Ciclo De Krebs

Ciclo de krebs

El ciclo de Krebs es una ruta anfibólica del metabolismo, es ruta cíclica(ciclo de krebs, ciclo del ac. cítrico ó ciclo de los tricarboxílicos, es lo mismo.) es una vía a la que van allegar los nutrientes que se acaban de degradar (CHO, Lípidos, Proteínas) pero también de esta ruta muchos de sus intermediarios van a ser precursores de otras moléculas, o sea van a ser precursores de rutas anabólicas.

Entonces, es un punto final para rutas catabólicas, pero a su vez muchos de sus intermediarios ven a ser punto de partida para rutas anabólicas. Por eso al ciclo se le considera una ruta anfibólica.

¿Cuál será la función principal del ciclo?

Producción de energía.

¿Porqué decimos que una de sus funciones principales es la producción de energía?

Porque aquí se van a producir una serie de coenzimas reducidas que va a alimentar después a la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

¿Qué se oxida en al cadena respiratoria?

NAD, FAD, (NADH H y FADH en forma reducida.)

Estos ahora van a oxidarse en la cadena respiratoria.

Atravéz de la Fosforilación oxidativa el ciclo va a generar 11 ATP. Y en el mismo ciclo hay una reacción en el que directamente se produce un GTP y es por rx. dentro de la mitocondria produce 1 ATP por medio de la Fosforilación a nivel de Sustrato.

Por Fosforilación Oxidativa se van a generar 11 moles de ATP.

Por Fosforilación a nivel de Sustrato se van a generar 1 mol de ATP.

Entonces cada vuelta del ciclo va a generar 12 ATP.

Otras funciones del ciclo de Krebs

1.- Produce casi todo el CO metabólico.

2.- Es la fuente de enzimas reducidas que alimentan la cadena respiratoria para la producción de ATP.

3.- Dirige el exceso de energía y muchos intermediarios hacia la síntesis de ac. grasos.

4.- Proporciona precursores para la síntesis de proteínas y ac. nucleicos.

5.- Sus componentes regulan de forma directa (producto-precursor) o indirecta (Alostérica) a otros sistemas enzimáticos.

6.- Es la vía común para la degradación metabólica de CHO,Lipidos y Proteínas.

7.- Es una rotonda de tráfico metabólico en la que los CHO, salen para formar grasas y los AA salen a formar CHO (Gluconeogénesis).

Ruta prohibida : Grasas ======== CHO

Todas las enzimas, coenzimas y cofactores del ciclo ocurren en la matriz de la mitocondria.

Las enzimas, sistemas redox de la cadena respiratoria, ATPasa se encuentra en la membrana interna de la mitocondria.

El C.K. se puede representar químicamente a la oxidación de un mol de Acetato.

CH COOH + 2CO ------------ 2CO + 2H O

Los grupos carboxilos de los ac. orgánicos por lo general son muy poco reactivos, entonces para poderse transformar metabólicamente tiene que pasarse a una forma activa ó activada que sería la Acetil CoA.

Próximo dibujo, Ciclo de Krebs : La vía catabólica principal para la Acetil CoA en los organismos aerobios : La Acetil Coa, producto del catabolismo de CHO, Proteínas y Lípidos es introducida al ciclo junto con H O, y oxidado a CO con la liberación de equivalentes reductores [2H].

La oxidación subsiguiente de 2H en la cadena respiratoria conduce al acoplamiento de la Fosforilación de ATP a ADP.

Para una vuelta del ciclo, se van a generar 11~P por medio de Fosforilación oxidativa y 1~p surge a nivel de Sustrato a partir de la conversión de succinil-CoA a succinato.

En este dibujo se puede ver el acoplamiento a la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa como ya explicamos.

Acetil CoA se está produciendo de CHO, AA (no todos) y Lípidos.

Tenemos rx. oxidativas en las cuales se está produciendo hidrógenos que capta el NAD.

¿Cuántos moles de NAD se están produciendo ? 3

¿Cada NAD cuántos H puede captar ? 2

¿Cada mol de NAD reducido en la cadena respiratoria cuántos ATP se van a generar ? 9.

Ahora se producen 2 Hidrógenos pero se los pasa a una Flavina, y las Flavinas se integran a la cadena respiratoria en el complejo 2, cada Flavina que se integra a la cadena respiratoria nadamas genera 2 ATP porque ya se paso el primer ciclo de la Fosforilación. Ya llevamos 11 moles, el 12avo. es el que se produce por Fosforilación a nivel de sustrato, se produce primero GTP y después ATP para dar el total de 12 ATP por vuelta.

La rx. que representa el ciclo es la siguiente:

Rx. Global.

CH COS CoA + 3NAD + E-FAD + GDP + Pi + 2H O -------------- CoASH +CO + 3NADH + H + EFADH + GTP

3NADH + H -------- 9ATP

1FADH --------- 2GTP

1GTP + ADP ---------- ATP + GDP

Vamos a compararlo con la oxidación de ese acetato en el calorímetro, la bomba calorímetra la habíamos descrito como una cámara aislada térmicamente del exterior, en su interior se tiene una camara pequeña donde se pone la muestra que se quiere quemar, esto tiene una masa conocida de H O y la temperatura se registra antes de la rx. Esta muestra se quema totalmente (se oxida hasta CO y H O ) La energía que aquí se diera se identifica como calor a la masa de H O y entonces conociendo la masa de H O y conociendo la diferencia de temperatura se puede saber la energía que se produjo.

Si se coloca aquí un mol de acetato se produce 208 Kcal. Esto sería la energía total que se produciría cuando un mol de acetato se quema en el calorímetro.

¿Nosotros qué estamos haciendo con la Acetil Coa?

Pues también la estamos quemando nadamas que gradualmente para tiempo a que esa energía se capte como energía química.

Si ya sabemos que se van a producir 12 ATP energéticamente ¿Cuánta energía química está ahí almacenada?

12 × 7.3 = 87.6 Kcal (in vivo)

La rx. de producción de ATP es una rx. energéticamente de tipo endergónica su AG°’ es de + 7.3 Kcal / mol.

La hidrólisis de ATP es una rx. exergónica, su AGº’ es de - 7.3 Kcal/mol

Entonces se están guardando 87.6 Kcal. Si esta energía la comparamos con el total que podría producirse con la combustión de un mol de acetato, se encuentra la Eficiencia Termodinámica.

87.6 × 100 = 42 %

208

La eficiencia termodinámica sería un 42% y esto sería la energía que se puede aprovechar como energía química.

¿El CK, siendo una ruta cíclica donde podría empezar ?

En cualquier lado, sin embargo el insumo mayor que va a entrar para oxidarse es la Acetil CoA porque viene tanto de CHO, Lípidos y Proteínas.

La Acetil CoA no es un intermediario del ciclo es un insumo (materia prima que lo está alimentando), está afuera.

De nuestros nutrientes (CHO ,Lípidos, Proteínas) el que ocupa la mayor proporción y que ocupamos más son los Carbohidratos

El Piruvato viene de los CHO. La glucosa (CHO) por medio de la glicólisis se convierte en Piruvato, esto ocurre en el citoplasma de la célula. Para poderse convertir el piruvato a Acetil CoA tiene que entrar a la mitocondria. El piruvato necesita su translocasa específica para poder entrar a la mitocondria. Las translocasas trabajan con contraiones, deben ser partículas cargadas.

Dentro de la matriz mitocondrial se localiza el complejo Piruvato Deshidrogenasa, la (PDH) son 3 ez. y hay mucha moléculas de cada una que está juntas, es un complejo multi enzimático, y 5 coenzimas.

Estas coenzimas son :

Coenzima A, Tirofosfato de Tiamina (TPP), NAD, FAD, Lipotidamida (Lips ).

Por eso el Ciclo de Krebs es muy dependiente de Vitaminas.

Co enzima A---- ac. pantoténico

Tirofosfato de Tiamina------ B1

FAD----- B2

NAD---- B3

Lipotidamida------ Ac. Lipóico

Estamos en la reacción por la cual se está alimentando al ciclo : La producción de Acetil CoA

Decíamos que este complejo (La PDH) su mecanismo de acción es muy complicado.

Se esta formando por 3 ez. :

E1.- Piruvato Deshidrogenasa

E2.- Dihidrolipoíl Transacetilasa

E3.- Dihidrolipoíl Deshidrogenasa

Y 5 Coenzimas :

1.- Coenzima A

2.- TPP

3.- NAD

4.- FAD

5.- LipS

El proceso va a consistir en que el piruvato va a perder su grupo carboxilo y va a quedar como una amida de 2 carbones acetilo que se pega a la CoA y se llama el proceso descarboxilación oxidativa del piruvato

Después entra la segunda enzima (Dihidrolipoíl Transacetilasa) que trabaja con 2 coez., una es la lipotidamida (LipS ) (amida de ácido lipóico) que tiene un puente de disulfuro

Entonces lo que hace la ez. es quitar el radical de 2 carbones al TPP que ya se regenero y dárselos a la LipS pero tiene que romperse el puente de disulfuro y quedan los azufres uno con el radical de 2C y el otro como SH y luego la misma ez. transfiere ese radical a la CoA y no deja el producto de Acetil CoA

Sin embargo aunque ya se produjo Acetil CoA la reacción no está completa ¿Porqué ? Al quitarle el radical acetilo la lipotidamida queda con su puente de disulfuro abierto y este tiene que cerrarse porque en todo el proceso se tienen que regenerar las enzimas como estaban al principio y para que se regeneren se necesita a la •a. enzima (Dihidrolipoíl Deshidrogenasa) que tiene como grupo prostético al FAD. Lo que hace la ez. es quitarle 2 Hidrógenos al puente para que se regenere (el puente) y dejarlo como FAD reducido y finalmente

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