T5. CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO Y REACCIONES ANAPLERÓTICAS PDF

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TEMA 5. CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO Y REACCIONES ANAPLERÓTICAS Características del ciclo del ácido cítrico, ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs: -

Es la ruta central del metabolismo, en la que convergen el metabolismo de lípidos, carbohidratos y componentes nitrogenados (proteínas). Transcurre exclusivamente en la matriz mitocondrial. Es una ruta muy oxidativa, que requiere de la existencia de O2. Su función más importante es la obtención de energía a partir del Acetil-CoA, aunque no es la única. Es una ruta anfibólica (es tanto anabólica como catabólica, por lo que participa tanto en la síntesis como en la hidrólisis). Es una ruta cíclica. No tiene principio ni final, por lo que comienza con cualquier compuesto que entre en el ciclo.

El ciclo está sometido a una regulación, cuyas enzimas más importantes son: -

Isocitrato deshidrogenasa -cetoglutarato deshidrogenasa o 2-oxoglutarato

-cetoglutarato = 2-oxoglutarato

ESQUEMA GENERAL DEL CICLO

La rotura del enlace tioéster del succinil-CoA se acopla a la fosforilación de un nucleósido difosfato, normalmente, GDP para formar GTP

BALANCE ENERGÉTICO FINAL:  Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → 2 CO2* + 3 NADH+H+ + FADH2 + GTP (/ATP) + CoA *Las moléculas de carbono del CO 2 no provienen del acetil-CoA.

REGULACIÓN -

-

Isocitrato deshidrogensas (la más importante): se encuentra sometida a regulación alostérica. ✓ Inhibición: » NADH (inhibición por el producto) » ATP (elevada carga energética celular) ✓ Activación: » ADP (baja carga energética celular) » Ca2+ (sobre todo en el músculo)  -cetoglutarato deshidrogenasa (2-oxoglutarato DH). Se encuentra sometida a regulación alostérica. ✓ Inhibición (por el producto de reacción): » NADH » Succinil-CoA ✓

» GTP Activación: Ca2+ REACCIONES ANAPLERÓTICAS

En ocasiones, los que niveles de acetil-CoA son muy elevados, como cuando se está haciendo ejercicio. En estas ocasiones, el piruvato se empieza a acumular debido a que la velocidad del ciclo del ácido cítrico es menor a la producción de acetil-CoA. Por lo tanto, cuando se acumula la acetil-CoA se inhibe a la piruvato deshidrogenasa y por lo tanto empezamos a acumular glucosa, que no interesa en estos casos. Para solventar dicho problema, se dan las reacciones anapleroticas: son reacciones metabólicas que se activan para poder proporcionar intermediarios del ciclo del ácido cítrico que permitan que el mismo pueda transcurrir a las velocidades adecuadas. Hay varias reacciones anapleroticas: -

La más importante es catalizada por la enzima piruvato carboxilasa. Esta enzima, cuyo grupo prostético es la biotina, cataliza la carboxilación del piruvato a oxoalecetato. La reacción tiene lugar en dos pasos: 1) El CO2, en forma de bicarbonato, se incorpora a la biotina, y 2) Desde ahí se cede el grupo carbonilo desde la biotina al piruvato dando lugar al oxoalecetato. La presencia de biotina es un requisito fundamental para que esta reacción pueda llevarse a cabo. La piruvato carboxilasa se activa alostericamente por el acetil Co-A. Esta reacción es irreversible. CO2 (HCO3-) Piruvato

Oxalacetato ATP

-

ADP + Pi

Hay otra reacción que es llevada a cabo por la enzima málica. Esta enzima cataliza la incorporación del CO 2 al piruvato; se produce una reacción que necesita que una molécula de NADPH + H+ se oxide para poder llevarse a cabo. Lo que se consigue es obtener malato, que entra en el ciclo de Krebs para transformarse dar oxalecetato. Esta reacción no está tan regulada como la primera; además es bidireccional (es reversible). Esta reacción tiene menor importancia, puesto que no está regulada por el acetil-CoA. CO2 (HCO3-) Piruvato NADPH + H+

Malato NADP+

-

Hay otra alternativa que consiste en la carboxilación del fosfoenolpiruvato (PEP). Esta reacción que cataliza la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa, no es frecuente en mamíferos (adquiere mayor importancia en plantas). Fosfoenol piruvato

Oxalacetato

Además de ser una importante vía degradativa para la generación de ATP, el ciclo del ácido cítrico también suministra intermediarios para la biosíntesis. Podemos verlo en el siguiente esquema:...