LIC. NUTRICIÓN
QCA. BIOLÓGICA - 2015
PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN
TEMA 4 - METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
Descarboxilación oxidativa del Piruvato,
regulación. Destinos y funciones de Acetil-CoA.
Ciclo deKrebs. Generalidades. Regulación.
Balance energético. Función anfibólica.
Reacciones anapleróticas.
Vía de las Pentosas fosfato. Etapas, función, enzimas
implicadas. Relación con la glicólisis, importancia
metabólica. Importancia de las vitaminas en el
funcionamiento de estas vías.
DESTINO DEL PIRUVATO
GLUCOSA
Vía Glicolítica
(CITOSOL)
2 PIRUVATO
O2
O2
(MITOCONDRIA)
AEROBIOSIS
ANAEROBIOSIS
2 Lactato
2 Acetil-CoA + 2 CO2
Etanol
Fermentación
Láctica Fermentación
(músculo en
Alcohólica
contracción,
(microorganismos:
eritrocitos)
levaduras)
Ciclo de
Krebs
4 CO2+ 4 H2O
Células animales, vegetales
Destinos del Piruvato
(GuíaTP Qca. Biológica, 2015)
Descarboxilación Oxidativa del Piruvato
Cadena Transp.
Electrónico
3 ATP
Cofactores:
PPT,
Lipoato,
FAD
Piruvato deshidrogenasa
(PDH)
Complejo multienzimático
(E1, E2, E3)
(mitocondria)
Producción de Acetil-Coenzima A (Acetil-CoA)
en la mitocondria
(acetato activado)
COMPLEJO DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA
• Se encuentra en la
matriz mitocondrial
• No forma parte del
Ciclo de Krebs
Formado por:
• 3 Enzimas distintas
• 5 Coenzimas
• PPT unida fuertemente
a E1
• Ac. Lipoico unido
covalentemente a E2
•FAD fuertemente unido
a E3
•NAD reoxida FADH2
3 Enzimas
• E1: Piruvato descarboxilasa
• E2: Dihidrolipoamida transacetilasa
• E3: Dihidrolipoamida deshidrogenasa
5 Coenzimas
Pirofosfato de Tiamina (PPT ó TPP): derivado de
Vit B1, transporta restos de C
Acido lipoico: ácido graso de 8 C, factor nutricional,
aceptor y transportador de H
Coenzima A (CoA-SH): contiene Ac. Pantoténico
(complejo Vit B), aceptor y transportador de
restos acilo, forma unión rica en energía
FAD: nucleótido, contiene Riboflavina (Vit B2),
transportador de equiv. de reducción
NAD: nucleótido, contiene Nicotinamida (Vit B5),
transportador de equiv. de reducción
Vitaminas (Coenzimas)
en el funcionamiento de estas vías metabólicas
Niacina
NAD
Ion Hidruro (:H -)
(Vit B5)
Riboflavina
(Vit.B2)
Tiamina (Vit. B1)
Acido pantoténico
Acido lipoico
Piruvato
deshidrogenasa (PDH)
FAD
Electrones
PDH-E3
PP-tiamina
Aldehídos
PDH-E1
Coenzima A
Grupos acilo
Lipoamida
Electrones y
grupos acilos.
Tiolasa
PDH-E2
Repasemos de teorías anteriores….
¿Cómo es la Coenzima-A (CoA)?
¿Cómo se forma Acetil-CoA?
Coenzima A
resto acetilo
Acetil-CoA
3’ fosfo-ADP
Lehninger A. L., 4ª Edic. 2007– Cap.16
COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA
-REGULACIÓN-
• REGULACION
ALOSTERICA
Acetil-CoA
-
NADH
ATP
• MODIFICACION
COVALENTE
+
ATP
Glicólisis
FOSFORILACION
DESFOSFORILACION
PDH
COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA
-REGULACIÓN•
REGULACIÓN
ALOSTERICA
Piruvato
PDH fosfatasa
Deshidrogenasa
PDH quinasa
(PDH)
Vía Glicolítica
•
MODIFICACION
COVALENTE
ATP
PDH
PRODUCTOS DE LA
DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DE PIRUVATO
¿Cuál es el destino?
• ACETIL- CoA
CICLO DE KREBS
(matriz
mitocondrial)
• NADH
CADENA
RESPIRATORIA
(membrana interna
mitocondrial)
3 ATP
Origen y destinos metabólicos del Piruvato
Otros
monosacáridos
Glucosa-6-fosfato
Lactato
PIRUVATO
C.K.
Oxalacetato
Alanina
CO2
CO2
ACETIL-CoA
Procedencia de la Acetil-CoA
Hidratos de
Carbono
Aminoácidos
PIRUVATO
Acetil-CoA
b-Oxidación de
ácidos grasos
Cuerpos
cetónicos
¿Cómo ocurre la Oxidación de Acetil-CoA
en la mitocondria?
CICLO DE KREBS
•Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos
•Ciclo del Ácido Cítrico
Ciclo de Krebs
LOCALIZACION:
Matriz mitocondrial
VISION GENERAL: es una serie cíclica
de 8 reacciones que oxidan el Acetil- CoA
a CO2 con obtención de: ATP, NADH+H y FADH2
PROCESO AEROBICO: la ausencia de O2 inhibe el ciclo
FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS
• FUNCION principal: catabólica. Oxidación de glúcidos,
ácidos grasos y proteínas para obtener ENERGIA
• Fuente productora de coenzimas reducidas utilizadas para
la producción de ATP
• Produce la mayor parte del CO2 de la célula
------------------------------------------------------------------------• FUNCION: anabólica. Aporta intermediarios como
precursores de otras vías metabólicas
• Proporciona precursores para la síntesis de proteínas y
ácidos nucleicos
• Por participar en procesos catabólicos y anabólicos
el CICLO DE KREBS es una vía ANFIBÓLICA
(anfi = dos)
REACCIONES del
CICLO de KREBS
(Ciclo del Ac.Cítrico,
Ciclo de Ac. Tricarboxílicos)
Condensación
REACCIONES del
CICLO de KREBS
Acetil-CoA
Deshidrogenación
Oxalacetato
Malato
Citrato
Deshidratación
CisAconitato
Hidratación
Hidratación
Fumarato
Isocitrato
Deshidrogenación
Succinato
a-Ceto
glutarato
Succinil-CoA
Fosforilación a
nivel de sustrato
GTP
Descarboxilación
oxidativa
Descarboxilación
oxidativa
ENZIMAS del CICLO de KREBS
12345678-
Citrato sintasa.
Aconitasa.
Isocitrato deshidrogenasa.
Alfa-cetoglutarato deshidrogenasa.
Succinato tioquinasa.
Succinato deshidrogenasa.
Fumarasa.
Malato deshidrogenasa.
CICLO de KREBS
-Productos finales: poder reductor, CO2, energía
-Número de C de los intermediarios
PRIMERA REACCION DEL CICLO DE KREBS
Citrato sintasa
Glicolisis ó
Piruvato
Acetil-CoA
Oxalacetato
CICLO DE
KREBS
Citrato
REACCION 2- DE FORMACION DE ISOCITRATO
Aconitasa
Aconitasa
Citrato ó Acido
Cítrico
Aconitasa
Cis-Aconitato
Isocitrato
REACCION 3 - Isocitrato deshidrogenasa
Isocitrato
Oxalosuccinato
a-Cetoglutarato
REACCION 4 - alfa-cetoglutarato
deshidrogenasa
a-cetoglutarato
Succinil-CoA
REACCION 5 - Succinil-CoA sintetasa ó
Succinato tioquinasa
Succinato
Succinil-CoA
Fosforilación a nivel de
sustrato
Reacción 6 - Succinato deshidrogenasa
Succinato
deshidrogenasa
Succinato
Fumarato
Reacción 7 - Fumarasa
Fumarasa
Fumarato
L-Malato
Reacción 8 - Malato deshidrogenasa
Malato
deshidrogenasa
Malato
Oxalacetato
REACCION DE LA ISOCITRATO DESHIDROGENASA
Distribución de carbonos
Esquema de distribución de carbonos desde
Succinato a Oxalacetato
REGULACIÓN DEL
CICLO
DE KREBS
ATP, Citrato
ENZIMAS REGULADORAS
1) - Citrato sintasa
2)- Isocitrato deshidrogenasa
3)- a.Cetoglutarato deshidrogenasa
Recordemos…..
FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS
• FUNCION principal: catabólica. Oxidación de glúcidos,
ácidos grasos y proteínas para obtener ENERGIA
• Fuente productora de coenzimas reducidas utilizadas para
la producción de ATP
• Produce la mayor parte del CO2 de la célula
------------------------------------------------------------------------• FUNCION: anabólica. Aporta intermediarios como
precursores de otras vías metabólicas
• Proporciona precursores para la síntesis de proteínas y
ácidos nucleicos
• Por participar en procesos catabólicos y anabólicos
el CICLO DE KREBS es una vía ANFIBÓLICA
(anfi = dos)
Función
Anfibólica
del
Ciclo de
Krebs
Reacciones
anapleróticas
Varios intermediarios del Ciclo de Krebs pueden ser
utilizados para la biosíntesis de otros compuestos
(Función Anabólica) - FLECHAS AZULES
Para un buen funcionamiento del Ciclo estos
intermediarios deben reponerse.
Las reacciones que proveen de los mismos se denominan
Reacciones de relleno o Anapleróticas – FLECHAS ROJAS
El Ciclo de Krebs es una vía ANFIBÓLICA
REACCIONES ANAPLERÓTICAS
ó DE RELLENO
Son aquellas que permiten reponer intermediarios
que han sido sustraídos por otras rutas biosintéticas.
Mantienen en equilibrio las concentraciones
intramitocondriales de los intermediarios del ciclo
ANAPLERÓTICO (DEL GRIEGO= RELLENAR)
REACCIONES ANAPLERÓTICAS O DE RELLENO
BIOTINA
(Vit H)
DESCARBOXILACION OXIDATIVA DE PIRUVATO
1 NADH
1X3
3 ATP
BALANCE ENERGETICO DEL CICLO DE KREBS
3 NADH
1 FADH2
1 GTP
3X3
1X2
9 ATP
2 ATP
1 ATP
12 ATP
RENDIMIENTO ENERGÉTICO
DESDE PIRUVATO
3 ATP
3 ATP
NAD+
NADH+H+
PDH------- 1 NADH ----- 3 ATP
IDH-------- 1 NADH ----- 3 ATP
α-CGDH-- 1 NADH ---- 3 ATP
SDH------- 1 FADH2 ---- 2 ATP
MDH------- 1 NADH ---- 3 ATP
STQ-------- 1 GTP ------ 1 ATP
TOTAL -------------------15 ATP
2 ATP
CICLO DE KREBS
BALANCE
ENERGÉTICO
3 ATP
3 ATP
Lim, Roach. Lo esencial en metab. y nutrición. 3°Edición.
Relacionemos…..
¿Cuánta energía contiene
un mol de GLUCOSA
Con lo que sabemos cuando se degradada hasta
CO2 y H2O
….¿ Podemos
en aerobiosis?
averiguar…?
Para entenderlo
debemos saber…..
Sistemas de
Lanzadera
Cadena de transporte electrónico
SISTEMAS de LANZADERAS ó CONMUTADORES
Sistemas de transferencia de los
equivalentes de reducción producidos en el citosol
hacia la Cadena Respiratoria en la mitocondria
¿Por qué ocurren estas transferencias?
Debido a la imperbeabilidad de la membrana mitocondrial
interna al NADH
¿Cómo funcionan?
1)- Necesitan una enzima citosólica que reoxide NADH y
un Sustrato aceptor de los hidrógenos
2) El Sustrato aceptor debe tener un transportador para
atravesar la membrana interna mitocondrial
3) Necesitan una enzima mitocondrial (isoenzima) que
reoxide al Sustrato aceptor de los hidrógenos y que éste
ceda los equivalentes de reducción a la Cadena
Respiratoria
SISTEMAS de LANZADERAS ó CONMUTADORES
Lanzadera del
glicerofosfato
(rinde 2 ATP)
-Músculo esquelético
-Cerebro
Sistemas
Lanzaderas
Lanzadera del
malato-aspartato
(participan amino ácidos)
(rinde 3 ATP)
-Hígado
- Corazón
- Riñón
EN AEROBIOSIS
Lanzadera del glicerofosfato
Isoenzima citosólica
H producidos
en el citosol
S aceptor de H
Isoenzima mitocondrial
H que pasaron
a la Cadena Respiratoria
Cadena Respiratoria
2 ATP
Lanzadera del
Malato-Aspartato
EN AEROBIOSIS
3 ATP
H producidos
en el citosol
H que pasaron
a la mitocondria
¿Cuál es el RENDIMIENTO DE ATP por
oxidación total DE 1 MOLECULA DE
GLUCOSA?
En la VIA GLICOLITICA: produce 2 ATP
 2 NADH en el citosol que por SISTEMA de
LANZADERAS: Producen 2 o 3 ATP c/u = 4 ó 6 ATP
UNA GLUCOSA PRODUCE 2 MOLECULAS DE PIRUVATO :
cada Piruvato produce incluído el C. de Krebs, 15 ATP X 2 = 30 ATP
TOTAL: 32 ATP + 4 (6) ATP = 36 ó 38 ATP
INTEGREMOS…… !!
¿Dónde estamos
en el
Mapa Metabólico?
Etapas Catabólicas
en aerobiosis
Bibliografía
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).
2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).
3- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed.,
Barcelona (2010).
4- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).
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