetólisis: SuccinilCoA-acetoacetato-CoA
transferasa
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper
Bioquímica ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill 2023. Cap 16: Pg
156-162

32. Succinato Deshidrogenasa, Fumarasa
y Malato DH
• Succinato DH: succinato a fumarato (CR)
• Fumarasa: fumarato a malato por adición de agua
• Malato Deshidrogenasa. Malato a Oxalacetato. Reduce
NAD+. Equilibrio favorece a malato, pero va en dirección
de oxlaacetato por consumo.

33. Rendimiento energético
• Por cada acetil CoA: 10 ATP
• 3 NADH----------7.5
• 1 FADH2---------1.5
• 1 FAS-------------1

34. Importancia del Ciclo de Krebs
• Vía común final de la oxidación áeróbica de carbohidratos , lípidos y
proteínas: producen acetil CoA o intermediarios del Ciclo
• NADH y FADH2 para cadena respiratoria: 11 ATP (9). Actual: 9
• 1 ATP por fosforilación a nivel de sustrato
• Total : 10
• Gluconeogénesis: fuente de oxalacetato
• Lipogénesis: citrato
• Interconversión de aminoácidos
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper Bioquímica
ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill 2023. Cap 16: Pg 156-162

35. Rol del ciclo de Krebs en el anabolismo
Lehninger. Principios de Bioquímica 2017

36. Rol del Ciclo de Krebs en la gluconeogénesis
Rodwell V, Bender D, Botham K, Kenelly P, Weil A. Harper Bioquímica ilustrada, 31 ed. Mc Graw Hill 2018.
Cap.16 150-154

37. Rol del Ciclo en el Metabolismo:
Reacciones anapleróticas
• Reacciones anapleróticas. Proporcionan intermediarios
al Ciclo:
- Piruvato Carboxilasa: oxalacetato
- Transaminasas: oxalacetato, alfacetoglutarato y
piruvato
- Aminoácidos dan diversos intermediarios: piruvato,
alfacetoglutarato, succinil CoA, fumarato

38. Vías anapleróticas: producción de intermediarios del
Ciclo de Krebs

39. ATP Citrato Liasa: fuente de Acetil CoA

40. Regulación del Ciclo de Krebs
• General y Principal: control respiratorio por medio de la cadena respiratoria
y la fosforilación oxidativa
• Suministro de cofactores oxidados NAD+
• Suministro de acetil CoA: PDH,BOxAgrasos
• Particular de algunas enzimas:
Piruvato Deshidrogenasa: previa al ciclo de Krebs, proporciona acetil CoA
Citrato Sintasa
Isocitrato Deshidrogenasa
Alfacetoglutarato Deshidrogenasa
• El calcio en el tejido muscular y otros activa las deshidrogenasas
• Cerebro: por PDH

41. Regulación
• Citrato Sintasa: inhibida por ATP y acil CoA de ácidos grasos
de cadena larga. Concentración de oxalacetato ,su Km es
próxima: que depende de (NADH/NAD) y de Malato DH
• Isocitrato DesohidrogenasaH mitocondrial dependiente de
NAD: activación por ADP, inhibición por ATP y NADH
• Complejo de la alfa Cetoglutarato DH, similar a la PDH:
inhibida por ATP,GTP,NADH, Succinil CoA
• Succinato DH: inhibida por oxalacetato
Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper
Bioquímica ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill 2023. Cap 16: Pg
156-162

42. Conclusiones
1. La síntesis del ATP puede ocurrir por fosforilación a nivel del sustrato
o por fosforilación oxidativa
2. .La Teoría Quimioosmótica señala que el funcionamiento de la
cadena respiratoria lleva a la salida de protones por bombas en tres
complejos y su regreso por Fo produce un cambio conformacional de
F1
3. .El Ciclo de Krebs es un centro de generación de energía y de
interrelaciones metabólicas

43. Referencias Bibliográficas
• Kenelly P, Rodwell V,Guinnes O, Botham K, Weil A. Harper Bioquímica
ilustrada, 32 ed. Mc Graw Hill 2023. Cap 13: pg 121-132; cap 16 pg
156-162
• Chávez E, Martínez F, Flores O. Oxidaciones biológicas y bioenergética
:Martinez F, Pardo J, Riveros H. eds. Bioquímica de Laguna y Piña 8 ed,
2018; 393-416
• Da Poian A, Castanho M. Integrative Human Biochemistry. A textbook
for Medical Biochemistry .Springer, New York 2015; 194-2015
• Nelson D, Cox M. Lehninger. Principios de Bioquímica. 7ma edición,
2017