Metabolismo de
carbohidratos 2(PirDH y ciclo de Krebs)
Marijose Artolozaga Sustacha, MSc
Descarboxilación oxidativa
•Descarboxilación oxidativa
• En la matriz mitocondrial
• Irreversible
O2
ATP
Ciclo de KrebsCadena respiratoria
Complejo
Piruvato DH
5 coenzimas
•Descarboxilación oxidativa
Complejo Piruvato DH incluye:
• 5 coenzimas
• 3 enzimas catalíticas
• enzimas reguladoras:
– PirDH Quinasa
– PirDH Fosfatasa
O2
Insulina, Ca++ intracelular
NADH, acetil CoA
Inhiben y activan a las enzimas catalíticas por
fosforilación y defosforilación
Si acetil CoA por degradación de grasas complejo
Deficiencia de piruvato deshidrogenasa:
• Causa más común de acidosis láctica (no fisiológica)
• El encéfalo depende del ciclo de Krebs para obtener energía
• Desde formas graves fulminantes hasta leves como ataxia episódica
• No hay tratamiento pero la dieta cetogénica (baja en carbohidratos) es beneficiosa:
– glicólisis --- Piruvato
– degradación de grasa, ác. grasos --- acetil CoA
sin necesidad de la enzima Pir DH
•Descarboxilación oxidativa
• Si no hay O2, el NADH no se puede volver a oxidar a NAD en la cadena respiratoria y se acumula
• NADH inhibe la PiruvatoDH
PERO ADEMÁS:
• Si no hay O2 no se produce ATP en la cadena respiratoria y se acumulan el ADP o el AMP:
• ADP y AMP activan la glicólisis
• El piruvato producido se desvía a la fermentación
¿Por qué la falta de oxígeno inhibe esta vía y activa la fermentación?
Efecto Pasteur
Pasteur demostró en levaduras:
Que se consume +++ glucosa en condiciones anaeróbicas que en condiciones aeróbicas………….?
• ATP producido / 1 glucosa:
en anaerobiosis << en aerobiosis
• Se consume +++ glucosa para conseguir la misma [ATP] (unas 15-18 veces más!)
También ocurre en músculo
Balance energético de la glicólisis
• 2 ATP
• 2 NADH + H+
– En la cadena respiratoria serían 2x2,5 = 5 ATP más
PERO…
El NADH no tiene transportadores para entrar a la mitocondria debe usar Lanzaderas.
O2
Balance energético de la glicólisis
• Lanzadera Glicerol-3-P
• intercambia NADH por FADH2
2x1,5 = sólo 3 ATP más
• Es la lanzadera principal
en la mayoría de los tejidos
O2
Balance energético de la glicólisis
• Lanzadera Malato-Aspartato
– Queda en forma de NADH 2x2,5 = 5 ATP más
– En muchos tejidos
O2
Hay muchas proteínas transportadoras, pero NO hay de NADH
• 2 ATP
• 2 NADH + H+
– En la cadena respiratoria serán:
• 5 ATP más, si se utiliza la lanzadera malato-aspartato
• 3 ATP más, si se utiliza la lanzadera de glicerol-3-P
TOTAL:
• 2 en condiciones anaeróbias
• 5 - 7 ATP en condiciones aerobias(…más los que se obtengan tras PirDH y ciclo de Krebs)
O2
O2
O2
Balance energético de la glicólisis
Incorporación de otros carbohidratos a la glicólisis
CICLO DE KREBS
Ciclo de Krebs:
• En la mitocondria
• En todas las células…
– Excepto eritrocitos: no tienen mitocondrias
• En condiciones aeróbicas
– Si O2 velocidad
• Ciclo de los ácidos tricarboxílicos
• Ciclo del ácido cítrico (=producto de la 1ª reacción)
Ciclo de Krebs:1 Acetil CoA + 2 H2O
2 CO2
3 NADH+H+
1 FADH2
1 GTP
1 CoA-SH
Ciclo de Krebs:
Ciclo de Krebs:
Vía anfibólica:
• Catabolismo de
– Carbohidratos
– Ácidos grasos
– Proteínas, aminoácidos
• Fuente de sustratos para biosíntesis de
– Aminoácidos Oxalacetato
– Aminoácidos a-ceto-glutarato
– Ácidos grasos Acetil-CoA Citrato
– Grupo Hemo Porfirina Succinil-CoA
Importante vía de
confluencia e integración
de muy diversos
procesos metabólicos
Ciclo de Krebs como vía anfibólica:• Fuentes de Acetil CoA que entra al ciclo
– Glucosa Piruvato (glicólisis aerobia)
– Grasas Ácidos grasos (b-oxidación)
– Degradación de cuerpos cetónicos
– Etanol Piruvato
– Degradación de proteínas
aminoácidos:
• Alanina Piruvato
catabolismo
Ciclo de Krebs como vía anfibólica:
• Fuentes de intermediarios del ciclo
– Degradación de proteínas aminoácidos
catabolismo
Ciclo de Krebs como vía anfibólica:
• Intermediarios del ciclo como precursores de biosíntesis:
anabolismo
En cerebro: Glu GABA
(ácido g-amino-butírico)
Citrato acetil CoA
Ciclo de Krebs como vía anfibólica:
• Intermediarios del ciclo como precursores de biosíntesis:
• Muy importante en hígado, ejemplo:
– Después de comida:
Citrato acetil CoA citosol síntesis de ácidos grasos
oxalacetato
– Ayuno:
Malato citosol gluconeogénesis glucosa
anabolismo
Reacciones anapleróticas:
• Cuando los intermediarios se usan en otras vías
• No se logra cerrar el ciclo
• No se obtiene suficiente oxalacetato para recibir el acetil CoA y empezar un nuevo ciclo
• Reacciones anapleróticas proveen oxalacetato u otros intermediarios:
– Piruvato Carboxilasa
– Enzima Málica
– Degradación de aminoácidos y ácidos grasos anormales
• Piruvato Carboxilasa:
Reacciones anapleróticas:
Ejercicio intenso o descarga de adrenalina (estrés):
Pir glucólisis
Acetil CoA ác.grasos
ciclo energía
Pir + CO2 + ATP oxalacetato + ADP+Pi
– En hígado
– Cerebro
– Adipocitos...
• Regulación alostérica:
Acetil CoA:
para que siga el ciclo
• Enzima Málica:Pir + CO2 + NADPH Malato + NADP+
Además esta enzima es reversible:
NADPH para síntesis de ác.grasos
Reacciones anapleróticas:
CO2
NADPH
NADP+
• Degradación de aminoácidos y ácidos grasos anormales
Reacciones anapleróticas:
Regulación del Ciclo de Krebs:
• 3 enzimas claves:
– 1ª- Citrato Sintasa
– 3ª- Isocitrato DH
– 4ª- a-cetoglutarato DH
• Las demás enzimas son reversibles y no tan reguladas
ADP, Ca++ intracelular
(ej. contracción muscular,
necesita energía)
ATP y poder reductor
Regulación del Ciclo de Krebs:
Regulación del Ciclo de Krebs:
• 1ª Citrato Sintasa
– No es alostérica
– citrato, inhibición competitiva por producto
– NADH/NAD+ (malato oxalacetato) act
Enzimas clave del Ciclo de Krebs:
En hígado: relación NADH/NAD+
determina si el Acetil CoA va al
ciclo de Krebs o a la síntesis de
cuerpos cetónicos
• 3ª Isocitrato DH
– Alostérica
– NADH
– ADP
Enzimas clave del Ciclo de Krebs:
• 4ª Complejo a-cetoglutarato DH:– Similar al complejo PirDH
– También incluye:• 3 enzimas catalíticas (no alostéricas)
• 5 coenzimas: TPP, lipoato, FAD, NAD, CoA
• Enzimas reguladoras
– Productos: NADH y succinil CoA
– GTP
– Ca++
(útil en contracción
muscular)
Enzimas clave del Ciclo de Krebs:
Control respiratorio:Es el regulador predominante:
• Se necesita recuperar los cofactores oxidados (FAD, NAD+)
• Se oxidan en la cadena respiratoria
• Depende de ADP
• Si no se gasta el ATP, ADP Si O2 y trabajo (gasta ATP)
cadena respiratoria cadena respiratoria
ciclo de Krebs ciclo de Krebs
Regulación del Ciclo de Krebs:
- A partir de 1 acetil CoA a 2 CO2:Formación de ATP: A nivel de sustrato En la cadena respiratoria:
• 3 NADH+H+ 7,5 ATP
• 1 FADH2 1,5 ATP
• 1 GTP 1 ATP
Total = 10 ATP
- A partir de 1 Glucosa: (x2)
Total = 20 ATP
Balance energético del Ciclo de Krebs:
Formación de ATP: A nivel de sustrato En la cadena respiratoria:
1 Glucosa
2 ATP 2 ATP
2 NADH+H+ 5 ó 3 ATP (lanzadera)
2 Piruvato
2 NADH+H+ 5 ATP
2 Acetil CoA
6 NADH+H+ 15 ATP
2 FADH2 3 ATP
2 GTP 2 ATP
Total = 32 ó 30 ATP
Balance energético de 1 glucosa hasta 3 C02
en Glicólisis + PirDH + Ciclo de Krebs: