Una descripción de las rutas centrales del metabolismo

1. Tema 3
Rutas Centrales del metabolismo
intermediario
Dra. Evelin Rojas Villarroel

2. Glicólisis
Ruta del metabolismo de los carbohidratos
donde ocurre la oxidación citosólica de la glucosa
(6C) hasta dos moléculas de Piruvato (3C)

3. La Ruta de la Glicólisis

4. Destinos del piruvato
Condiciones aeróbicas Condiciones anaeróbicas
Ciclo de Krebs Etanol Ac. Lactico
FERMENTACIÓN

5. Destino del piruvato en condiciones aeróbicas
“Oxidación”
↓
Complejo mulienzimático
de la piruvato deshidrogenasa (PDH)
↓
Acetil CoA

6. El Complejo de la piruvato deshidrogenasa
(PDH)
•Mitocondrial (mmi)
•Constituído por 3 enzimas catalíticas E1:E2:E3
(30:60:6).
•Irreversible
•Fuertemente aeróbico
• Cataliza la reacción global :
Piruvato + CoA + NAD+ => Acetil-CoA + CO2 + NADH + H+

7. Transporte del piruvato al interior de la mitocondria
Piruvato (citoplasma)
↓
Interior de la mitocondria
↓ a través de una porina (mme)
Transporte del piruvato → EI →l interior de la mitocondria
↓
La piruvato translocasa
Se transporta un protón en la misma dirección (simporte).
↓
En la matriz mitocondrial la PDH cataliza la descarboxilación
del piruvato y su deshidrogenación irreversible.

8. Sistemas de lanzadera
Llevan los NADH+H desde el citosol al interior de la mitocondria
Sistema de Glicerol 3-P
deshidrogenasa
Sistema de malato
deshidrogenasa

10. Enzima 1 ( E1 ) Piruvato Descarboxilasa :
•Heterotetrámero: 2 subunidades alfa y 2 subunidades
beta.
•Coenzima TPP ( Pirofosfato de tiamina).
•Grupo prostético unido covalentemente a E1.
•Cataliza la reacción :
Piruvato + lipoamida => S-acetildihidrolipoamida + CO2

11. Enzima 2 ( E2 ) Dihidrolipoil Transacetilasa :
CoA + S-acetildihidrolipoamida => Acetil-CoA + dihidrolipoamida
Enzima 3 ( E3 ) Dihidrolipoil Deshidrogenasa:
Dihidrolipoamida + NAD+ => lipoamida + NADH +H+

13. PDK: piruvato deshidrogenasa kinasa
Forma parte del complejo PDH, y regula la actividad
catalítica de PDH mediante un proceso de fosforilación.
PDP: piruvato deshidrogenasa fosfatasa
Unida de forma lábil al complejo PDH, y regula la actividad
catalítica de PDH mediante un proceso de desfosforilación
de la forma fosforilada.
PDX1: proteína de unión a E3
Regula la actividad de PDH de una forma aún no muy clara,
mediante su unión a E3

14. ↑ [Acetil CoA ] / [CoA ] y ↑ [NAD+]/ [NADH +H+]

15. CICLO DE KREBS
•Ciclo del ácido cítrico
•Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA)
•Matríz mitocondrial
•Ruta aeróbica
•Catabolismo de residuos acetilo (Acetil CoA)
•Vía común final de carbohidratos, lípidos y proteínas
•Formación de equivalentes reductores

16. Malato deshidrogenasa
Citrato sintasa
Fumarasa
Aconitasa
uccinato deshidrogenasa
Isocitrato
deshidrogenasa
α-cetoglutarato
deshidrogenasa
Succinato tiocinasa
α-cetoglutarato
deshidrogenasa

17. 1. FORMACIÓN DEL ÁCIDO CÍTRICO
.
+ CoA SH
•Reacción de condensación C-C
•Citrato sintetasa
•Hidrólisis enlace tioéster de CoA
•Inhibida por succinil-CoA, ATP, NADPH, ésteres de
CoA

18. 2. FORMACIÓN DEL ISOCITRATO
Citrato ↔Cis-aconitato↔Isocitrato
↓ ↑
H20 H20
•Aconitasa ( Fe+2)
•Requiere un tiol (cisteína o glutatión)
•Inhibida por fluoroacetato

19. 3. FORMACIÓN DEL α-CETOGLUTARATO
Isocitrato + NAD + ↔ α cetoglutarato+ CO2 +NADH +H+
•Isocitrato deshidrogenasa
•Requiere ADP y Mg+2
•Inhibida por NADH + H+ y ATP

20. 4. FORMACIÓN DEL SUCCINIL CoA
α cetoglutarato + NAD + + CoASH →Succinil CoA+ CO2 +NADH +H+
•Complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa
•Requiere TPP; NAD+ , FAD, CoA, lipoato
•Inhibida por Arsenito

21. 5. FORMACIÓN DEL SUCCINATO
Succinil CoA + Pi + GDP ↔ Succinato + GTP + CoASH
•Succinato tiocinasa (succinil CoA sintetasa)
•Generación de fosfato de alta energía a nivel de sustrato.
•GTP cede ~P al ADP para formar ATP (nucleósido difosfato
cinasa)

22. 6. FORMACIÓN DE FUMARATO
Succinato + FAD ↔ Fumarato + FADH2
•Succinato deshidrogenasa
•Inhibida por Oxaloacetato o malonato

23. 7. FORMACIÓN DE L-MALATO
Fumarato + H2O ↔ L-Malato
•Fumarasa (hidratasa)
•Inhibida por ATP
•Esteroespecífica

24. 8. FORMACIÓN DE OXALOACETATO
L-Malato + NAD+ ↔ Oxaloacetato + NADH+ H+
•Malato deshidrogenasa
•Esteroespecífica

25. Malato deshidrogenasa
Citrato sintasa
Fumarasa
Aconitasa
uccinato deshidrogenasa
Isocitrato
deshidrogenasa
α-cetoglutarato
deshidrogenasa
Succinato tiocinasa
α-cetoglutarato
deshidrogenasa

26. Rendimiento del Ciclo de Krebs
Reación global del ciclo:
Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi ------------> 3 NADH + FADH2 + CoA-SH +
GTP + 2
CO2
Cada vuelta del C.K genera:
3 NADH+H+
• FADH2
2 CO2

27. Regulación del Ciclo de Krebs
•Suministro de cofactores oxidados (NAD+)
•Disponibilidad de ADP
•Velocidad de utilización de ATP

28. Regulación del Ciclo de Krebs
1.- Disponibilidad de los sustratos.
2.- Inhibición por producto de la reacción.
3.- Inhibición competitiva por ciertos
intermediarios del ciclo.
El flujo metabólico del ciclo del ácido
cítrico es proporcional al consumo de
oxígeno.

29. Regulación del Ciclo de Krebs
Citrato sintasa
A mayor producción de energía → incrementa el consumo de O2
↓[NADH] mitocondrial
↑[oxalacetato] → ⊕ citrato sintasa.
↑ [citrato] y [NADH] ∅ esta enzima. Succinil-CoA compite por al
enzima y la inhibe.
Isocitarto deshidrogenasa
∅ ATP y NADH
El Ca2+ es un activador
α- cetoglutarato deshidrogenasa
Inhibida por NADH, ATP y sucinil-CoA.
También en este caso Ca2+ es un activador.

30. El Ciclo de Krebs se interrelaciona con otras rutas

31. Cadena de transporte de electrones
• Localizada en la membrana mitocondrial interna
• Serie de cuatro (I-II-III-IV) complejos proteicos que
transportan electrones desde los equivalentes reductores
(NADH + H+ y FADH2) hasta el aceptor final : el O2.
• Es de fundamental importancia pues el efectivo transporte
de electrones garantizará la síntesis de ATP en el complejo
V mediante fosforilación oxidativa.

32. Cadena de transporte de electrones

33. Los complejos del transporte de electrones

34. El flujo de electrones según potencial de reducción
El flujo de e- ocurre desde el complejo más electronegativo al más electropositivo

35. Fosforilación oxidativa
Proceso mediante el cuál se sintetiza ATP a partir de ADP +Pi
Por el complejo F1F0 ATP sintetasa (complejo V) localizado en la membrana
Mitocondrial interna

36. Teoría Quimiosmótica de Mitchell
Establece que a medida que ocurre el transporte de electrones en la membrana
mitocondrial interna, se bombean protones al espacio intermembrana y se
Genera un gradiente electroquímico de protones , que es la fuerza impulsora
Para que en el complejo V el ADP se fosforile y se sintetice el ATP .

37. Síntesis de ATP mediante Fosforilación oxidativa

38. Balance energético de la Fosforilación oxidativa
Cada NADH+H que ingresa a la cadena de transporte de electrones
( desde el complejo I), bombea 3 protones al espacio intermembrana.
Por cada NADH transportado se generan entonces 3 ATP mediante
fosforilación oxidativa.
Cada FADH2 que ingresa a la cadena de transporte de electrones
( desde el complejo I I), bombea 2 protones al espacio intermembrana.
Por cada FADH2 transportado se generan entonces 2 ATP mediante
fosforilación oxidativa.