Metabolismo Intermediario PDF

Metabolismo Intermediario Dra. Daniela León Garrido Temuco, 2024 La degradación de las moléculas derivadas de los alimentos se realiza en tres etapas.  Metabolismo Oxidativo de Biomoléculas ETAPAS 1-. Degradación de macromoléculas à moléculas pequeñas à Acetil CoA (2C) 2-...

Metabolismo Intermediario Dra. Daniela León Garrido Temuco, 2024 La degradación de las moléculas derivadas de los alimentos se realiza en tres etapas.  Metabolismo Oxidativo de Biomoléculas ETAPAS 1-. Degradación de macromoléculas à moléculas pequeñas à Acetil CoA (2C) 2-. Ciclo de Krebs 3-. Fosforilación Oxidativa Ciclo de Krebs Ciclo del Ácido Cítrico Ciclo del Ácido Tricarboxílico  Ciclo de Krebs ¿Dónde ocurre?: Matriz Mitocondrial Objetivo: Producir energía química y poder reductor para la Síntesis de ATP Sustrato inicial: Acetil CoA Productos finales: CO2, energía (GTP), poder reductor (FADH2 y NADH + H+) Producción de Acetil CoA: Intermediario metabólico Ciclo de Krebs Intermediarios interconectan las principales rutas metabólicas Optimización de recursos Menor dependencia de aportes de la dieta Vía anfibólica: Catabolismo Anabolismo Catabolismo en el Ciclo de Krebs Anabolismo en el Ciclo de Krebs Reacciones del Ciclo de Krebs Reacciones del Ciclo de Krebs 1. Condensación 2. Transformación del citrato en isocitrato 3. Primera descarboxilación oxidativa 4. Segunda descarboxilación oxidativa 5. Fosforilación a nivel de sustrato 6. Oxidación del succinato a fumarato 7. Hidratación del doble enlace del fumarato 8. Oxidación del L-malato a oxalacetato 1-. Condensación Una molécula Acetil CoA (2C) + una molécula de oxalacetato (4C) Condensación aldólica Hidrólisis (liberación CoA) 1-. Condensación Enzima citrato sintasa Irreversible 2-. Transformación del Citrato en Isocitrato Dos pasos: Deshidratación Hidratación Citrato (6C) à [Cis- Aconitato] (6C) à Isocitrato (6C) Enzima Aconitasa 2-. Transformación del Citrato en Isocitrato  3-. Primera Descarboxilación Oxidativa Descarboxilación Oxidativa NAD à NADH + H+ Isocitrato (6C) à a-cetoglutarato (5C) CO2  3-. Primera Descarboxilación Oxidativa Enzima: Isocitrato Deshidrogenasa Paso Irreversible 4-. Segunda Descarboxilación Oxidativa Descarboxilación oxidativa a-cetoglutarato (5C) à Succinil CoA (4C) NAD à NADH + H+ CO2 4-. Segunda Descarboxilación Oxidativa Enzima: Complejo a-cetoglutarato deshidrogenasa Paso Irreversible 5-. Fosforilación a Nivel de Sustrato Ruptura enlace de alta energía de succinil CoA (libera CoA) à Succinato Síntesis de GTP (GDP + Pi) 5-. Fosforilación a Nivel de Sustrato Enzima: Succinil CoA sintasa 6-. Oxidación del Succinato a Fumarato Deshidrogenación Oxidación de succinato: enlace simple à enlace doble trans FAD à FADH2 6-. Oxidación del Succinato a Fumarato Enzima: Succinato deshidrogenasa 7-. Hidratación del doble enlace del Fumarato Hidratación Fumarato à L-malato 7-. Hidratación del doble enlace del Fumarato Enzima: Fumarasa 8-. Oxidación del L-malato a Oxalacetato Oxidación de alcohol secundario de L-malato a una cetona Oxalacetato NAD à NADH + H+ Inicio de un nuevo ciclo 8-. Oxidación del L-malato a Oxalacetato Enzima: Malato deshidrogenasa Regulación del Ciclo de Krebs Disponibilidad de Sustrato Modulación de Enzimas Claves Disponibilidad de Sustrato Niveles de Acetil CoA y oxalacetato bajos en la mitrocondria en relación a la citrato sintasa. Al aumentar esos niveles à aumenta la síntesis de citrato à ciclo de Krebs Acetil CoA Oxalacetato Disponibilidad de Sustrato Disponibilidad de Acetil CoA Enzima piruvato deshidrogenasa Disponibilidad de Oxacelato Enzima piruvato carboxilasa También al completar un ciclo de Krebs** Modulación de Enzimas Claves Principalmente enzimas de reacciones irreversibles Regulación por Efectores alostéricos Efector alostérico: se une a un sitio (alostérico) distinto al sitio activo de la enzima, generando cambios conformacionales. Modulación de Enzimas Claves Enzima Efector alostérico Succinil- CoA y NADH + H+ Citrato sintasa Isocitrato deshidrogenasa Succinil- CoA y NADH + H+ a-cetoglutarato deshidrogenasa ATP y NADH + H+ Regulación coordinada de la glucólisis y el ciclo de Krebs. Los productos finales, ATP y NADH + H+ son los reguladores de las dos rutas; así sólo se degradará la glucosa necesaria para abastecer al ciclo y cubrir las necesidades energéticas de la célula. Principales Intermediarios del Ciclo de Krebs Intermediario Citrato Biosíntesis de lípidos (citoplasma). Se usa para sacar acetil-CoA generado en la mitocondria y llevarlo al citoplasma. a-cetoglutarato Biosíntesis de aminoácidos. Succinil-CoA Síntesis de porfirinas. Precursoras del grupo hemo (hemoglobina, citocromos, etc) Oxalacetato Gluconeogénesis (citosol) y síntesis de aminoácidos. Diagrama de las reacciones anapleróticas y del carácter anfibólico del ciclo de Krebs. Las reacciones anapleróticas sirven para reponer intermediarios del ciclo Fosforilación Oxidativa Obtención de energía ATP Glicólisis (citosol) Fosforilación oxidativa (mitocondria) Cadena Transportadora de Electrones y Fosforilación Oxidativa Etapa 1: Cadena de Transporte de Electrones (respiración aerobia, respiración celular) Etapa 2: Fosforilación Oxidativa (Síntesis de ATP) La Fosforilación Oxidativa completa el catabolismo de las moléculas de alimento y genera la mayor parte del ATP sintetizado por la célula Electrones de Alta Energía Generados por el catabolismo de alimentos Glicólisis Ciclo de Krebs Deshidrogenasas Aceptores de electrones: NAD+ y FAD (coenzimas) Almacenados en moléculas transportadoras activadas Moléculas Transportadoras Activadas Pequeñas y Orgánicas Difunden con rapidez ATP Contienen uno o más enlaces covalentes NADH, NADPH ricos en energía FAD, FADH Almacenan energía, rápidamente intercambiable Grupo químico Electrones (alta energía) Fácil transferencia NADH y FADH2 donan sus electrones a la Cadena Transportadora de Electrones Componentes de la Cadena Transportadora Cadena respiratoria Membrana interna mitocondrial Muchas copias Cada cadena tiene más de 40 proteínas Proteínas y grupos protéticos (aceptan y donan electrones)  Componentes de la Cadena Transportadora El paso de los electrones a través de los complejos se realiza en orden creciente de afinidad electrónica Complejo Nombre Características Complejo I Complejo o NADH-ubiquinona Transporta electrones de NADH a la ubiquinona oxidorreductasa NADH deshidrogenasa NADH+ + H+ --> NAD Complejo II Succinato deshidrogenasa Enzima unida a membrana. Pasa electrones de FADH2 a la ubiquinona. FADH2 à FAD Complejo III Citocromo C reductasa o Citocromo Acopla la transferencia de ubiquinona al citocromo C bc1 o Complejo ubiquinona-citocromo c oxidoreductasa Complejo IV Citocromo C oxidasa Última etapa, conduce los electrones desde el citocromo c hasta el último aceptor de electrones, el oxígeno (Consumo de O2). FOSFORILACIÓN OXIDATIVA: Mecanismo quimiosmótico de síntesis de ATP. Implica tanto el consumo de O2, como la adición un grupo fosfato a la molécula de ADP Teoría Quimiosmótica de Acoplamiento 1-. Formación de gradiente electroquímica de H+ genera à Fuerza Protón-Motriz. 2-. Fuerza Protón-Motriz à ATP sintasa sintetiza ATP Bombeo de Protones genera Gradiente Electroquímico de H+ △V: potencial de membrana  El Movimiento de Electrones se acopla al Bombeo de Protones Donan electrones: NADH à NAD+ FADH2 à FAD Los electrones pasan rápidamente hasta el O2 El movimiento de electrones libera energía Energía usada para bombear H+ Gradiente de H+ impulsa la síntesis de ATP  ATP Sintasa usa la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones Más de 100 moléculas de de ATP por segundo Sintetiza 3 moléculas de ATP por vuelta La ATP Sintasa tiene función reversible: A) Síntesis de ATP, usando el gradiente electroquímico de H+ B) Bombear H+ en contra de este gradiente mediante la hidrólisis de ATP Rápida conversión de ADP en ATP en Mitocondrias Alto Coeciente ATP/ADP Moléculas de ADP resultantes del citosol, ingresan rápidamente a la mitocondria para ser transformadas en ATP Moléculas de ATP recién producidas son exportadas al citosol Reserva de ATP asegurada en las células 10 [ATP] > [ADP]  EL gradiente electroquímico permite el transporte de diversas moléculas Metabolismo Intermediario Dra. Daniela León Garrido Temuco, 2024