Bioquímica: Complejo Piruvato Deshidrogenasa

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Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes enzimas NO forma parte del complejo piruvato deshidrogenasa?

  • Dihidrolipoil deshidrogenasa
  • Piruvato deshidrogenasa
  • Piruvato descarboxilasa (correct)
  • Dihidrolipoil transacetilasa

¿Cuál de las siguientes coenzimas es esencial para la actividad del complejo piruvato deshidrogenasa?

  • Coenzima Q
  • Biotina
  • Piridoxal fosfato
  • Ácido lipoico (correct)

¿En qué compartimento celular ocurre la descarboxilación oxidativa del piruvato?

  • Membrana externa mitocondrial
  • Espacio intermembranal
  • Citosol
  • Matriz mitocondrial (correct)

¿Qué molécula se transporta a la mitocondria utilizando un simportador de protones?

<p>Piruvato (D)</p> Signup and view all the answers

La deficiencia de tiamina (vitamina B1) puede llevar a la acumulación de:

<p>Lactato y piruvato (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el producto principal de la descarboxilación oxidativa del piruvato?

<p>Acetil-CoA (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la descarboxilación oxidativa del piruvato es INCORRECTA?

<p>Ocurre en el citosol (C)</p> Signup and view all the answers

En la reacción de descarboxilación oxidativa del piruvato, el piruvato es convertido a un derivado hidroxietilo unido a:

<p>Tiamina difosfato (TPP) (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el producto principal de la descarboxilación oxidativa del piruvato que entra en el ciclo de Krebs?

<p>Acetil-CoA (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué coenzima se utiliza para oxidar la lipoamida reducida en la descarboxilación oxidativa del piruvato?

<p>FAD (C)</p> Signup and view all the answers

Según el texto, ¿qué efecto tiene la fosforilación de la piruvato deshidrogenasa sobre su actividad?

<p>Disminuye la actividad (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué compuestos resultan ser inhibidores de la piruvato deshidrogenasa?

<p>Acetil-CoA y NADH (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué paso en la descarboxilación oxidativa del piruvato ocurre después de la formación de acetil-lipoamida?

<p>Reacción con coenzima A (A)</p> Signup and view all the answers

¿En qué proceso se activa la piruvato deshidrogenasa en el tejido adiposo?

<p>En respuesta a la insulina (A)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué un complejo de enzimas aumenta la eficiencia en la descarboxilación oxidativa del piruvato?

<p>Porque incrementa la velocidad de reacción y previene reacciones colaterales. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene un incremento en [NADH]/[NAD+] en la actividad de la piruvato deshidrogenasa?

<p>Disminuye su actividad. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Quién descubrió el ciclo de Krebs?

<p>Hans Adolf Krebs (A)</p> Signup and view all the answers

¿En qué parte de la célula eucariota ocurre el ciclo de Krebs?

<p>Mitocondria (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué compuesto inicia el ciclo de Krebs al combinarse con el acetil-CoA?

<p>Oxaloacetato (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las principales funciones del ciclo de Krebs?

<p>La oxidación de acetil-CoA a CO2 (A)</p> Signup and view all the answers

En el ciclo de Krebs, ¿qué productos se forman además de CO2?

<p>ATP, NADH, FADH2 (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el nombre alternativo del ciclo de Krebs?

<p>Ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre en el ciclo de Krebs en ausencia de oxígeno?

<p>El ciclo se inhibe y no se produce ATP (A)</p> Signup and view all the answers

Además de la producción de energía, ¿qué otra función importante tiene el ciclo de Krebs?

<p>La gluconeogénesis, lipogénesis e interconversión de aminoácidos. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el oxidante final de las coenzimas reducidas en el ciclo de Krebs?

<p>Oxígeno (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué enzima cataliza la reacción inicial en el ciclo de Krebs, formando citrato?

<p>Citrato sintasa (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué reacción cataliza la aconitasa en el ciclo de Krebs?

<p>La isomerización de citrato a isocitrato (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ión es necesario para la descarboxilación catalizada por la isocitrato deshidrogenasa?

<p>Mg2+ o Mn2+ (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuántas isoenzimas de isocitrato deshidrogenasa existen?

<p>Tres (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué complejo enzimático requiere difosfato de tiamina, lipoato, NAD+, FAD y CoA como cofactores?

<p>Complejo de α-cetoglutarato deshidrogenasa (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el único ejemplo de fosforilación a nivel de sustrato en el ciclo de Krebs?

<p>La conversión de succinil-CoA a succinato (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tejidos contienen dos isoenzimas de succinato tiocinasa?

<p>Hígado y riñones (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el papel del trifosfato de guanosina (GTP) en la gluconeogénesis?

<p>Proporcionar un enlace regulador al retirar oxaloacetato para la gluconeogénesis. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función cumple la succinil-CoA-acetoacetato-CoA transferasa (tioforasa) en el metabolismo de cuerpos cetónicos?

<p>Transfiere CoA desde la succinil-CoA hacia el acetoacetato, formando acetoacetil-CoA. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuántas moléculas de ATP se producen aproximadamente por cada molécula de NADH que se reoxigena en la cadena respiratoria?

<p>2.5 (B)</p> Signup and view all the answers

Considerando una vuelta del ciclo del ácido cítrico, ¿cuántas moléculas de FADH2 y NADH se producen, respectivamente?

<p>1 FADH2 y 3 NADH (D)</p> Signup and view all the answers

Según la información proporcionada, ¿cuál es el rango total de ATP formado por el catabolismo de una molécula de glucosa, incluyendo glucólisis, oxidación del piruvato y el ciclo de ácido cítrico?

<p>30 a 32 ATP (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Descarboxilación oxidativa del piruvato

Proceso que convierte el ácido pirúvico (piruvato) y otros alfa-cetoácidos en derivados de la CoA. Es crucial para la respiración celular.

Complejo piruvato deshidrogenasa

Complejo enzimático que cataliza la descarboxilación oxidativa del piruvato, formado por tres enzimas que trabajan juntas. Se necesita para convertir el piruvato en acetil-CoA, un paso clave en la respiración celular.

Transporte del piruvato a la mitocondria

El piruvato producido en la glucólisis en el citoplasma se transporta a la matriz mitocondrial. Este transporte es crucial para la descarboxilación oxidativa del piruvato.

Conversión del piruvato a acetil-CoA

El piruvato se convierte en acetil-CoA mediante la eliminación de un grupo carboxilo (CO2) y la unión a la CoA. Este proceso es crucial para el ciclo de Krebs, ya que el acetil-CoA es la fuente primaria de unidades de dos carbonos para el ciclo.

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Tiamina (vitamina B1)

Es una coenzima vital para el complejo piruvato deshidrogenasa. Su deficiencia genera alteración en el metabolismo de la glucosa y problemas como acidosis láctica y pirúvica.

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Ciclo de Krebs

Proceso metabólico que ocurre en la mitocondria donde el acetil-CoA se utiliza para generar energía en forma de ATP.

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Fosforilación oxidativa

La energía almacenada en NADH y FADH2 se libera progresivamente a través de la cadena de transporte de electrones. Esta energía es utilizada para bombear protones a través de la membrana mitocondrial interna, creando un gradiente de protones que impulsa la síntesis de ATP.

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Respiración celular

Las reacciones químicas que ocurren en la respiración celular son las que permiten a los organismos vivos obtener energía de moléculas orgánicas como la glucosa.

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Acetil-CoA

Es un compuesto de dos carbonos que se usa como combustible en el ciclo de Krebs. Se genera a partir de la degradación de los carbohidratos, lípidos y proteínas.

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Oxaloacetato

La molécula de partida del ciclo de Krebs. Es una molécula de cuatro carbonos que se regenera en la última etapa del ciclo, lo que le da su carácter cíclico.

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Citrato

Es una molécula de seis carbonos que se forma en la primera etapa del ciclo de Krebs a partir de la unión del acetil-CoA y el oxaloacetato.

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Matriz mitocondrial

Es la parte del ciclo de Krebs que se lleva a cabo en la mitocondria.

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NAD+

Es una coenzima que transporta electrones de alta energía en el ciclo de Krebs. Su forma reducida (NADH) transporta electrones a la cadena respiratoria.

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Malato

Es una molécula de cuatro carbonos que participa en el ciclo de Krebs y es un intermediario en la gluconeogénesis.

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Cadena respiratoria

Es un proceso metabólico que se lleva a cabo en la mitocondria. Consiste en una serie de reacciones que utilizan el oxígeno para producir ATP.

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Complejo de la piruvato deshidrogenasa

El complejo de la piruvato deshidrogenasa es un conjunto de enzimas que catalizan la descarboxilación oxidativa del piruvato. Este complejo trabaja como una 'línea de montaje' para aumentar la eficiencia de la reacción.

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Regulación del complejo de la piruvato deshidrogenasa

El complejo de la piruvato deshidrogenasa está regulado por los productos de la reacción, como el acetil-CoA y el NADH, y por la fosforilación. Cuando los niveles de estos productos son altos, la actividad del complejo disminuye.

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Fosforilación del complejo de la piruvato deshidrogenasa

La fosforilación del complejo de la piruvato deshidrogenasa disminuye su actividad. Esto ocurre cuando los niveles de ATP, acetil-CoA y NADH son altos.

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Desfosforilación del complejo de la piruvato deshidrogenasa

La desfosforilación del complejo de la piruvato deshidrogenasa aumenta su actividad. Esto ocurre en respuesta a la insulina y cuando los niveles de ATP son bajos.

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Glicólisis

La glicólisis es un proceso que descompone la glucosa en dos moléculas de piruvato.

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Citrato sintasa

La enzima que cataliza la reacción inicial del Ciclo de Krebs, uniendo acetil-CoA y oxaloacetato.

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Hidrólisis de citril-CoA

La reacción donde la citril-CoA se hidroliza liberando citrato y CoASH, generando energía.

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Aconitasa

La enzima que isomeriza el citrato a isocitrato en dos pasos: deshidratación y rehidratación.

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Isocitrato deshidrogenasa

La enzima que cataliza la deshidrogenación del isocitrato a oxalosuccinato, que luego se descarboxila a α-cetoglutarato.

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Descarboxilación oxidativa del α-cetoglutarato

La reacción en la que el α-cetoglutarato se descarboxila oxidativamente a succinil-CoA, similar a la descarboxilación del piruvato.

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Succinil-CoA sintetasa

La enzima que convierte succinil-CoA en succinato, liberando energía para formar GTP o ATP.

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Fosforilación a nivel de sustrato

El paso en el Ciclo de Krebs donde se genera energía para formar GTP o ATP.

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El ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es un proceso metabólico que ocurre en las mitocondrias y desempeña un papel clave en la producción de energía, la síntesis de biomoléculas y el control de la homeostasis celular.

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Diferencia de isoenzimas en la descarboxilación

En tejidos no gluconeogénicos, la isoenzima de la descarboxilación del oxaloacetato utiliza ADP en lugar de GTP.

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GTP en la gluconeogénesis

La descarboxilación del oxaloacetato a fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis utiliza GTP, el cual se produce en el ciclo de Krebs. Esto conecta la actividad del ciclo de Krebs con la gluconeogénesis.

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Metabolismo de cuerpos cetónicos en tejidos extrahepáticos

La succinil-CoA-acetoacetato-CoA transferasa (tioforasa) permite el metabolismo de los cuerpos cetónicos en tejidos extrahepáticos. Esta enzima transfiere el grupo CoA de la succinil-CoA al acetoacetato generando acetoacetil-CoA y succinato.

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Rendimiento de ATP en el Ciclo de Krebs

Cada vuelta del ciclo de Krebs produce 10 moles de ATP, considerando la producción de ATP por la oxidación de NADH y FADH2 en la cadena de transporte de electrones, y la formación de GTP por la succinato tiocinasa.

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Producción de NADH y FADH2 en el ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs produce 3 NADH y 1 FADH2 por cada vuelta del ciclo, como resultado de la oxidación de sustratos por las deshidrogenasas del ciclo. Estos equivalentes reductores, NADH y FADH2, se transfieren a la cadena respiratoria para generar ATP a través de la fosforilación oxidativa.

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Study Notes

Información general de la asignatura

Formación de acetil-CoA y ciclo del ácido cítrico

  • El tema abarca la formación de acetil-CoA y el ciclo del ácido cítrico.

Respiración celular

  • Glicólisis: Desdoblamiento de la glucosa en el citosol.
  • Descarboxilación oxidativa del piruvato: Oxidación del piruvato en acetil-CoA en la mitocondria.
  • Ciclo de Krebs: Formación de NADH y FADH2 en la mitocondria.
  • Fosforilación oxidativa: Generación de ATP en la cadena de electrones de la membrana interna de la mitocondria (cresta).

Descarboxilación oxidativa del piruvato

  • Conversión del piruvato y otros α-cetoácidos en derivados de la coenzima A (CoA).
  • Ocurre en la matriz mitocondrial.
  • Catalizado por el complejo piruvato deshidrogenasa (3 enzimas en cooperación).
  • Requiere 5 coenzimas: TPP (tiamina pirofosfato), ácido lipóico, FAD (flavin adenín dinucleótido), NAD+ (nicotinamida adenina dinucleótido) y CoA.
  • Las reacciones implican la conversión de piruvato a acetil-CoA y la liberación de CO2.
  • El transporte de piruvato desde el citosol a la mitocondria implica un simportador de protones.
  • La vitamina B1 (tiamina) es crucial para este proceso.
  • La deficiencia de tiamina puede causar alteraciones en el metabolismo de la glucosa, acidosis láctica y pirúvica.
  • La reacción se completa con la oxidación de la lipoamida reducida por medio de una flavoproteína (dihidrolipoil deshidrogenasa) que contiene FAD.
  • La flavoproteína reducida transfiere electrones a la cadena respiratoria.
  • La ecuación global para la reacción es: 2Piruvato + 2NAD+ + 2CoA → 2Acetil-CoA + 2NADH + H+ + 2CO2

Regulación de la piruvato deshidrogenasa

  • Inhibida por sus productos: acetil-CoA y NADH.
  • Regulada por fosforilación (cinasa) de residuos de serina.
  • La fosforilación disminuye la actividad de la enzima.
  • La desfosforilación (fosfatasa) incrementa la actividad de la enzima.
  • Se activa en tejido adiposo en respuesta a la insulina.
  • Los niveles de ATP, ADP, acetil-CoA/CoA, y NADH/NAD+ influyen en la activación de la cinasa.
  • La glucólisis está inhibida cuando hay suficiente ATP (y coenzimas reducidas) y cuando se están oxidando los ácidos grasos.

Ciclo de Krebs

  • Descrito por Hans Adolf Krebs (Nobel de Medicina 1953).
  • También conocido como ciclo del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos.
  • Serie de reacciones que oxidan acetil-CoA a CO2, H2O y reducen a moléculas transportadoras.
  • Ocurre en la matriz mitocondrial.
  • Vía común final para la oxidación de carbohidratos, lípidos y proteínas.
  • Importancia crítica en gluconeogénesis, lipogénesis e interconversión de aminoácidos.
  • Se forma ATP, NADH y FADH2.
  • El hígado es el tejido en el que estas reacciones se dan a un grado significativamente alto.
  • En ausencia de oxígeno, el ciclo se inhibe.
  • Serie cíclica de 8 reacciones.
  • El ciclo comienza con la condensación de acetil-CoA con oxalacetato, formando citrato.
  • Sigue una serie de reacciones de oxidación-reducción para regenerar oxalacetato al final del ciclo.
  • Las reacciones requieren iones Mg2+ o Mn2+.
  • La isocitrato deshidrogenasa, cataliza la oxidación y descarboxilación del isocitrato a α-cetoglutarato.
  • La isocitrato deshidrogenasa tiene tres isoenzimas, una que usa NAD+ y las otras dos NADP+.
  • α-cetoglutarato pasa por descarboxilación oxidativa para formar succinil- CoA.
  • El complejo de α-cetoglutarato deshidrogenasa posee los mismos cofactores que el complejo de piruvato deshidrogenasa.
  • La succinil-CoA se convierte a succinato via succinil-CoA sintetasa, y se forma ATP (o GTP).
  • El succinato se oxida a fumarato y se forma FADH2.
  • El fumarato se hidrata a malato.
  • El malato se oxida a oxalacetato y se forma NADH.
  • Se regenera el oxalacetato para una nueva vuelta del ciclo.
  • La reacción catalizada por la citrato sintasa usa el carbono metilo de la acetil-CoA formándose un enlace de carbono-carbono con el carbono carbonilo del oxalacetato.
  • La aconitasa isomeriza el citrato a isocitrato.
  • La reacción inicial entre acetil-CoA y oxalacetato usa la citrato sintasa, y forma un enlace de carbono-carbono entre el carbono metilo y el carbono carbonilo, liberando citrato y CoASH.
  • Los cuerpos cetónicos, se están metabolizando en tejidos extrahepáticos con una reacción alternativa usando la succinil-CoA-acetoacetato-CoA transferasa para formar acetoacetil-CoA y succinato.
  • Por cada vuelta del ciclo se forman 10 ATP (equivalentes a 30-32 ATP).

Visión global del ciclo de Krebs

  • Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O → 2 CO2 + CoA + 3NADH + FADH2 + GTP

Ciclo de Krebs

  • Es una serie de reacciones cíclicas de 8 pasos.
  • Se oxida acetil-CoA a CO2.
  • Produce ATP y moléculas portadoras de electrones (NADH y FADH2).
  • El ciclo es fundamental para degradar combustibles y generar energía en las células.
  • Requiere oxígeno para operar eficientemente.

Total de ATP formado

  • Resumen de la producción de ATP en las fases de la respiración celular.
    • Glicólisis neta= 2 ATP
    • Oxidación del piruvato neta= 5 ATP
    • Ciclo de Krebs neta= 15 ATP
    • Total de ganancia ATP = 30-32 ATP

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