DESCARBOXILACION OXIDATIVA
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Descarboxilación Oxidativa delPiruvato
Introducción Ubicación celular y tisular Transporte del piruvato
Importancia Descripción del Complejo Piruvato Deshidrogenasa Reacciones Ecuación global Regulación Aspecto clínico: Deficiencia del Complejo Piruvato
Deshidrogenasa
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Objetivos Comprender el proceso de la descarboxilación
oxidativa del piruvato como paso intermedio parala formación del ATP.
Relacionar el proceso como parte de lasoxidaciones biológicas.
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Introducción
El piruvato se convierte en Acetil-CoA por el complejoenzimático de la piruvato deshidrogenasa.
Es la etapa previa al ciclo de Krebs y posterior a la
glucólisis en el proceso de respiración celular.
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Ubicación celular y tisular
Es un proceso que acontece en la membranamitocondrial interna.
El piruvato es transportado por acción de unatranslocasa.
Es un proceso irreversible.
Se da en todos los tejidos que poseen
mitocondrias.
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Mitocondrias
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IMPORTANCIA
Proporciona el Acetil- Co A, substrato necesariopara el Ciclo de Krebs.
Es un proceso común para los carbohidratos yproteínas.
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COMPONENTES DELCOMPLEJO
ComplejoPiruvato
Deshidrogenas
a
COENZIMAS
TPP
Acido Lipoico
Coenzima A
NAD
FAD
ENZIMASCATALITICA
S
PiruvatoDeshidrogenasa (E1)
DHL-Transacetilas
a (E2)DHL-Deshidrogen
asa (E3)
ENZIMASREGULADORAS
PDH-
FosfocinasaPDH-
Fosfatasa
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Esquema de Descarboxilación Oxidativa del Piruvato
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REGULACIÓN
La regulación del complejo PDH depende de:
a) La PDH Fosfocinasa, inductora de la fosforilación delcomplejo Piruvato-Deshidrogenasa y por tanto de lainactivación del complejo PDH.
b) La Proteína-Fosfatasa ( PDH-Fosfatasa) inductora de ladefosforilación de la Piruvato-deshidrogenasa y por tanto
de la activación del complejo PDH.
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Complejo PDH Activo
Complejo PDH Inactivo
ATP
ADP
Pi
H2O
PiPDH-Fosfocinasa
PDH-
Fosfatasa
(+)
Acetil Co A/Coa
NADH+H/NAD+
ATP/ADPCa++
Mg++
Insulina tejidoadiposo
(+)
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El complejo multienzimático PiruvatoDeshidrogenasa o PDH cataliza la reacción global :
Piruvato + CoA + NAD+ => Acetil-CoA + NADH +
CO2
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Aspecto Clínico
La deficiencia del complejo PDH dependiendo delgrado de deficiencia lo hace incompatible con lavida.
Se presenta acidosis metabólica.
Las células aeróbicas sufren deterioro por faltadel proceso.
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Vía de las Pentosas (Tema de Autoestudio)
En que consiste el proceso Ubicación celular y tisular
Importancia
Reacciones (generales) Regulación
Aspecto clínico: Anemia hemolítica por deficiencia de la Glucosa 6-P-Deshidrogenasa.
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Ubicación celular: citosolUbicación tisular:
Hígado
Tejido adiposo Corteza suprarrenal
Gónadas
Eritrocitos
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Importancia
Es una ruta alterna de oxidación de la glucosa. Genera NADPH+H para síntesis reductiva de
colesterol, aminoácidos, ácidos grasos. El NADPH+H es necesario para la reducción del
glutatión, para la síntesis de óxido nítrico (NO) que esun factor relajador del endotelio, que producevasodilatación,
Metabolismo de fármacos (Cit 45O) Genera Ribosa 5 fosfato para la síntesis de
nucleótidos.
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CICLO DE LAS PENTOSAS
Ribosa – 5 – Fosfato
6– Fosfogluconato
6 – Fosfogluconolactona
Ribulosa – 5 – Fosfato
Glucosa- 6-fosfatodehidrogenasa
Gluconolactonasa
6-fosfo – gluconatodehidrogenasa
Reacciones no oxidativas
ETAPA OXIDATIVA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS
Generación de
NADPH+H+H
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CICLO DE LAS PENTOSAS
ETAPA NO OXIDATIVA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS
Sedaheptulosa – 7 – Fosfato
Ribosa – 5 – FosfatoXilulosa – 5 – Fosfato
Gliceraldehido – 3 – Fosfato
Eritrosa4 – Fosfato
Gliceraldehido3- Fosfato
Fructosa6 – Fosfato
Fructosa6 – Fosfato
Ribulosa- 6-fosfato3 – epimerasa
Ribulosa- 5-fosfatoisomerasa
Ribulosa – 5 – Fosfato
Transketolasa
Transaldolasa
Transketolasa
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Aspecto Clínico: Anemia hemolítica por
deficiencia de la Glucosa 6P-DH
Desde el punto de vista bioquímico se explica conlas siguientes reacciones.
El incremento del peróxido de hidrogeno fragilizalas membranas del eritrocito por la falta delNADPH+H necesario para la reducción delglutatión.
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IMPORTANCIA DEL CICLO DE
LAS PENTOSAS A NIVEL DE LOS ERITROCITOS
NADPH
GSSG + NADPH GSH + NADP+
GSH + H2O2GSSG + NADP++H2O
Las enzimas que participan son: Glutatión reductasa y la glutatiónperoxidasa
La oxidación de los grupos thioles e precipitación de la Hbe
cuerpos de Heinzedaño de la membranaehemólisis
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Ciclo de Krebs Importancia Localización
Reacciones
Regulación Papel anfibólico del Ciclo
Reacciones anapleróticas
Balance global de la Combustión de la glucosa
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IMPORTANCIA
Genera los equivalentes reductores necesariospara el proceso de transporte electrónico(respiración celular) para luego obtener el ATP.
Proceso común de la oxidación de todos losnutrientes: CHO, proteínas, ácidos grasos.
Genera precursores biosintéticos.
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Otras funciones:
Produce casi todo el CO2 metabólico.
Dirige el exceso de energía y muchos intermediarioshacia la síntesis de ácidos grasos.
Sus componentes regulan de forma directa (producto-precursor) o indirecta (Alostérica) a otros sistemasenzimáticos. Ej. Citrato (-) glucolisis.
Es una rotonda de tráfico metabólico en la que losCHO, salen para formar grasas y los AA salen aformar Glucosa
(Gluconeogénesis).
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Localización
Es un proceso que se da a nivel de la matrizmitocondrial. Es la segunda etapa de lasoxidaciones biológicas.
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Esquema del Ciclo de Krebs
Reacciones
• Condensación
• Formación delIsocitrato(deshidratación)
• Oxidación ydescarboxilacióndel Isocitrato
• Oxidación y
descarboxilacióndel alfa-cetoglutarato
• Fosforilación anivel de sustrato
• Oxidación del
succinato
• Hidratación delfumarato
• Regeneracióndel Oxalacetato
(Oxidación delMalato
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Papel anfibólicodel Ciclo de
Krebs
Es anfibólico
porque participa
tanto en el
catabolismocomo en el
anabolismo.
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Regulación del Ciclo de Krebs
Inactiva
Activa
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Reacciones anapleróticas
Las reacciones que dan lugar a intermediarios del ciclode los ácidos tricarboxílicos son denominadasreacciones anapleróticas (reacciones de relleno),
siendo la principal la reacción catalizada por la piruvatocarboxilasa (hígado, riñones; mitocondrias de célulasanimales pero no en plantas), que produce OAA(enzima tetrámerica con biotina y Mg2+ en cadasubunidad)
Piruvato + CO2 + ATP + H2O Oxalacetato + ADP + Pi
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Glutamato deshidrogenasa: L-Glutamato + NAD(P)+ H2O α- cetoglutarato +
NAD(P)H + NH4
Transaminasas:
L-glutamato + piruvato α- -cetoglutarato +alanina
L-aspartato + piruvato oxalacetato + alanina
Enzima Málica
Piruvato + NADPH+H + CO2 Malato +NAD+P
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Producción de ATP en el ciclo delácido cítrico
Ecuación global
Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi 3 NADH + FADH2 +CoA-SH + GTP + 3 CO2
3 NADH + H+ 9 ATP 1 FADH2 2 ATP 1 GTP 1 ATP
TOTAL: 12 ATP generados a partir de 1 Acetil Co-A en ciclo del Acido Cítrico.
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Rendimiento energético global
La glucolisis produce dos moléculas de ATP directamente y dos moléculas de NADH.
La conversión de ácido pirúvico en acetil CoA, que
ocurre dentro de la mitocondria, produce dosmoléculas de NADH por cada molécula de glucosa yrinde, de esta forma, seis moléculas de ATP.
El ciclo de Krebs, que también se desarrolla dentro
de la mitocondria, produce dos moléculas de ATP,seis de NADH y dos de FADH2, o un total de 24moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
La producción total a partir de una molécula delucosa es un máximo de 38 moléculas de ATP.
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Rendimiento energético global
El cambio de energía libre (DG) que ocurre durante laglucólisis y la respiración es -686 kilocalorías/mol.
Aproximadamente 266 kilocalorías/mol (7 kilocalorías
por cada uno de los 38 moles de ATP) han sidocapturadas en los enlaces fosfatos de las moléculasde ATP, que equivale a una eficiencia de casi un 40por ciento.
Las moléculas de ATP, una vez formadas, sonexportadas a través de la membrana de lamitocondria por un sistema de cotransporte que almismo tiempo ingresa una molécula de ADP por cada
ATP exportado.
Balance energético de la combustión total de la
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Balance energético de la combustión total de laglucosa
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CONCLUSIONES El Ciclo de Krebs dado su papel anfibólico
necesita de la aportación de sus sustratolimitante oxalacetato, por lo tanto las reaccionesy sustratos que lo generan deben producirse
adecuadamente. Cualquier disfunción mitocondrial se afecta las
oxidaciones biológicas, lo que conllevan a ladisminución de la energía en forma de ATP.
La oxidación completa de la glucolisis continuacon los procesos de transporte electrónico yfosforilación oxidativa.
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Bibliografía:
Lehninger/Nelson/Cox. Principles of Biochemistry. Second Edition
Bíoquimica de Harper.
Stryer. Bioquimica. Cuarta Edición. Editorial Reverté. S.A.
Pamela C. Champe et al. (2006). Bíoquimica. 3ª edición. Mc GrawHill.
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