descarboxilacion oxidativa

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Descarboxilación Oxidativa delPiruvato

Introducción Ubicación celular y tisular  Transporte del piruvato

Importancia Descripción del Complejo Piruvato Deshidrogenasa Reacciones Ecuación global Regulación  Aspecto clínico: Deficiencia del Complejo Piruvato

Deshidrogenasa

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Objetivos Comprender el proceso de la descarboxilación

oxidativa del piruvato como paso intermedio parala formación del ATP.

Relacionar el proceso como parte de lasoxidaciones biológicas.

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Introducción

El piruvato se convierte en Acetil-CoA por el complejoenzimático de la piruvato deshidrogenasa.

Es la etapa previa al ciclo de Krebs y posterior a la

glucólisis en el proceso de respiración celular.

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Ubicación celular y tisular 

Es un proceso que acontece en la membranamitocondrial interna.

El piruvato es transportado por acción de unatranslocasa.

Es un proceso irreversible.

Se da en todos los tejidos que poseen

mitocondrias.

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Mitocondrias

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IMPORTANCIA

Proporciona el Acetil- Co A, substrato necesariopara el Ciclo de Krebs.

Es un proceso común para los carbohidratos yproteínas.

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COMPONENTES DELCOMPLEJO

ComplejoPiruvato

Deshidrogenas

a

COENZIMAS

TPP

 Acido Lipoico

Coenzima A

NAD

FAD

ENZIMASCATALITICA

S

PiruvatoDeshidrogenasa (E1)

DHL-Transacetilas

a (E2)DHL-Deshidrogen

asa (E3)

ENZIMASREGULADORAS

PDH-

FosfocinasaPDH-

Fosfatasa

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Esquema de Descarboxilación Oxidativa del Piruvato

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REGULACIÓN

La regulación del complejo PDH depende de:

a) La PDH Fosfocinasa, inductora de la fosforilación delcomplejo Piruvato-Deshidrogenasa y por tanto de lainactivación del complejo PDH.

b) La Proteína-Fosfatasa ( PDH-Fosfatasa) inductora de ladefosforilación de la Piruvato-deshidrogenasa y por tanto

de la activación del complejo PDH.

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Complejo PDH Activo

Complejo PDH Inactivo

 ATP

 ADP

Pi

H2O

PiPDH-Fosfocinasa

PDH-

Fosfatasa

(+)

 Acetil Co A/Coa

NADH+H/NAD+

 ATP/ADPCa++

Mg++

Insulina tejidoadiposo

(+)

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El complejo multienzimático PiruvatoDeshidrogenasa o PDH cataliza la reacción global : 

Piruvato + CoA + NAD+ => Acetil-CoA + NADH +

CO2

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 Aspecto Clínico

La deficiencia del complejo PDH dependiendo delgrado de deficiencia lo hace incompatible con lavida.

Se presenta acidosis metabólica.

Las células aeróbicas sufren deterioro por faltadel proceso.

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Vía de las Pentosas (Tema de Autoestudio)

En que consiste el proceso Ubicación celular y tisular 

Importancia

Reacciones (generales) Regulación

 Aspecto clínico: Anemia hemolítica por deficiencia de la Glucosa 6-P-Deshidrogenasa.

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Ubicación celular: citosolUbicación tisular:

Hígado

Tejido adiposo Corteza suprarrenal

Gónadas

Eritrocitos

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Importancia

Es una ruta alterna de oxidación de la glucosa. Genera NADPH+H para síntesis reductiva de

colesterol, aminoácidos, ácidos grasos. El NADPH+H es necesario para la reducción del

glutatión, para la síntesis de óxido nítrico (NO) que esun factor relajador del endotelio, que producevasodilatación,

Metabolismo de fármacos (Cit 45O) Genera Ribosa 5 fosfato para la síntesis de

nucleótidos.

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CICLO DE LAS PENTOSAS

Ribosa – 5 – Fosfato

6– Fosfogluconato 

6 – Fosfogluconolactona 

Ribulosa – 5 – Fosfato

Glucosa- 6-fosfatodehidrogenasa 

Gluconolactonasa

6-fosfo – gluconatodehidrogenasa 

Reacciones no oxidativas 

ETAPA OXIDATIVA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS

Generación de

NADPH+H+H

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CICLO DE LAS PENTOSAS

ETAPA NO OXIDATIVA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS

Sedaheptulosa – 7 – Fosfato

Ribosa – 5 – FosfatoXilulosa – 5 – Fosfato

Gliceraldehido – 3 – Fosfato

Eritrosa4 – Fosfato

Gliceraldehido3- Fosfato

Fructosa6 – Fosfato 

Fructosa6 – Fosfato

Ribulosa- 6-fosfato3 – epimerasa 

Ribulosa- 5-fosfatoisomerasa 

Ribulosa – 5 – Fosfato

Transketolasa

Transaldolasa

Transketolasa

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 Aspecto Clínico: Anemia hemolítica por 

deficiencia de la Glucosa 6P-DH 

Desde el punto de vista bioquímico se explica conlas siguientes reacciones.

El incremento del peróxido de hidrogeno fragilizalas membranas del eritrocito por la falta delNADPH+H necesario para la reducción delglutatión.

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IMPORTANCIA DEL CICLO DE

LAS PENTOSAS A NIVEL DE LOS ERITROCITOS

NADPH

GSSG + NADPH GSH + NADP+

GSH + H2O2GSSG + NADP++H2O

Las enzimas que participan son: Glutatión reductasa y la glutatiónperoxidasa

La oxidación de los grupos thioles e precipitación de la Hbe

cuerpos de Heinzedaño de la membranaehemólisis

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Ciclo de Krebs Importancia Localización

Reacciones

Regulación Papel anfibólico del Ciclo

Reacciones anapleróticas

Balance global de la Combustión de la glucosa

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IMPORTANCIA

Genera los equivalentes reductores necesariospara el proceso de transporte electrónico(respiración celular) para luego obtener el ATP.

Proceso común de la oxidación de todos losnutrientes: CHO, proteínas, ácidos grasos.

Genera precursores biosintéticos.

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Otras funciones:

Produce casi todo el CO2 metabólico.

Dirige el exceso de energía y muchos intermediarioshacia la síntesis de ácidos grasos.

Sus componentes regulan de forma directa (producto-precursor) o indirecta (Alostérica) a otros sistemasenzimáticos. Ej. Citrato (-) glucolisis.

Es una rotonda de tráfico metabólico en la que losCHO, salen para formar grasas y los AA salen aformar Glucosa

(Gluconeogénesis).

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Localización

Es un proceso que se da a nivel de la matrizmitocondrial. Es la segunda etapa de lasoxidaciones biológicas.

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Esquema del Ciclo de Krebs

Reacciones

• Condensación

• Formación delIsocitrato(deshidratación)

• Oxidación ydescarboxilacióndel Isocitrato

• Oxidación y

descarboxilacióndel alfa-cetoglutarato

• Fosforilación anivel de sustrato

• Oxidación del

succinato

• Hidratación delfumarato

• Regeneracióndel Oxalacetato

(Oxidación delMalato

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Papel anfibólicodel Ciclo de

Krebs

Es anfibólico

porque participa

tanto en el

catabolismocomo en el

anabolismo.

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Regulación del Ciclo de Krebs

Inactiva

 Activa

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Reacciones anapleróticas

Las reacciones que dan lugar a intermediarios del ciclode los ácidos tricarboxílicos son denominadasreacciones anapleróticas (reacciones de relleno),

siendo la principal la reacción catalizada por la piruvatocarboxilasa (hígado, riñones; mitocondrias de célulasanimales pero no en plantas), que produce OAA(enzima tetrámerica con biotina y Mg2+ en cadasubunidad)

Piruvato + CO2 + ATP + H2O Oxalacetato + ADP + Pi

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Glutamato deshidrogenasa: L-Glutamato + NAD(P)+ H2O α- cetoglutarato +

NAD(P)H + NH4

Transaminasas:

L-glutamato + piruvato α- -cetoglutarato +alanina

L-aspartato + piruvato oxalacetato + alanina

Enzima Málica

Piruvato + NADPH+H + CO2 Malato +NAD+P

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Producción de ATP en el ciclo delácido cítrico

Ecuación global

 Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi 3 NADH + FADH2 +CoA-SH + GTP + 3 CO2

3 NADH + H+ 9 ATP 1 FADH2 2 ATP 1 GTP  1 ATP

TOTAL: 12 ATP generados a partir de 1 Acetil Co-A en ciclo del Acido Cítrico.

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Rendimiento energético global

La glucolisis produce dos moléculas de ATP directamente y dos moléculas de NADH.

La conversión de ácido pirúvico en acetil CoA, que

ocurre dentro de la mitocondria, produce dosmoléculas de NADH por cada molécula de glucosa yrinde, de esta forma, seis moléculas de ATP.

El ciclo de Krebs, que también se desarrolla dentro

de la mitocondria, produce dos moléculas de ATP,seis de NADH y dos de FADH2, o un total de 24moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.

La producción total a partir de una molécula delucosa es un máximo de 38 moléculas de ATP.

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Rendimiento energético global

El cambio de energía libre (DG) que ocurre durante laglucólisis y la respiración es -686 kilocalorías/mol.

 Aproximadamente 266 kilocalorías/mol (7 kilocalorías

por cada uno de los 38 moles de ATP) han sidocapturadas en los enlaces fosfatos de las moléculasde ATP, que equivale a una eficiencia de casi un 40por ciento.

Las moléculas de ATP, una vez formadas, sonexportadas a través de la membrana de lamitocondria por un sistema de cotransporte que almismo tiempo ingresa una molécula de ADP por cada

 ATP exportado.

Balance energético de la combustión total de la

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Balance energético de la combustión total de laglucosa

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CONCLUSIONES El Ciclo de Krebs dado su papel anfibólico

necesita de la aportación de sus sustratolimitante oxalacetato, por lo tanto las reaccionesy sustratos que lo generan deben producirse

adecuadamente. Cualquier disfunción mitocondrial se afecta las

oxidaciones biológicas, lo que conllevan a ladisminución de la energía en forma de ATP.

La oxidación completa de la glucolisis continuacon los procesos de transporte electrónico yfosforilación oxidativa.

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Bibliografía:

Lehninger/Nelson/Cox. Principles of Biochemistry. Second Edition

Bíoquimica de Harper.

Stryer. Bioquimica. Cuarta Edición. Editorial Reverté. S.A.

Pamela C. Champe et al. (2006). Bíoquimica. 3ª edición. Mc GrawHill.

http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/krebs.html 

http://fai.unne.edu.ar/biologia/metabolismo/krebs.htm 

http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/krebs.htm