View
236
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
1/36
CICLO DEL CIDO CTRICO
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
2/36
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
3/36
El ciclo del cido ctrico es una vametablica fundamental cuyo material
de partida son unidades acetilo de doscarbonos derivadas de aminocidos,monosacridos y cidos grasos.
stos se oxidan con desecho CO 2 , conla reduccin de los cofactores NAD yubiquinona (Q).
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
4/36
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
5/36
El ciclo del cido ctrico es una vametablica que convierte los tomos decarbono en CO2 y al hacerlo, conservaenerga metablica que en ltimainstancia impulsa la sntesis de ATP
Este ciclo representa la fase final de laoxidacin de combustibles metablicos,
incluidos carbohidratos, cidos grasos yaminocidos
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
6/36
Las ocho reacciones del ciclo del cido
ctrico ocurren en el citosol de lasprocariotas y en las mitocondrias de laseucariotas.
A diferencia de las vas lineales como lagluclisis o la gluconeognesis, el ciclodel cido ctrico siempre vuelve al punto
de partida y en esencia se comportacomo un catalizador de mltiples pasos
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
7/36
Es fcil visualizar el modo en que una vametablica lineal pudo surgir en lahistoria evolutiva por la adicin de pasossucesivos, pero comprender la evolucinde una va circular como el ciclo del cidoctrico representa un desafo mayor.
Es posible postular el modo en que pudo
haberse originado esta va.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
8/36
Un examen del ciclo del cido ctricotambin ilustra una caractersticaimportante de las vas metablicas engeneral, a saber, que una va es menos
parecida a un elemento de fontanera yms a una telaraa o red.
En otras palabras, la va no funciona
como un ducto, en el cual entransustancias por un extremo y salentransformadas por el otro.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
9/36
Ms bien, los intermediarios de la vapueden participar en muchas reacciones,dependiendo de las necesidades de laclula.
El ciclo del cido ctrico no tiene igual enel nmero de conexiones metablicasque establece: es una va central cuyos
intermediarios son tanto precursorescomo productos de una gran variedad demolculas biolgicas.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
10/36
Los tomos de carbono ingresan en elciclo del cido ctrico en forma de gruposacetilo derivados de aminocidos, cidosgrasos y carbohidratos.
Dado que ya se ha considerado elcatabolismo de carbohidratos, se usarpiruvato, el producto final de la gluclisis,
como el punto de partida del estudio delciclo del cido ctrico.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
11/36
REACCIN DEL PIRUVATODESHIDROGENASA
El producto final de la gluclisis es elcompuesto de tres carbonos piruvato.
En los organismos aerbicos, estoscarbonos se oxidan en ltima instancia a3 CO 2 (aunque los tomos de oxgeno no
provienen de oxgeno molecular sino deagua y fosfato).
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
12/36
La primera molcula de CO 2 se liberacuando el piruvato se descarboxila a unaunidad acetilo.
La 2a y la 3a molculas de CO 2 sonproductos del ciclo del cido ctrico.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
13/36
Piruvato deshidrogenasa convierte
el Piruvato en Acetil CoA.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
14/36
Primer paso
Este cofactor es la formafosforilada de la tiamina, tambinconocida como vitamina B 1. Elanillo tiazolio central es la porcin
activa.Un protn cido (rojo) se disocia,y el carbanin resultante esestabilizado por el nitrgeno concarga positiva cercano. El TPP esun cofactor para varias
descarboxilasas distintas.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
15/36
En el primer paso, catalizado por E1(tambin llamado piruvato
deshidrogenasa), se descarboxila piruvato. Esta reaccin requiere del cofactor
pirofosfato de tiamina (TPP).
El TPP ataca el carbono carbonilo delpiruvato, y la salida de CO deja un grupo
hidroxietilo unido a TPP. Este carbanin es estabilizado por el grupo
anillo tiazolio (con carga positiva) del TPP:
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
16/36
Piruvato deshidrogenasa
+ TPP (Cofactor)
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
17/36
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
18/36
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
19/36
Paso 2
El grupo hidroxietilo se transfiereentonces a E2 del complejo de lapiruvato deshidrogenasa.
El aceptor hidroxietilo es un grupoprosttico lipoamida
La reaccin de transferencia regenera elcofactor TPP de E1 y oxida el grupohidroxietilo a un grupo acetilo:
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
20/36
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
21/36
Hidroxietil-TPP
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
22/36
Acetilo Lipoamida
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
23/36
Paso 3
Lipoamida reducido
Acetilo Lipoamida
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
24/36
E2 transfiere el grupo acetilo a coenzimaA, lo que produce acetil-CoA y deja ungrupo lipoamida reducido.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
25/36
Recurdese que la acetil-CoA es untioster, una forma de monedaenergtica
Parte de la energa libre generada por la
oxidacin del grupo hidroxietilo a ungrupo acetilo se conserva en laformacin de acetil-CoA.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
26/36
Paso 4
Lipoamida oxidadaLipoamida reducida
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
27/36
Los dos pasos finales de la reaccinrestablecen el complejo de la piruvato
deshidrogenasa a su estado original.
E3 reoxida el grupo lipoamida de E2
transfiriendo electrones a un grupodisulfuro Cys-Cys en la enzima.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
28/36
Paso 5
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
29/36
Finalmente, NAD + reoxida los grupossulfhidrilo reducidos de Cys.
Esta reaccin de transferencia deelectrones es facilitada por un grupo
prosttico FAD.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
30/36
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
31/36
Durante la reaccin de cinco pasos el largogrupo lipoamida de E2 acta como un
brazo oscilante que visita los sitios activosde E1, E2 y E3 dentro del complejomultienzimtico.
El brazo toma un grupo acetilo de unasubunidad E1 y lo transfiere a la coenzimaA en un sitio activo de E2.
Entonces el brazo oscila hacia un sitioactivo de E3, donde se reoxida.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
32/36
Algunos de los complejosmultienzimticos tambin contienenbrazos oscilantes, a menudo unidos a
dominios protenicos con bisagras paramaximizar su movilidad.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
33/36
Un complejo multienzimtico como el
complejo de la piruvato deshidrogenasapuede ejecutar una secuencia dereaccin de pasos mltiples de manera
eficiente porque el producto de unareaccin puede convertirse con rapidezen el sustrato de la reaccin siguiente sin
alejarse por difusin ni reaccionar conotra sustancia.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
34/36
Existen pruebas de que enzimas
individuales de la gluclisis y del ciclo delcido ctrico se asocian de manera laxaentre s, de modo que la estrechaproximidad de sus sitios activos puedeincrementar el flujo de intermediarios atravs de sus respectivas vas.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
35/36
El flujo por el complejo de la piruvato
deshidrogenasa es regulado mediante
inhibicin por producto: tanto NADHcomo acetil-CoA actan comoinhibidores.
7/26/2019 CICLO ACIDO CITRICO
36/36
La actividad del complejo tambin esregulada mediante fosforilacin ydesfosforilacin controladas porhormonas, lo que se ajusta a su funcinde guardin de la entrada de uncombustible metablico en el ciclo delcido ctrico.