Ciclo de krebs

EL CICLO DE KREBS

Ciclo de krebs

Ciclo del ácido cítrico

Introducción

En la fisiología celular de los organismos ocurren un gran sin número de reacciones químicas, dentro de ellas tenemos reacciones anabólicas y catabólicas y estas en conjunto constituyen el metabolismo celular por ejemplo la síntesis del ATP

Sir Hans Krebs 1937

Músculo pectoral de paloma

El citrato

El isocitrato

Cis aconitato

Estimulan la oxidacion del piruvato y el consumo de oxigeno

El malonato (inhibidor de la succinato deshidrogenasa) logra bloquear la oxidación del piruvato.

La administacion de piruvato y oxalacetato al tejido provocaba la acumulación de citrato.

Las ocho enzimas del ciclo catalizan una serie de reacciones que:

Oxidan un grupo acetilo a dos moléculas de dióxido de carbono, con la generación de tres moléculas de NADH, una de FADH2 y una de GTP

Adición del grupo acetilo al oxalacetato (o síntesis del

citrato)

Paso 1

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

El oxalacetato es un compuesto de 4 carbonos Tambien llamado ácido oxalacético

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

Acetil - CoA

El grupo acetilo o acetil proviene de la glucolisis o de la beta Oxidacion de acidos grasos yContiene 2 carbonos

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

Acetil - CoA

La coenzima A (Co A) es una coenzima especializada en el transporte de grupos de dos Carbonos como Es el caso del grupo acetil

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

COO

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Acetil - CoA

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

COO

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Acetil - CoA CoA - SH

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

COO

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Acetil - CoA CoA - SH

La CoA se retira con un grupo sulfuro

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

COO

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

Citrato sintasa

Acetil - CoA Acetil - SH

La citrato sintasa es una enzima que actua sobre el acetil CoA Rompiedolo para que pueda salir la CoA y formar El citrato

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

COO

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

Citrato sintasa

Acetil - CoA Acetil - SH

Enzima : citrato sintasa

Coenzima : CoA

Sustrato : oxalacetato o acido oxálico u oxalacético

Tipo de reacción : síntesis, adición o acilación

Producto : acido cítrico o citrato

Diego Pérez Calderón UAP Chiclayo - [email protected]

Isomerización del citrato a isocitrato

Paso 2

COO

CH2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

En este paso el ácido cítrico experimenta una remodelación El grupo hidroxilo (OH) pasa del carbono 3 al carbono 2

COO

CH2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

En este paso el ácido cítrico experimenta una remodelación El grupo hidroxilo (OH) pasa del carbono 3 al carbono 2

COO

CH2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

COO

CH 2

C COO

CH

COO

HO

Isocitrato

COO

CH2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

COO

CH 2

C COO

CH

COO

HO

Isocitrato

El isocitrato es un isómero del ácido cítrico y la diferencia esta en el grupo hidroxilo (OH) se encuentra en el carbono 2

COO

CH2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

COO

CH 2

C COO

CH

COO

HO

Isocitrato

aconitasa

COO

CH2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

COO

CH 2

C COO

CH2

COO

HO

Isocitrato

aconitasa

La aconitasa actua deshidratando al ácido cítrico formando un subproducto llamado cis aconitato

COO

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

COO

CH 2

C COO

CH2

COO

HO

Cis aconitato

COO

CH 2

C

CH

COO

COOHO

2

Citrato

COO

CH 2

C COO

CH

COO

Cis aconitato

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

Cis aconitato

COO

CH 2

C COO

CH2

COO

HO

Isocitrato

aconitasa

Despues la aconitasa hidrata al cis aconitato cambiando el orden de los Hidrogenos y el Oxigeno

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

Cis aconitato

COO

CH 2

C COO

CH

COO

HO

Isocitrato

aconitasa

Enzima : aconitasa

Sustrato : ácido citrico o citrato

Tipo de reaccion : isomerización

Producto : ácido isocitrico o isocitrato

Subproducto : cis aconitato


Oxidación del isocitrato hasta oxalasuccinato

Paso 3

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

C COO

CH

COO

Cis aconitato

El grupo hidroxilo (OH) del isocitrato es oxidado hasta un grupo carboxilo (C=O)

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

C COO

CH

COO

Cis aconitato

El grupo hidroxilo (OH) del citrato es oxidado hasta un grupo carboxilo (C=O)

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

O=C

COO

C -- COO

oxalasuccinato

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

C COO

CH

COO

Cis aconitato

También hay una perdida de 2 átomos de hidrogeno que son llevados por la coenzima NAD+

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

O=C

COO

oxalasuccinato

NAD+

C -- COO

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

O=C

COO

oxalasuccinato

NAD+

C -- COO

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

O=C

COO

oxalasuccinato

NAD+ NADH + H

C -- COO

Enzima :

Sustrato : ácido isocitrico o isocitrato

Tipo de reaccion : deshidrogenación y oxidación

Producto : oxalasuccinato o acido oxalasuccinico

Coenzima : NAD


Descarboxilación del oxalasuccinato hasta el α cetoglutarato

Paso 4

COO

CH 2

C

H=C

COO

COO

oxalasuccinato

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2

α cetoglutarato

Isocitrato deshidrogenasa

La enzima isocitrato deshidrogenasa debilita el enlace del grupo carbonilo central y el acido isocitrico lo pierde en forma de CO2

COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2

α cetoglutarato


La enzima isocitrato deshidrogenasa debilita el enlace del grupo carbonilo central y el acido isocitrico lo pierde en forma de CO2

COO

CH 2

C

H=C

COO

COO

oxalasuccinato

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2

α cetoglutarato


CO2

COO

CH 2

C

O=C

COO

COO

oxalasuccinato

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2

α cetoglutarato

NAD+ NADH + H


COO

CH 2

C

CH

COO

COO

HO2

Isocitrato

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2

α cetoglutarato

El α cetoglutarato es una molecula de 5 atomos de carbono

Enzima : isocitrato deshidrogenasa

Sustrato : oxalasuccinato

Tipo de reacción :descarboxilacion

Producto : α cetoglutarato o ácido α cetoglutarico


Oxidacion del α cetoglutarato y sintesis del succinil CoA

Paso5

COO

CH 2

COO

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2

α cetoglutaratoα cetoglutarato

Gracias a un complejo multienzimatico “α cetoglutarato deshidrogenasa” el α cetoglutarato pierde un átomo de carbono liberado CO2

COO

CH 2

COO

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2


α cetoglutarato deshidrogenasa

COO

CH 2

COO

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2



COO

CH 2

COO

COO

CH 2

C

O=C

COO

H C2



CO2

COO

CH 2

COO

COO

CH 2

O=C

H C2

α cetoglutarato

H C2

O=C

COO

CH 2

COO

COO

CH 2

O=C

H C2

α cetoglutarato

H C2

O=C

De esta manera queda un compuesto de cuatro átomos de carbono

COO

CH 2

COO

COO

CH 2

O=C

H C2

α cetoglutarato

H C2

O=CA este compuesto de cuatro carbonos se le agrega de nuevo la CoA para llevarlo hacia el próximo proceso

CoA

S-CoA

COO

CH 2

COO

COO

CH 2

O=C

H C2

α cetoglutarato

H C2

O=C

S-CoASuccinil CoA

Enzima : complejo multienzimatico α cetoglutarato deshidrogenasa

Sustrato : α cetoglutarato o ácido α cetoglutarico

Tipo de reacción : descarboxilacion

Producto : succinil CoA


Hidrólisis del succinil CoA y formación del GTP

Paso6

COO

CH 2

COO

O=C

H C2

α cetoglutaratoSuccinil CoA

COO

CH 2

H C2

O=C

S-CoA

Succinil CoA sintetasa

Gracias a la succinil CoA sintetasa, el succinil CoA se hidroliza liberando la CoA y una molécula de acido succinico

H2O

COO

CH 2

COO

O=C

H C2


COO

CH 2

H C2

O=C

S-CoA


Ácido succinico o succinato

CoA - SH

H2O

COO

CH 2

COO

O=C

H C2


COO

CH 2

H C2

O=C

S-CoA


Ácido succinico o succinato

CoA – SH

paralelamente

GDP GTP

P

paralelamente

La hidrólisis del succinil CoA libera la suficiente energía para que paralelamente un el GDP capte una molécula de P y formen GTP, el cual dará origen al ATP

Enzima : succinil CoA sintetasa

Sustrato :succinil CoA

Tipo de reacción :hidrólisis y síntesis

Producto : ácido succinico o succinato


Oxidación del succinato o sintesis del fumarato

Paso7

COO

CH 2

COO

O=C

H C2

α cetoglutarato

COO

CH 2

H C2

O=CSuccinato

deshidrogensa Succinato

COO

CH

HC

O=C COO

Esta enzima es una oxidoreductasa y deshidrogenasa a la vez

COO

CH 2

COO

O=C

H C2

α cetoglutarato

COO

CH 2

H C2

O=CSuccinato


COO

CH

HC

O=C COO

Reduce al FAD

FAD FADH 2

COO

CH 2

COO

O=C

H C2

α cetoglutarato

COO

CH 2

H C2

O=CSuccinato


COO

CH

HC

O=C COO

Deshidrogena al succinato

FAD FADH 2

COO

CH 2

COO

O=C

H C2

α cetoglutarato

COO

CH 2

H C2

O=CSuccinato


COO

CH

HC

O=C COO

Oxida al succinato

FAD FADH 2

COO

CH 2

COO

O=C

H C2

α cetoglutarato

COO

CH 2

H C2

O=CSuccinato


COO

CH

HC

O=C COO

De esta manera obtenemos al fumarato

FAD FADH 2

COO

CH 2

COO

O=C

H C2

α cetoglutarato

COO

CH 2

H C2

O=CSuccinato


COO

CH

HC

O=C COO

FAD FADH 2

Fumarato

Enzima : succinato deshidorgenasa

Coenzima : FAD (mucha mas poder reductor)

Sustrato :succinato o ácido succínico

Tipo de reaccion :oxidación, reducción y deshidrogenación

Producto : ácido furamico o fumarato


Hidratación del fumarato o sintesis del malato

Paso8

COO

CH

HC

COO

Fumarato

Fumarasa

Esta enzima es una hidratasa y actua hidratando al fumarato

COO

CH

HC

COO

Fumarato

Fumarasa

H2O

Como consecuencia de la unión del fumarato mas agua se forma un a - hidroxiácido

COO

CH

HC

COO

Fumarato

Fumarasa

H2O COO

CH

CH 2

COO

HO

Malato

Enzima : fumarasa

Sustrato : ácido furámico o fumarato

Tipo de reaccion :hidratación

Producto :ácido málico o malato


Oxidación del malato

Paso9

COO

COO

Malato deshidrogenasa

2

HO

Malato

CH

CH

Esta enzima es una oxidorreductasa

COO

COOMalato

deshidrogenasa

2

HO

Malato

CH

CH

Esta enzima reduce al NAD que trabaja como coenzima

NAD NADH + H

COO

COOMalato

deshidrogenasa

2

HO

Malato

CH

CH

El NAD oxida el grupo alcohol del a - hidroxiácido hasta un grupo carboxilo

NAD NADH + H

COO

COOMalato

deshidrogenasa

2

HO

Malato

CH

CH

El NAD oxida el grupo alcohol del a - hidroxiácido hasta un grupo carboxilo

NAD NADH + H

COO

COOMalato

deshidrogenasa

2

HO

Malato

CH

CH

De esta manera se obtiene el oxalacetato o ácido oxalacético para el primer paso del ciclo de Krebs

NAD NADH + H COO

C=O

CH 2

COO

COO

C=O

CH

COO

2

Oxalacetato

Enzima : malato deshidrogenasa

Coenzima: NAD

Sustrato : ácido málico o malato

Tipo de reaccion :oxidación y deshidrogenación

Producto :ácido oxalacético u oxalacetato

Regulacion de las enzimas en el ciclo de Krebs

Muchas de lasa enzimas son reguladas por una retroalimentación negativa

Citrato sintasa


α cetoglutararo deshidrogenasa

Son inhibidas por las concentraciones de ATP

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