Cap 9 y 10 Flashcards
prueba 1, 3er parcial
Ciclo de Krebs
- Es un grupo de enzimas mitocondriales que oxidan Acetil CoA a partir del piruvato hasta CO2 y H2O
- Es conocido como el ciclo del ácido cítrico o ácidos tricarboxílicos
- Se genera en condiciones aeróbicas
Más del ciclo de Krebs
- Las reacciones se llevan a cabo en la mitocondria, donde se oxidan los grupos acetatos con liberación de e-
- acetil CoA se oxida rápidamente y genera CO2 y energía metabólica en forma de GTP (equivalente a ATP) y equivalentes reductores (NADH2 Y FADH2)
- Su regulación responde a las necesidades energéticas de la célula
Procesos bioquímicos del metabolismo aerobio
- ácido cítrico
- vía de transporte de electrones
- fosforilación oxidativa
Coenzimas que participan en el ciclo de Krebs
- Tiamina pirofosfato (TPP)
- Acido lipoico
- NADH
- FADH2
- Coenzima A (CoASH)
TPP
Su función es la descarboxilación y transferencia de grupos aldehído
Ácido lipoico
transportador de grupos hidrogeno y acetilo
NADH
transportador electrónico
FADH2
transportador electrónico
CoA
transporta grupos acilo
- posee 2 formas:
* CoA
* CoASH (más activo, el grupo tiol permite que se una a la CoA por medio del azufre)
* Si el acetil CoA se hidroliza se puede formar doble enlace aun sin ATP
Entidades enzimáticas (Complejo enzimático) de la Piruvato deshidrogenasa
- Piruvato descarboxilasa (E1)
- Dihidrolipoil transcetilasa (E2)
- Dihidrolipoil deshidrogenasa (E3)
Complejo Piruvato deshidrogenasa
- Se Activa alostéricamente por:
- NAD+
- CoASH
- AMP
- Se inactiva alostéricamente por:
- ATP
- Acetil CoA
- NADH
Enzima Piruvato Carboxilasa
- Participa en la gluconeogenesis para formar oxalacetato
- Activada alostéricamente por la Acetil CoA
Como se divide el ciclo de Krebs
- Formado por 8 reacciones que tienen lugar en dos fases:
- Primera parte: Descarboxilación (reacciones 1-4)
- Segunda parte: Regeneración (reacciones 5-8)
Datos generales del ciclo de Krebs
- Ocurre: En todos los tejidos
- Organelo: Mitocondria
- Objetivo: generar energía en forma de NADH+H, FADH2 y GTP
- Enzima alostérica:
- citrato sintasa
- α-cetoglutarato
- isocitrato deshidrogenasa
- Producto final: 3NADH+H, 1FADH2, 1GTP
Importancia del Ciclo de Krebs
- Es la vía final común del catabolismo de la Glucosa, proteínas y los AG.
- Es fuente importante de sustratos para la biosíntesis de diversos compuestos:
- Succinil CoA: Porfirina
- Oxaloacetato y α-cetoglutarato: algunos AA.
Es una vía anfibólica: - anabólica: reacciones de síntesis
- Catabólica: oxidación del Acetil CoA
Fase previa del ciclo de Krebs
Piruvato + NAD+ COASH—–>
Acetil CoA + CO2 + NADH+H
- Enzima piruvato deshidrogenasa y acido lipoico + FAD + TPP como cofactor
Reacción #1
Acetil-CoA + Oxalacetato + H2O—-> Citrato + CoASH + H
- Enzima alostérica: Citrato sintasa
- oxalacetato con acetil CoA para formar CoA libre y citrato
- El Acetil CoA al romperse por hidrolisis, genera suficiente energía para generar el citrato
- Reacción catabólica
Reacción #2
Citrato <–> H2O + [cis-aconitasa] <–> H2O + isocitrato
- Enzima aconitasa
- Ocurre una deshidratación por la aconitasa y se forma un doble enlace (cis-aconitato) luego hidratación para cambiar la posición de OH para formar Isocitrato
*Reacción catabólica
aunque puede ser anfibólica al transformarse en acetil CoA nuevamente para luego convertirse en ácidos grasos, esteroides y colesteroles
Reacción #3
Isocitrato + NAD–> NADH+H + [oxalosuccinato] + H—> CO2 [enol intermediario]—> α-cetoglutarato
- Enzima alostérica: isocitrato deshidrogenasa
- se resume en:
isocitrato + NAD—> CO2 + NADH+H + α-cetoglutarato - La descarboxilación del isocitrato y una oxidación para formar α-cetoglutarato y 1NADH+H
*Reacción catabólica, pero puede ser anfibólica al formar glutamato, para convertirse en purinas o aminoácidos
Reacción #4
α-cetoglutarato + NAD + CoASH—-> Co2 + SuccinilCoA + NADH+H+
- Enzima alostérica: α-cetoglutarato deshidrogenasa (complejo)
- α-cetoglutarato se descarboxilasa
- hay una oxidación con el NAD
- Se condensa con la CoASH
- Forman Succinil-CoA que es una molécula altamente rico-energética
*Reacción catabólica, pero puede ser anfibólica al formar porfirinas, hemo (clorofila)
Reacción #5
SuccinilCoA + Pi + GDP—->
Succinato + CoASH + GTP
* Enzima: Succinil-CoA sintasa
* Se forma el único GTP del ciclo (según algunos científicos se forma ATP)
* La energía para unir Pi + GDP viene de la ruptura del Succinil-CoA, ya que es un tioéster, ya que es una fosforilación a nivel de sustrato
*Reacción catabólica
Reacción #6
Succinato + FAD—-> Fumarato + FADH2
* Enzima: succinato de deshidrogenasa
* El succinato se oxida con el FAD, agente oxidante
* El malonato presente en algunas frutas, es un inhibidor competitivo de la deshidrogenasa de succinato, por lo que el ciclo y el metabolismo aeróbico
*Reacción catabólica
Reacción #7
Fumarato + H2O—> L-malato
- Fumarasa como enzima
- Ocurre una hidratación que rompe el doble enlace y se introduce un OH
*Reacción catabólica, pero puede ser anaplerótica al ser formado el malato del piruvato
Reacción #8
L-malato + NAD—-> Oxalacetato + NADH+H
* Enzima: Malato deshidrogenasa
* reacción redox, L-malato se oxida con el NAD formando oxalacetato para volver a empezar el ciclo
* Se forma un cuarto NADH+H
*Reacción catabólica, pero puede ser anfibólica al formar PEP, para convertirse en glucosa o aminoácidos, de oxalacetato a pirimidinas
* también es anaplerótica: de PEP a oxalacetato, o piruvato a este mismo
Reacción Neta
2 piruvato + 8NAD + 2CoASH + 2GDP + 2Pi + 2FAD——> AcetilCoA + 8NADH+H + 6CO2 + 2 FADH2 + 2GTP
Cuantas moléculas de ATP obtenemos desde 1 molécula de glucosa (ciclo de Krebs y glucólisis)
-10 NADH de Krebs *10= 100H+
- 2 FADH de Krebs *6= 12H+
=112H+/4
=28 ATP de Krebs
+ 2 ATP de glucólisis
= 30 ATP
Regulación del ciclo de Krebs
- Formación de AcetilCoA por la piruvatodehidrogenasa, citratosintetasa, isocitrato deshidrogenasa, α-cetoglutarato deshidrogenasa
- la regulación debe hacerse con precision para:
- Satisfagan de manera constante los requerimientos enérgicos de la célula
- Satisfacer las necesidades de biosíntesis de la célula
Regulación del Ciclo de Krebs:
La regulación debe hacerse con precision para:
a. satisfagan de manera constante los requerimientos energéticos de la célula.
b. Satisfacer las necesidades de biosíntesis de la célula.
Inhibidores del citrato sintasa
- Succinil CoA
- Citrato
- NADH
- ATP
Inhibidores y activadores de Isocitrato deshidrogenasa
- Inhibidores:
- NADH
- ATP
- Activadores:
- NAD
- ADP
Inhibidores de α-cetoglutarato deshidrogenasa
- Succinil-CoA
- NADH
Que es lo que pasa por deficiencia de piruvato descarboxilasa
- Piruvato no puede ser metabolizado por el piruvato deshidrogenasa para convertirse en Acetil CoA
- Piruvato solo se convierte en ácido láctico, produciendo una acidosis láctica
- Produciendo trastornos neurológicos, muriendo rápidamente
Familias proteicas
- Proteínas que transportan H completos
- los que transportan exclusivamente e-
Que es la cadena de transporte de electrones
- Son proteínas divididas en complejos proteicos
- ## Los e- provienen del NADH y FADH2 (En la matriz mitochondria)
Potencial de Reducción
Capacidad de una molécula de atraer electrones
- tendencia de un donador (agente reductor) a reducir su aceptor conjugado
Molécula con más potencial de reducción
Oxigeno
Datos a recordar de Redox
- Oxidación= perdida de e-
- Reducción= ganancia de e-
- Agente reductor= dona e-
- Agente oxidante= recibe e-
Cuando compuesto se oxida, otro se reduce
Respiración celular
Proceso mediante el cual la mitocondria poduce energía en forma de ATP
* Depende de O2
* Se encuentra rodeada por 2 membranas (externa e interna)
* Externa: lisa, permeable
* Interna: En forma de crestas, impermeable, necesita transportes especializados
Cadena respiratoria
- Son una secuencia d proteínas que se ubican en la membrana interna de la mitocondria y que se ordenan de acuerdo a su potencial de reducción (E) para permitir el transporte de electrones unidireccionalmente hasta el O2
- Las moléculas con más E negativo, están al principio de la cadena
Complejos proteicos
- Complejo I (NADH deshidrogenasa)
- Complejo II (Succinato deshidrogenasa)
- Complejo III (Citocromo bc I)
- Complejo IV (Citocromo oxidasa)
- Complejo V (ATP sintasa) aunque este no se muestra
- Todos forman parte de la secuencia respiratoria
Otras moléculas que se encuentran en la membrana de la mitocondria (en la secuencia resp.)
- Ubiquinona (UQ), se moviliza entre complejo I y III
- Citocromo C (Cit C), se moviliza entre III y IV
- moviliza los electrones (os trae del I y los lleva al III o del III al IV)
CTE (cadena de transporte de electrones)
De la matriz mitocondrial en el ciclo de Krebs se obtienen NADH+H+ y FADH2 de estos cada e- pasa por los complejos hasta llegar al O2 y formar H2O, por el paso de los electrones en los complejos se liberan protones (H+) qué son importantes para la síntesis de ATP
Cuantos protones se escapan / liberan al espacio intermembrana
■10 NADH+H+
■6 FADH2
Cuantos protones se necesitan para producir 1 ATP
Se necesitan 4 protones que regresen a la matriz para producir 1 ATP
Complejo I (NADH deshidrogenasa)
■ Cataliza la secuencia de electrones hasta la UQ (ubiquinona)
■ Fuente de electrones, ciclo de Krebs y oxidación de ácidos grasos
■ Es el componente proteico más grande (con 25 polipéptidos)
■ Formada por mononucleótidos de flavina (FMN), varios centros de azufre (hierro no hemo) qué facilitan el transporte de e- a lo largo de las proteínas
■ El NADH reduce el FMN A FMN2, transporta e- uno a uno al centro Fe-S, que luego se ceden a la UQ, se escapan 4 protones (iones H+) al espacio intermembrana
Complejo II (succinato deshidrogenasa)
● Consta de la enzima succinato deshidrogenasa (se encuentra en ciclo de Krebs) y dos proteínas Fe-S
● Participa en la transferencia de electrones provenientes del FADH2 desde el succinato (este complejo) hasta la UQ
● A este complejo no se le escapan protones para qué no es una proteína integral (esta no atraviesa completamente la membrana, solo un lado)
Complejo III (citocromo BCI)
- Formada por: 2 citocromos b, 1citocromo CI, un centro Fe-S, grupo prostético hemo, 2 proteínas transportadoras hemo.
- Traspasa electrones desde las estructuras cit C1, cit C2, cit C3 hasta llegar al Cit C qué lleva al los electrones al complejo iv
Complejo IV (Citocromo Oxidada)
■ Se Cataliza la reducción de 4e- al oxígeno para formar H2O
■ Contiene 6-13 unidades proteicas (citocromo a y a3), grupo hemo (Fe) y cobre (ayuda a expulsar e- de la matriz para que el O2 los capte
■ Una reacción catalizada por esta enzima producirá H2O
NADH como agente reductor
- Del NADH+H+ se obtienen dos electrones
- Se transportan por diferencia de potencial a lo largo del complejo I de la cadena respiratoria (escapan 4 protones de la matriz al espacio intermembrana)
- Los electrones son nuevamente transportados al complejo III por la UQ (nuevamente se escapan 4 protones al espacio intermembrana)
- Estos e- llegan al complejo IV por la Cit C, en este son donados al O2 (el aceptor final) por el citocromo oxidasa y dos protones se liberan nuevamente
- Se empieza a generar un gradiente entre la matriz y espacio intermembrana de la mitocondria (para la síntesis de ATP)
- Como resultado de los e- cedidos al O2:
2e- + 2H+ +1/2O2= H2O
FADH2 como agente reductor
- Formado en la reacción de succinato que se transforma en fumarato, característico de Krebs
- Catalizada por succinato deshidrogenasa, es decir complejo II (unica en el ciclo de Krebs asociada con la membrana interna de la mitocondria), no hay liberación de los protones
- los e- se transportan a complejo III, liberan 4 protones, van al complejo IV donde libera dos protones, asan al O2 donde nuevamente se genera una molécula de H2O
Eventos del NADH+H+
- 2 e- se transportan hasta O2
- Se liberan 10 protones (iones H+)
- 1/2 molécula de O2 consumida
- 1 molécula de H2O producida
Eventos de FADH2
- 2 e- se transportan hasta O2
- Se liberan 6 protones (iones H+)
- 1/2 molécula de O2 consumida
- 1 molécula de H2O producida
Fosforilación Oxidativa
- Proceso mediante el cual la energía en la CTE se conserva mediante la fosforilación de ATP para formar ATP
- Participa una máquina molécula llamada ATP sintasa (Complejo V)
Para lograr la entrada del ADP y también la salida de ATP en la membrana interna mitocondrial se necesita la “colaboración”
- La ATP-sintetasa
- La ATP translocasa
- El simporte H+/Pi
Partes o subunidades en las que se divide el complejo V (ATP sintetasa)
- Fo= 10 proteínas que atraviesan la membrana interna de lado a lado estableciendo una comunicación directa entre la matriz y el espacio intermembrana (es el rotor que permite la entrada y salida de sustancias)
- F1= compuesto por 9 proteínas posee actividad catalítica que es la responsable de la síntesis de ATP (la parte que parece flor)
ATP translocasa (antiporte)
- Canal que se encuentra en la subunidad Fo
- Transporta dos sustancias al mismo tiempo en direcciones opuestas.
- Se encarga de sacar el ATP de la matriz mitocondrial e introducir el ADP (antiporte por que son al mismo tiempo, pero en direcciones opuestas)
Simporte H+/Pi
- Canal forma parte de la subunidad Fo
- Transporta dos sustancias en la misma dirección (de espacio intermembrana a matriz).
- Las sustancias transportadas son el Pi y protones (H+)
No tiene capacidad de sintetizar ATP.
Cuantos ATPs en total se forman a causa del NADH+H y FADH
- 2.5 del NADH+H (ya que se expulsan 10 protones y por cada 4 de ellos se forma 1 ATP)
- 1.5 del FADH2 (por la misma razón)
El funcionamiento de la ATP sintasa siempre va a estar acoplado a:
la cantidad de protones qué salen al espacio intermembrana
qué pasa cuando hacemos ejercicio
gastamos más ATP, por eso se acelera la CTE, generando más protones en espacio intermembrana para generar aun más ATP
Qué pasa cuando paramos de hacer ejercicio
queda gran cantidad de ATP, pero al no necesitar mucho complejo 5 entra en reversa, hidrolizando ATP, pero los protones ya no pueden entrar, por lo que estos se liberan en forma de calor
Acoplamiento de la cadena respiratoria
- En la síntesis del ATP (el ATP se gasta en el citoplasma, cualquier acción del músculo e hígado)
- Disponibilidad de ATP, capacidad para hacer rutas anabólicas (como síntesis de colágeno), gasto de ATP genera molécula de ADP
- Aumento de ADP en matriz mitocondrial
*Aumenta la relación ADP/ATP, ADP es el nominado (quien domina) y el ATP es el denominador, cuando esta relación está alta, indica bajos niveles de energía - Aumenta velocidad de cadena resp
*Aumentando el gradiente de protones por ende la síntesis de ATP
Lanzaderas para introducir el NADH+H+ de la Glucolisis
■Lanzadera de glicerol-3-fosfato
■Lanzadera de malato-aspartato
El NADH que se genera en la Glucolisis
se encuentra en el citoplasma, pero lo necesitamos en la mitocondrial, como el NADH es una coenzima necesita la lanzadera para entrar
Lanzadera de glicerol-3-fosfato
● NADH+H+ +DHAP (de la Glucolisis), forma glicerol-3-fosfato + NADH
● El glicerol-3-fosfato reacciona con FAD, regenerando la DHAP + FADH2 (dentro de las me
Lansadera de malato
no hay perdida de ATP, ya que los mismos NADH qué están en el citoplasma, terminan en la mitocondria (misma cantidad afuera que adentro), pero solo es en personas que consumen proteínas, dieta balanceada
Agentes qué afectan la fosforilación oxidativa
a. Inhibidores de transporte de electrones
b. Desacoplantes (afectan el gradiente químico o eléctrico)
c. Inhibidores de la ATP sintetasa
d. Inhibidores de la ATP translocasa
Inhibidores de transporte de electrones
Son sustancias que bloquean el paso de electrones en complejo 2, la UQ par que no lleguen al complejo 3
■ Amobarbital (tiopental sódico), es un inductor de la anestesia, va disminuir el nivel de ATP, va dar cansancio y sueño
■ Piericidina A
■ Rotenona, un insecticida natural
Los que inhibe la TCE
Actúan en la transferencia de electrones del Cit C B al C, bloquean el complejo 3
■ Son más graves porque bloquean el FADH2 y NADH+H (la antimicina)
■ Actúan sobre el grupo hemos del citocromo oxidasa, impidiendo la interacción de los electrones con el oxígeno, llevan a la muerte (cianuro, CO2, Azida)
Desacoplantes
● CTE bien acelerada, bastantes protones en espacio intermembrana, pero no se da la síntesis de ATP
● Valinomicina (anfibiótico), introduce potasio a la matriz mitocondrial, se pierde la fuerza protones motriz, la CTE se acelera, pero síntesis de ATP no se va dar
● 2,4 dinitrofenol, afecta gradientes químicos, genera moléculas como canales y al meter los protones al espacio intermembrana, paciente no producirá ATP, la gente bajaba de peso porque al bajar la producción de ATP, el cuerpo va a degradar grasa y a expulsar los protones en forma de calor
termogénina o proteína desacoplante
único desacoplante biológico. Esta transporta protones desde el espacio intermembrana hasta la matriz mitocondrial.
Inhibidores de la Nucleótido Translocasa o ATP traslocasa:
El Atractosilo: es un componente capaz de inhibir el transporte o intercambio de ATP por ADP lo que va a producir esta relación ADP/ATP se vuelva estática por un tiempo hasta que se consume todo el ADP que está dentro de la matriz mitocondrial.
—-> se detiene la CTE
ROS
Son metabolitos que se forman a partir del oxígeno cuando este acepta electrones individuales formando derivados inestables que reciben el nombre de “especies de oxígeno reactivas” (ROS)
Moleculas de Oxigeno reactivas
- La molécula de oxígeno diatómica es radical.
- Radical: átomo o grupo de átomos que contiene uno o varios electrones desapareados.
- El citocromo oxidasa (activa al oxigeno) para que reciba los 4 electrones.
- Pero electrones pueden escaparse para reaccionar con el oxígeno para formar ROS.
- Tambien se producen ROS por exposicion a luz UV, la radiación ionizante.
Estallido respiratorio
Macrófagos producen ROS para matar bacterias o virus, para que se dé un aumento de consumo de O2 = aumento de NADPH+H+
Como actúan los antioxidantes
- Impiden la oxidación
- Poseen muchos electrones
- Neutralizan radicales libre donándoles los electrones perdidos
Estrés oxidativo
Producción excesiva de especies reactivas de oxigeno
* si la producción de radicales libres supera la capacidad antioxidante se produce estrés oxidativo y daño celular
Especies de oxígeno reactivas (ROS)
- Oxigeno singlete (O2), potente antioxidante
- Anión superóxido (O2**), afinidad por cargas positivas
- Peróxido de hidrogeno (H2O2)
- Hidroxilo (OH)
Por qué se dan las ROS
- Radiación
- Luz UV
- Electrones se escapan
Sistemas Antioxidantes
SOD (Eliminar O2)
Catalasa
Glutatión peroxidasa
Peridoxina
(eliminas H2O2)
NADPH peroxidasa
participa en el etallido respiratorio
Mieloperoxidasa
forma hipocloritos que atacan directo a la célula
para que sirven odas las especies que se forman en el estallido respiratorio
para matar las bacterias
Vitamina C
Dona electrones, es muy foto lábil, debemos consumirla ya que no la producimos
- Juega papel en la regeneración de la vit. E (α-tocoferol) y de los radicales
Vit. E
- Potente eliminador de radicales
- protege la membrana piróxilo lípidos
- Sus fuentes son aceites de:
- oliva
- Canola
- Girasol
- aguacate
Betacaroteno
- En frutas y verduras de color amarillo-naranja y verde oscuro
- miembro de los carotenoides
- en vegetales absorben la luz solar para fotosíntesis y protege contra ROS
- en tejido animal precursor de vit. A (Retinol) y antioxidante de membranas
- protegen de los rayos solares
Recomendaciones para reducir estrés oxidativo
- Dieta adecuada, con alimentos ricos en frutas y vegetales
