Etapas del Ciclo de Krebs

Reacciones del ciclo : 

1ºCondensación 2ºDeshidrogenación 3ºDescarboxilación oxidativa 4ºDescarboxilación oxidativa 5ºFosforilación a nivel de sustrato 6ºDeshidrogenación 7ºHidratación 8ºDeshidratación

Reacción 1: oxalacetato + acetil-CoA + H2Oà citrato + CoA-SH

Enzima: Citrato sintasa

La reacción es sumamente exoergónica (ΔG'°=-31.4 kJ/mol), motivo por el cual este paso es irreversible.

Reacción 2: citrato ßàcis-aconitato + H2O ßà isocitrato

Enzima: Aconitasa

La aconitasa cataliza la isomerización del citrato a isocitrato, por la formación de cis-aconitato.
En el sitio activo de la enzima está presente un clúster hierro-azufre.

Reacción 3: isocitrato + Mg” + NAD(P)à oxalsuccinato + NAD(P)H à α-cetoglutarato + CO2         E: Isocitrato deshidrogenasa

Reacción 4: α-cetoglutarato+ CoA-SH+NADà Succinil-CoA + NADH + CO2   E: α-cetoglutarato deshidrogenasa

Después de la conversión del isocitrato en α-cetoglutarato se produce una segunda reacción de descarboxilación oxidativa, que lleva a la formación de succinil CoA. La descarboxilación oxidativa del α-chetoglutarato es muy parecida a la del piruvato, otro α-cetoácido.

Reacción 5: Succinil-CoA + GDP+Pi ß à succinato +CoA-SH + GTP

E: Succinil-CoA sintetasa

El succinil-CoA es un tioéster a alta energía la enzima succinil-CoA sintetasa se sirve de tal energía para fosforilar un nucleósido difosfato purinico como el GDP.
Se produce una fosforilación a nivel de sustrato.

El GTP traslada grupos fosfato hacia el ATP, en una reacción catalizada por la enzima nucleósido difosfoquinasa.

Reacción 6: succinato +FAD ßàfumarato +FADH2

E: Succinato deshidrogenasa

La primera reacción de oxidación es catalizada por el complejo enzimático de la succinato deshidrogenasa, la única enzima del ciclo que tiene como aceptor de hidrógeno al FAD en lugar de NAD.El complejo enzimático también es el único del ciclo que pasa dentro de la membrana mitocondrial (interna) en lugar de la matriz mitocondrial como el resto de reacciones.

Reacción 7: fumarato+H2Oßà L-malato

E: Fumarasa (estereoespecifica)

Reacción 8: L-malato +NAD ßà oxalacetato +NADH  E: Malato deshidrogenasa.

El ciclo de Krebs es una ruta afibolica, es decir, actúa tanto en anabolismo como catabolismo.

Reacciones anapletoricas: Son reacciones que reponen intermediarios del ciclo.

La piruvato descaxilasa, usa biotina como coenzima para transportar grupos CO2.

Regulacion del ciclo de Krebs:

•1. Disponibilidad de sustratos

•2. Inhibición por acumulación de productos

•3. Regulación de las siguientes enzimas:

– Citrato sintasa

 •Inhibidores: NADH, succinil-CoA, citrato, ATP

•Activadores: ADP

– Isocitrato deshidrogenasa

•Inhibidores: NADH

•Activadores: Ca++, ADP

– α-cetoglutarato deshidrogenasa

•Inhibidores: succinil-CoA, NADH

•Activadores: Ca++

DESCARBOXILACION OXIDATIVA DEL PIRUVATO

    

Proceso intramitocondrial e irreversible,en el cual el piruvato procedente de la glicolisis se oxida para dar lugar a acetil- CoA y CO2, mediante la accion del complejo de la piruvato DH.

El complejo Piruvato DH consta de tres enzimas:

-E1,piruvato DH, necesita como coenzima TPP.   

-E2, dihidrolipiol transacetilasa, usa como coenzima lipoamida y                                              traslada la Co-A.

-E3, dihidrolipoil DH, utiliza como coenzima FAD y modifica al NAD.

En resumen, esta formado por 3 enzimas y necesita 5 coenzimas.

1ºSe une el piruvato a la TPP de E1 formando hidroxietil-TPP y libera CO2.

2ºTralada el hidroxietilo al la lipoamida reduciendola y libera la TPP.

3ºTraslado del grupo acetil al CoA y libera la lipoamida reducida.

4º Se transfieren dos electrones de la lipoamida a FAD que se reduce a FADH2

5º El NAD oxida a FADH2 y se forma NADH que se dirige a cadena respiratoria.

Regulacion del proceso:

Modificacion alosterica del complejo PDH: ac.grasos de cadena larga, ATP, AMP, CoA, NADH son efectores negativos.

Cuando el ciclo de Krebs no dispone de suficiente acetil-CoA se activa alostericamente el complejo de piruvato DH.

Modificacion covalente del complejo PDH: a)por fosforilacion: la cinasa inhibe el complejo, se activa por incremento de acetil-CoA, NADH, ATP.

b)por desfosforilacion: la fosfatasa activa el complejo PDH, se activa por insulina.

VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

Proceso de oxidacion localizado en el citoplasma celular aunque no en todas las celulas.

Proporciona NADPS , ribosa-5-P y moleculas de 3,4,5,6 y 7 carbonos.

Se diferencian dos fases:

A) OXIDATIVA.

Resumen: 1 g6-p+  2NADP--->2NADPH+1ru5P+ 1CO2.

Durante esta fase una molecula de glucosa genera 2 moleculas de NADPH, 1 molecula  de  ribulosa-5-P y 1 molecula de CO2. Consta de 3 reacciones:

1º Oxidacion de glucosa-6-P a 6-fosfoglucolactona, por accion de la enzima glucosa-6P deshidrogensa. Produce una molecula de NADPH.

2º Hidrolisis de la 6-fosfoglucolactona a 6-fosfolactona, por accion de la lactonasa.

3º Descarboxilaxion oxidativa de 6-fosfolactona a ribulosa-5-P mediante la enzima 6-fosfolactona DH. Produce tambien 1 NADPH y 1 CO2.

Esta fase funciona cuando se necesita NADPH en la célula.

B) NO OXIDATIVA. 

Resumen: 6 g6-P+12NADP+6H2O----> 6r5-P+6 CO2+12 NADPH+12H

Recicla las pentosas fosfato a glucosa-6-P.

Por accion de la ribulosa-5-P isomerasa se produce Ribosa-5-P (R5-P) a partir de la ribulosa-5-P (Ru5-P) y mediante la epimerasa se produce xilulosa-5-P a partir de la Ru5-P.

Las dos moleculas de 5 carbonos sufren una serie reordenamientyos de sus esqueletos carbonicos hasta dar lugar  a moleculas de 6 carbonos.

6 moleculas de 5C dan lugar a 5 moleculas de 6C por accion de la trasncetolasa y la transaldolasa.

La enzima transcetolasa cataliza la transferencia de dos carbonos (C1-C2) desde un dador cetosa a un aceptor aldosa, mientras que la transaldolasa cataliza una reaccion similar a la aldolasa en la glicolisis.

(imagen1)

Enzimas implicadas : 

1-transcetolasa. 

2-transaldolasa.

3-fosfohexosa isomerasa.

4-fructosa1,6-bisfosfatasa.

1- La enzima transcetolasa cataliza la transferencia de 2 C de la xilulosa5-P a la ribosa5-P formando septohalosa7-P y gliceraldehido3-P y de la xilulosa5-P a la eritrosa4-P formando fructosa6-P y gliceraldehido3-P. Esta enzima requiere el coenzima tiamina pirofosfatopara estabilizar el carbonion formado por la ruptura del enlaceC2-C3.

2-La transaldolasa elimina un fragmento de 3C de la sedoheptolasa y se condensa con un gliceraldehido-3-P formando fructosa-6-P y eritrosa-4-Fructosa1-6-bbifosfatasa. El centro activo de la aldolasa esta formado por un residuo de Lys necesario para formar la base de Schiff con el carbono carbonilo de su sustrato estabiliazando en carbanion.

Las moleculas de fructosa6-P formadas sufren un proceso de isomerizacion por acccion de la fosfohexosa isomerasa (3)y se convierten en glucosa6-P.

Las dos moleculas de gliceraldehido formadas por la repeticion de estas reacciones se convierten en una molecula de fructosa1,6-bifisfosfato como en la gluconeogenesis. La fructosa1,6-bisfosfatasa (4) convierte la fructosa en glucosa6-P.

La regulacion de esta via se lleva a cabo a traves del control sobre la enzima glucosa6-P DH, mediante la concentracion del NADP. Cuando la [NADP]/[NADPH] es alta se necesita producir NADPH porque la celula lo esta usando activamente.  Así el NADP actua como activador de la ruta y el NADPH como inhibidor.

Si se necesita NADPH se activa la fase oxidativa, si se necesita ribosa se activa la fase no oxidativa, se requiere ambos sustratos, se activa toda la ruta.