Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos (TCA)

(ciclo de Krebs ó

ciclo del ácido cítrico)

• La mayoría de las células eucarióticas y muchas bacterias son normalmente aeróbicas.

• En estas condiciones, el piruvato formado por la glucólisis se oxida completamente a CO2 y agua, este proceso de denomina respiración.

• Respiración celular: utilización de carbono y oxígeno para producir ATP liberando CO2.

• Respiración de un organismo multicelular: captación de oxígeno del ambiente y liberación de CO2 (sirve para mantener la respiración celular).

La respiración celular tiene lugar en tres fases principales:

1. Glucólisis: carbohidratos→piruvato1. Piruvato → acetil-CoA.

2. C. Krebs: El acetil-CoA se oxida completamente hasta CO2. La energía liberada se conserva en portadores electrónicos reducidos NADH y FADH2.

3. Cadena respiratoria: NADH y FADH2 se oxidan liberando energía que se conserva en forma de ATP.

El catabolismo de grasas, proteínas y glúcidos se produce durante la respiración celular.

Complejo piruvato deshidrogenasa

• Es un complejo multienzimático localizado en las mitocondrias.

• El piruvato producido por la glucólisis en condiciones aeróbicas es transportado a la mitocondria, donde se oxida para producir acetil-CoA y CO2.

• La reacción es el resultado de la acción de tres enzimas y cinco coenzimas diferentes.

• En cada complejo piruvato deshidrogenasa hay varias copias de cada componente, el numero varía de un organismo a otro.

• El complejo es un poco mayor a un ribosoma y puede verse en el microscopio electrónico.

Complejo piruvato deshidrogenasa

Complejos PDH de riñón de vaca

• Una deficiencia en la actividad del complejo PDH tiene severas consecuencieas.

• El Beriberi es una enfermedad causada por la falta de tiamina.

• El acetil-CoA tiene dos opciones:

– Puede funcionar como precursor de rutas biosintéticas.

– Puede ser oxidado completamente a CO2 a través del ciclo de Krebs.

El Ciclo de Krebs• En eucariotas ocurre

en la mitocondria.

• En el TCA se oxida una molécula de acetil-CoA a 2 moléculas de CO2.

• El ciclo del ácido cítrico produce:– 2 CO2

– 3 NADH + H+ (por fosforilaciónoxidativa la célula obtiene ATP a partir de estas coenzimas reducidas)

– 1 FADH + H+

– 1 GTP = ATP

El Ciclo de Krebs• Es la vía principal de

generación de ATP en los heterótrofos aeróbicos (por el paso de electrones a través de una cadena transportadora de electrones).

• El ciclo genera además tres metabolitosprecursores, a−cetoglutarato, succinil−CoA y oxalacetato.

La energía almacenada en los cofactoresreducidos se usa para producir ATP en la cadena

respiratoria.

Los componentes del ácido cítrico son importantes intermediarios biosintéticos

Vía anaplerótica: restaura los intermediarios del ciclo que se desvían hacia otras vías metabólicas.

¿Porqué es tan complicada la oxidación del acetato?

Para oxidar el acetilo (2carbonos) a CO2 se requiere un ciclo tan complicado de 8 pasos.

• Participa en el catabolismo de compuestos como aminoácidos consumidos en la dieta.

• Ciertos intermediarios del ciclo pueden ser retirados para actuar como precursores biosintéticos.

• Organismos anaeróbicos utilizan un ciclo de Krebs incompleto como fuente de precursores biosintéticos.

La glucolisis y el ciclo de Krebs juegan un papel central en el

metabolismo

• El ciclo de Krebs una vía anfibólica, es decir; participa tanto en el catabolismo como en el anabolismo.

Se obtienen aprox. 30-32 moléculas de ATP por cada glucosa degradada

Regulación del ciclo de Krebs

Ciclo del glioxilato• Ocurre a través de una

variación del ciclo de Krebs, el ciclo del glioxilato.

• Este ciclo ocurre en el glioxisoma.

• Resumen del ciclo del glioxilato:

2 acetilos + NAD+ → succinato + NADH

• Las plantas pueden acumular grandes cantidades de grasas y las pueden utilizar para sintetizar aminoácidos y carbohidratos.

• Para esto, utilizan el ciclo del glioxilato.

• La enzima isocitrato deshidrogenasa (ciclo de Krebs) está regulada por una modificación covalente por una enzima cinasa/fosfatasa:

– Quinasa: la fosforila e inactiva → Ciclo del glioxalato → biosíntesis de glucosa

– Fosfatasa : remueve el grupo fosfato reactivando a la enzima → ciclo de Krebs → generación de ATP.

• La isocitrato liasa (ciclo del glioxilato) se inhibe cuando se requiere un ciclo de Krebs activo (ej. cuando se requiere producir ATP).

Regulación coordinada del ciclo de Krebs y el del glioxilato