Ciclo de Krebs.
En Plantas.
JCMS.
Definición
Vía metabólica presente en todas las células aerobias.
Secuencia de reacciones en las mitocondrias, oxidan la porción acetilo de la acetil-CoA y reducen coenzimas para la formación de ATP.
Rutas metabólicas que degradan los glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos convergen en esta ruta.
Es una ruta anfibólica.
Proporciona a-cetoglutarato y oxalacetato para síntesis de glutamato y aspartato.
Ciclo de Krebs en plantas.
1) En la reacción de la succinil-CoA sintasa se produce directamente ATP, mientras que en los animales se produce GTP: Succinil-CoA + ADP + Pi succinato + CoA + ATP
2) Actividad de la enzima málica–NAD que cataliza la decarboxilación del malato: Malato + NAD+ Piruvato + CO2 + NADH. Vía alternativa para el metabolismo del PEP derivado de la glicolisis.
El malato puede sintetizarse del PEP en el citosol vía PEP-carboxilasa y malato deshidrogenasa (MDH).
El malato es transportado a la matriz mitocondrial vía transportador dicarboxilato sobre la membrana interna, que cataliza el intercambio electroneutral de malato y Pi.
En la matriz, la EM – NAD oxida el malato a piruvato, el cual es oxidado a su vez por el ciclo TCA.
La presencia de EM – NAD+ permite la oxidación completa de ácidos de 4 carbonos (malato, citrato y - cetoglutarato) en ausencia del piruvato.
Piruvato.
Genera la acetil coenzima A.
Reacción de oxidación descarboxilación.
Nexo entre glucólisis y Krebs.
Irreversible.
Piruvato deshidrogenasa.
Matriz mitocondrial.
Reacciones del ciclo.
1.- Condensación del oxalacetato con la acetil CoA.
Enzima citrato sintasa condensa la acetil-CoA (2C) con el oxalacetato (4C), originando una molécula de citrato (6C).
Liberación de Coenzima A (HSCoA)).
Reacción exergónica, irreversible.
2.- Isomerización del citrato a isocitrato.
La isomerización del citrato en isocitrato ocurre por dos reacciones, que se resumen en una:
3.- Oxidación y decarboxilación del isocitrato.
El isocitrato es sustrato de la isocitrato deshidrogenasa.
Isocitrato forma a-cetoglutarato (5C).
Liberación de CO2, reducción de un NAD, formación de 3 ATP.
4.- El a-cetoglutarato se transforma en succinil-CoA.
Segunda decarboxilación oxidativa.
Catalizada por a-cetoglutarato deshidrogenasa.
Formación de succinil-CoA (4C).
NAD es coenzima, formación de 3 ATP.
5.- Succinil-CoA rinde succinato y ATP
Succinil-CoA es un tioéster de alta energía.
∆G° de hidrólisis de -33.5 KJ.mol-1.
Energía liberada genera un enlace fosfoanhidro entre fosfato y un GDP, forman un GTP (cel. Animal) o entre fosfato y un ADP formando un ATP (Cel. Vegetal).
La reacción libera HSCoA.
ADP
ATP
6.- El succinato se transforma en fumarato.
El succinato se oxida a fumarato.
Succinato deshidrogenasa (cofactor FAD:
produce 2 ATP). Succinato deshidrogenasa
7.- El fumarato se hidrata y genera malato.
La fumarasa cataliza la adición de H2O.
El producto de la reacción es el malato.
Fumarasa
8.- El malato se oxida a oxalacetato.
Las reacciones anteriores conducen a la regeneración del oxalacetato.
Malato deshidrogenasa cataliza la oxidación del malato a oxalacetato.
Reducción de un NAD: se forman 3 ATP en la cadena respiratoria.
Malato deshidrogenasa
Las vitaminas desempeñan funciones clave en el ciclo del ácido cítrico.
Ácido pantoténico: Como parte de la coenzima A, el cofactor fijo a residuos ácidos carboxílicos “activos” como
acetil-CoA y succinil-CoA-
Tiamina (Vitamina B1) Como difosfato de tiamina, la coenzima para la descarboxilación en la reacción de a-
cetoglutarato deshidrogenasa.
Niacina: En forma de nicotidamina adenina dinucleótido (NAD) es aceptor de electrones para la
isocitrato deshidrogenasa, a-cetoglutarato deshidrogenasa y malato deshidrogenasa.
Riboflavina: En forma de flavina adenina dinucleótido (FAD) es un cofactor para la succinato
deshidrogenasa.
Bibliografía.
Bioquímica, Mathews y van Holde, Editorial McGraw Hill – Interamericana, 1999.
Baldwin JE, Krebs HA: he evolution of metabolic cycles. Nature. Pp. 1981;291:381.
De Meirleir L: Defects of pyruvate metabolism and the Krebs cycle. J. Child Neurol 2002;Suppl 3:3S26.
Kay J, Weitzman PDJ (editors): Krebs’ Citric Acid Cycle—Half a century and Still Turning. Biochemical Society, 1987.
Kornberg H: Krebs and his trinity of cycles. Nat Rev Mol Cell Biol. 2000;1:225.
Sumegi B, Sherry AD: Is there tight channelling in the tricarboxylic acid cycle metabolon? Biochem Soc Trans 1991;19:1002.