PRESENTADO POR:

CARLINA ROMÁN ABRAMSANGÉLICA M. OLMO FONTÁNEZ

EILEEN SOTO RUIZLILLYANN ASENCIO ZAYASMARIAWY RIOLLANO CRUZWILLIE BIDOT RODRÍGUEZ

ANGÉLICA RIVERA GONZÁLEZLOURDES ALICEA RODRÍGUEZNAYDA A. MELÉNDEZ CÁCERES

Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato

Objetivos

Introducción a Respiracion Celular

Importancia de las Rutas Anapleróticas

Importancia del Ciclo de Glioxilato

Datos a recordar

Introducción

Meta de todo organismo vivo: obtener energía para la regulación de las diversas reacciones bioquímicas que permiten su funcionamiento óptimo.

Sistemas que se caracterizan por realizar reacciones catabólicas y anabólicas para la producción de energía:FotosíntesisFermentación Respiración celular

Respiración Celular

En microorganismos quimioheterótrofos en presencia de oxígeno, envuelve la oxidación de compuestos orgánicos, para la liberación de CO2, agua, y eventualmente, energía en forma de ATP.

Etapas: Glucólisis, Ciclo de Krebs Cadena de transporte de electrones

Rutas Metabólicas

RESPIRACIÓN CELULAR Catabólicas: Degradación

de nutrientes Oxidación de amino ácidos,

catabolismo ácidos grasos Glucólisis

Anabólicas: Síntesis de biomoléculas Ácidos grasos, amino ácidos,

esteroles, glucosa, nucleótidos Rol del Ciclo de Ácido Cítrico

Propósito??... Generar Energía Metabólica

Generar potencial reductor y ATP

Se genera una serie de intermediarios con dos funciones principales: Metabolismo energético Precursores anabólicos

Cuatro de los ocho intermediarios se oxidan y la energía se conserva en coenzimas reducidas: NADH y FADH2

Funciones importantes del Ciclo de Krebs

Síntesis de biomoléculas

Emplean reacciones anabólicas como: síntesis de ácidos grasos, aminoácidos y eventualmente nucleótidos, entre otros.

Ejemplo: alfa-cetoglutarato, sirve como precursor de glutamato

Funciones importantes del Ciclo de Krebs

Rutas Anapleróticas

Debido a que estos intermediarios, o precursores, son utilizados para la síntesis de compuestos bioquímicos, se necesitan enzimas catalíticas que generen nuevamente los mismos.

A estas reacciones se conocen como rutas anapleróticas.

Necesidad de Rutas Anapleróticas

Hay intermediarios desviados del ciclo Oxaloacetato, citrato, Succinyl Co-A, α-ketoglutarato

Necesitamos reemplazarlos Se encargan de reponer los intermediarios oxalacetato y

malato, por medio de la carboxilación de: piruvato o fosfoenolpiruvato

Solución: Rutas Anapleróticas: sintetizan oxaloacetato directamente

o a través de malato Oxaloacetato: precursor inicial del ciclo

Rutas Rutas AnapleróticasAnapleróticas

Piruvato + HCO3− + ATP

Oxaloacetato + ADP + Pi

Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP Oxaloacetato + GTP

Fosfoenolpiruvato + HCO3− Oxaloacetato + Pi

Piruvato + HCO3− + NAD(P)H

Malato + NAD(P)+

Piruvato Carboxilasa

PEP carboxiquinasa

PEP carboxilasa

Enzima málico

Resumen de las cuatro Rutas Anapleróticas

Rutas Anapleróticas

Proveen balance metabólico

IMPORTANCIA: Si hay reemplazo de moléculas = Ciclo de Krebs se detiene =

No hay producción de energía = MUERTE celular

Características de las Rutas Anapleróticas

Condiciones energéticas: NO hay producción de energía

Condiciones ambientales: Ambiente aeróbico

Es ruta asimilativa ya que: No hay producción de energía Hay incorporación compuestos orgánicos

Organismos usuarios de Rutas Anapleróticas

Hongos: Saccharomyces cerevisiae

Animales: humanos

Bacterias: Corynebacterium glutamicum Escherichia coli Pseudonoma aeruginosa Campylobacter jejuni

Ciclo de Glioxilato

Características del Ciclo de Glioxilato

Ruta anabólica asimilativa

No se genera energía Se incorpora la

utilización de compuestos orgánicos

Fuentes de dos carbonos Acetato Compuestos que deriven a

Acetil-CoA

Asiste en la producción de carbohidratos

Organismos que lo llevan a cabo: Bacterias Plantas Protozoarios Hongos Invertebrados

Modificación del Ciclo de Krebs

A diferencia del ciclo de Krebs, en el ciclo de glioxilato hay una serie de reacciones, que a través de la eliminación de decarboxilaciones, forman un compuesto de cuatro carbonos; el cual ayuda a la síntesis de glucosa.

Este ciclo se caracteriza y se diferencia del Ciclo de Krebs, en que en el mismo se produce glucosa mediante gluconeogénesis, partiendo inicialmente, de ácidos grasos y acetatos

1er Paso

Unión de dos moléculas de acetil-CoA con una molécula de oxaloacetato hasta producir citrato

2do Paso

• Producción de isocitrato a partir de citrato• En este paso, cada uno de los ciclos alterna sus vías

3er Paso

Producción de succinato y glioxilato a partir de isocitrato

4to Paso

Glioxilato se une a acetil-CoA para producir malato

5to Paso (Último)

• Producción de Oxaloacetato a partir de Malato• Oxaloacetato es el encargado de la síntesis de glucosa

Ciclo Glioxilato

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=stryer&part=A2422&rendertype=figure&id=A2423

Las enzimas de este ciclo son…

Isocitrato liasaEncargada de degradar el isocitrato en

succinato y glioxilato Malato sintasaCataliza la reacción donde se une glioxilato

con acetil-CoA, para producir malato.

Importancia del Ciclo

Da la habilidad a ciertos organismos de crecer en: Etanol, acetato, ácidos grasos o compuestos constituidos por

solo dos carbonos.

Manera alterna de sobrevivir en ambientes extremos con limitación de nutrientes

Es regulado según las necesidades celulares de cada organismo.

Presente en: bacterias, algunas plantas, protozoas y algunos invertebrados

Microorganismo que lo llevan a cabo

Saccharomyces cerevisiae

Escherichia coli Haloferax volcanii

(halofilico extremo) Debaryomyces hansenii

Rutas AnapleróticasCiclo de Glioxilato

Reacciones de “relleno” de intermediarios en Ciclo de Krebs

Necesarias para que el Ciclo de Krebs continúe.

Oxaloacetato es el precursor inicial del ciclo de Krebs Causa y efecto:

Si se sintetiza Oxaloacetato, se forman los otros intermediarios.

El ciclo le provee: versatilidad metabólica al

organismo habilidad a las plantas para

crecer en condiciones sin fotosíntesis Glioxisomas

El ciclo permite: el crecimiento en Acetato y otros

compuestos complejos producción de carbohidratos

Recuerda…

Referencias

(1)Nelson, D and Cox, M. 2008. Principles of Biochemistry. 5THED. Chaper 16.2: Reactions of the Citric Acid Cycle, pp620. W.H. Freeman and Company.

(2)Nelson, D and Cox, M. 2008. Principles of Biochemistry. 5THED. Chaper 16.2: Reactions of the Citric Acid Cycle, pp631. W.H. Freeman and Company.

(3)Shirai, T. Et al. 2007. Study on roles of anaplerotic pathways in glutamate overproduction of Corynebacterium glutamicum by metabolic flux analysis. Microbial Cell Factories; 6:19. Available from: http://www.microbialcellfactories.com/content/6/1/19

Moat, A. Et al. 2002. Microbial Physiology; Chapter 8: MICROBIAL STRESS RESPONSES. Copyright by Wiley-Liss, Inc.

Moat, A. Et al. 2002. Microbial Physiology; Chapter 9 : ENERGY PRODUCTION AND METABOLITE TRANSPORT Copyright by Wiley-Liss, Inc.

Yang, C. Et al. 2003. Analysis of Escherichia coli anaplerotic metabolism and its regulation mecanysm from the metabolic responses to altered dilution rates and phosphoenolpyruvate carboxykinase knockout. Biotechnol Bioeng; 84(2):129-44

Rojas, O. Et al.2006. Analisis de Rutas Metabolicas en Pseudomonas auriginosa para la Producción de Polihidroxialcano a Partir de Glucosa Usando Modos Elementales. E-Gnosis Vol4, Art 12

Velayudhan, J. Et al. 2002. Analysis of gluconeogenic and anaplerotic enzymes in Campylobacter jejuni: an essential role for phosphoenolpyruvate carboxykinase. Microbiology (2002), 148, 685–694

Campbell M. K., S. O. Farrell. (2004). El ciclo de glioxilato: una vía relacionada. Bioquímica. 4ta edición. (16.6): 532-533. Cornah J. E., V. Germain, J. L. Ward, M. H. Beale, S. M. Smith. (2004). “Lipid Utilization, Gluconeogenesis and Seedling Growth in Arabidopsis Mutants Lacking the Glyoxylate Cycle Enzyme Malate Synthase”. Journal of Biological Chemistry (279): 42916-42923. J. A. Serrano Gomicia. (2000). Ciclo del glioxilato en el arquea halófilo Haloferax volcanii: análisis bioquímico, filogenético y transcripcional. Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Alicante, Espana. R. Y. Stainer, J. L. Ingraham, M. L. Wheelis, P. R. Painter. Metabolismo microbiano: reacciones de mantenimiento. Microbiología. (1992) Editorial Reverte, S. A. 2da edición. (4): 96-99. White, D. 2007. The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes. Oxford University Press. New York, NY. 3th ed. 223-224.