Metabolismo de carbohidratos

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Marijose Artolozaga Sustacha, MSc

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 GTP1 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 ←α‐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 (β‐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 → aminoácidoscatabolismo

Ciclo de Krebs como vía anfibólica:• Intermediarios del ciclo como precursores de biosíntesis: 

anabolismo

En cerebro: Glu → GABA (ácido γ−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 grasosoxalacetato

– 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 acetilCoA 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:Pir + CO2 + ATP → oxalacetato + ADP+Pi– En hígado

– Cerebro

– Adipocitos...

• Regulación alostérica:⊕ Acetil CoA: para que siga el ciclo

Reacciones anapleróticas:

Ejercicio intenso o descarga de adrenalina (estrés):

↑↑ Pir ← glucólisis↑↑ Acetil CoA ← ác.grasos

⊕ → ciclo → energía

• 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:

1. Ala, Ser → Pir

2. Gln→ Glu→α‐ceto‐glutarato3. ‐ Ile, Val

‐ ác.grasos anormales:

impares y ramificados

↓ Vitamina B12

↓Succinil CoA

Reacciones anapleróticas:

Regulación del Ciclo de Krebs:

• 3 enzimas claves:– 1ª‐ Citrato Sintasa

– 3ª‐ Isocitrato DH

– 4ª‐ α‐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 α‐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 C02en Glicólisis + PirDH + Ciclo de Krebs: