Tema 11: Ciclo de los ácidos tricarboxilicos.

El siguiente paso es la oxidación por la formación del acido de cuatro átomos de carbono. De succionato pasamos a fumarato mediante la oxidación y generación de un FADH₂. Pasamos del fumarato al malato.

En el paso de succinato a fumarato interviene la succinato deshidrogenasa que queda cargada con el FADH₂ que esta en el complejo de la cadena respiratoria. Esta enzima inyecta los electrones a través del FADH₂. Presenta centros hierro azufre, que lo que hace es aceptar los electrones y los inyecta automáticamente en la cadena. El fumarato pasa a malato mediante la hidratación. La enzima especifica involucrada es la fumarasa que genera la isoenzima L-Malato. En las siguientes etapas que es el paso de oxalacetato a malato interviene la malato deshidrogenasa mitocondrial que puede funcionar en sistema inverso. Esta reacción genera los últimos electrones que pasa a formar NADH+H. Por cada molécula de acetil CoA se producen dos dióxidos de carbonos, 3NADH (6e) y un        FADH₂ (2e) además de un GTP. Esta energía es potencialmente reductora. Hay dos electrones que entran como flavin reduptasa. El GTP pasa a ATP. La principal forma es la de inyectar los electrones en la cadena de transporte.

El control del flujo se produce en el paso de piruvato a acetil CoA. El constate flujo hace que la piruvato deshidrogenasa pasa la NAD a NADH. La fosforilación de la proteína produce la forma activada, que es activada mediante una fosfatasa y la inactiva una quinasa. En cuanto al control de la piruvato deshidrogenasa un aumento del NADH  produce una inhibición directa lo que produce un bajo flujo que actúa a nivel de reseteo de la E₃. Si no produce el reseteo se produce un corte en el ciclo. El acetil CoA es otro de los inhibidores directos, aunque no solo sea generado mediante esta vía, esto informa de la gran eficacia de la glucólisis. Son inhibidores integrados. El punto de inhibición del acetil CoA es en la E₂. Adicionalmente hay una modulación hormonal mediante la quinasa y fosfatasa produciendo la fosforilación (inactivacion) y la desfosforilacion (activación). La desfosforilacion la produce la fosfatasa de distintos tipos. Es un sistema complejo. La desfosforilacion la produce la molécula de calcio. Mucha de las hormonas las producen la activación, la hormonas implicadas son; vasopresina y la α-adrenalina. Otra de las hormonas implicadas es la insulina. La insulina activa la vía y comienza la generación. De forma negativa tenemos la quinasa que utiliza la Mg²⁺ATP. A la quinasa se regula mediante balances de energía, son la proporción señal – y +. La relación entre el NAD/NADH es lo que regula la quinasa. La CoA inhibe a la quinasa al igual que la NAD y el acetil CoA. Cuado el nivel de ATP se aumenta actuando como regulación. La principal regulación es la REDOX. En el punto medio del ciclo también hay dos puntos de regulación que se localizan a nivel de la isocitrato deshidrogenasa y la succinil CoA deshidrogenasa. El NADH actúa como inhibidor, además del ATP y el succinil CoA. La modulación de calcio mitocondrial nunca se para, sino que aumenta o baja su rentabilidad. El ADP también informa. El calcio mitocondrial también modula a los dos niveles activándolos mediante un aumento de este. Una disminución de calcio produce una inhibición del ciclo y un gran aumento produce un descontrol llegando hasta muerte celular. El piruvato puede pasar a alanina mediante la translocación. El piruvato se transforma en acetil CoA o en oxalacetato. El oxalacetato puede pasar a aspartato que pasa a aminoácidos, purinas y pirimidinas. Lo utilizan para la generación de ADN y ARN. El α-cetoglutamato pasa a glutamato para llegar a formar otros aminoácidos y conseguir finalmente las purinas. El succinil CoA genera la porfirina y el grupo hemo-. Las reacciones anapleroticas que son reacciones de relleno como por ejemplo el paso de piruvato a oxalacetato en la gluconeogenesis mediante la piruvato carboxilasa. La deficiencia en timina produce una deficiencia en el ciclo. La diferencia de NADH produce los mismos efectos. La dihidrolipoamida tiene un grupo mas reactivo con arsénico y mercuriales. El ciclo del glioxilato derivado del glioxal. En la primera etapa pasa a citrato. La isocitrato ligasa genera el gliato a succionato. El siguiente paso es el paso a malato. El succionato sirve de producción de clorofilas. Las demás etapas son parecidas a las del ciclo anterior. Las plantas y las bacterias obtienen acetil CoA a partir de acetato.

Tema 11: Ciclo de los ácidos tricarboxilicos.

Es una ruta céntrica, sin ella no funcionaria ninguna célula aeróbica. Proporciona potencian redox a la mitocondria. El acetil CoA se puede generar a partir de varias moléculas en el catabolismo. Desde la glucólisis se produce desde el piruvato. Se parte de las purinas. En esta etapa se produce una descarboxilacion y se libera 2e^- . El complejo piruvato deshidrogenasa tiene entre 4 y 10 millones de KDalton. Esta situada en la matriz mitocondrial. Para que esta enzima pueda actuar debe de haber  un transportador de piruvato. Una vez dentro, el complejo multienzima que se compone de tres: componente piruvato deshidrogenasa (quita el carbono), la transacetilasa que es donde se carga y por ultimo la deshidrogenasa dihidrolipol. Aparece la TPP que es la vitamina uno que tiene un anillo con diafol y azufre y la lipoamida (que es un derivado del acido lipoico que le confiere las propiedades especiales que es el enlace disulfuro en un anillo de cinco miembros. La lipoamida es apolar, por lo que es poco soluble que suele estar asociado a la transacetilasa. Se forma un enlace amida mediante el ε-terminal de la lisina. Presenta un gran número de subunidad del complejo; 24E₁, 24E₂ y 12E₃. Lo primero es la descarboxilacion seguido de una oxidación para poder liberar los 2e. El anillo de diafol tiene un pKa de 10 a equilibrio con el carboanion que debe de estar en un nicho que la aislé. La piruvato deshidrogenasa es la que proporciona ese nicho. El carbanion proporciona una etapa nucleofila. Se produce un compuesto de adicción poco estable. El hidroexicetil-TTP se activa. Para la activación a la lipoamida se genera de nuevo el carbanion TTP generando el acetil lipoamida que no se puede liberar. Este pasa al E₂. La acetillipoamida se une a la coenzima A y pasa a acetil CoA y dihidroxilipoamida. El E₃ resetea la dihidroxilipoamida a lipoamida. En este paso se produce energía mediante el FAD. El FAD se encarga de captar los electrones. El FADH₂ que se ha producido pasa al NAD produciéndose el FAD y el NADH y un protón libre. El complejo piruvato deshidrogenasa se compone de tres subunidades diferentes. En el interior podemos encontrar la E₂ que es la transacetilasa que tiene 8 unidades con una estructura peculiar dividida en dos dominios: el globular  y el dominio donde se localiza la lipoamida. En el E₂ aparece con el rabito que se desplaza hasta llegar al centro catalítico que vuelve al centro transacetilasa. La lipoamida para la E₃ la cual se resetea y comienza de nuevo el ciclo. En este ciclo se busca el alimento a la respiración, sacando los electrones de la cadena de transporte. Todo tiene lugar en la mitocondria, concretamente en la membrana mitocondrial. Comienza con la síntesis de un acido de dos átomos de carbono que se une a un acido de cuatro átomos de carbono formando uno se seis átomos de carbono que es el acido cítrico produciéndose dos descarboxilaciones cambiando la producción de electrones. Posteriormente se produce el reseteo. El oxalacetato que se condensa para la formación de un intermediario que es el Citril CoA para la generación de citrato. La condensación se produce en el H₃C. La citrato sintetasa es alosterica que produce un cambio conformacional inducido por la unión del oxalacetato. El desplazamiento neto es de 15nm. En el complejo enzima-sustrato actúa la histidina como tampón. Lo primero es la unión del oxolacetato y posteriormente el acetil CoA. El aspartato ataca al acetil CoA quitándole un protón lo cual genera un intermediario enol. Este enol no es estable que evoluciona con la ayuda de dos histidinas estableciendo el complejo actuando una como tampón y otra que le quita el protón. Lo que se genera es el citrato mediante la hidrólisis. El citrato pasa a isocitrato mediante la enzima aconitasa cambiándole el hidroxilo de posición. El complejo FeS es inestable y actúa como respuesta a la carencia de hierro. La aconitasa tiene un centro sulfoferrico o hierro-azufre. La enzima isocitrato deshidrogenasa pasa el isocitrato a oxalacetato. Genera el primer NADH. En la siguiente etapa la       α-cetoglutamato deshidrogenasa es un complejo de tres enzimas. La E₃ se une al otro complejo (pirofosfato deshidrogenasa). Con esta reacción se genera NADH y succil CoA. La enzima succil CoA sintetasa (succinato tioquinasa)pasa ale succinil CoA a succionato. Una sintasa produce la unión de los dos núcleos sin aporte de energía y la sintetasa hace lo mismo pero con la utilización de energía. En esta etapa se produce un GTP. El succionil CoA se une a la histidina para la formación de succionato quedando la histidina con un fosfato pasando la energía acumulada en el enlace al GTP. Para la producción del GTP se produce un intermediario muy inestable. La succionil CoA sintetasa puede utilizar ADP y GDP. En nuestro caso utilizamos GDP.

Tema 10: glucólisis y gluconeogenesis

Si la reacción fuera inversa a la glucólisis se obtendría +20Kj/mol. La regulación es muy importante en este proceso. Para la regulación sigue la misma táctica que la glucólisis, ya que los puntos de control son los mismos. La regulación de la gluconeogenesis es la misma que la glucólisis pero inversa. Si hay mucho citrato se produce la máxima velocidad del ciclo de calvin. La fructosa             1-6bifosfatasa es en la glucólisis. El ADP es el inhividor de la fosfoenolpiruvato carboxilasa y la piruvato carboxilasa. Además del control mediante inhividor, se puede regular mediante la trascripción, pero es una regulación muy lenta. Hay dos hormonas que pueden regular el proceso como es el caso de la insulina y el glucagón. La insulina potencia la glucólisis. El glucagón eleva la gluconeogenesis disminuyendo PFK₁, PK y PFK₂. El ciclo no se cierra por completo. Estas dos etapas de la gluconeogenesis producen calor. Algunos tejidos generan la glucosa y la liberan convirtiéndose la glucosa 6P en glucosa. La glucosa 6 fosfatasa no es citosolica y que es un marcaje del lumen citoplasmático. La proteína debe de unir el calcio. Cuando el retículo endoplasmatico tiene mucha energía se libera. Este proceso se da en el hígado y riñón. Solo estos dos producen cantidades significativas. La célula se divide en suministradoras y suministradas o consumidoras.

Tema 10: glucólisis y gluconeogenesis

Esto deriva de procesos anaeróbicos del músculo y en eritrocitos porque no tienen mitocondrias. El glicerol deriva del triglicérido que impulsa la inmovilización de los glicéridos. Es un apoyo en el músculo que son los triglicéridos. Los triglicéridos generan los ácidos grasos que no son precursores de la gluconeogenesis en animales. Se produce un ciclo entre los dos tipos de células. El músculo genera lactato que llega al hígado y produce glucosa. Se produce el ciclo de Cori. El corazón utiliza el lactato que es un combustible. La lactato deshidrogenasa es diferente en el músculo cardiaco y el esquelético. La segunda versión del ciclo de cori es la liberación de la alanina a la sangre por el ciclo en el músculo. La alanina se transforma en piruvico en un solo paso.  La alanina es una precursora de la glucosa. Se cambia la alanina por el grupo ceto del cori, aunque los intermediarios serán los mismos, las enzimas no son las mismas que en la glucólisis. Para cebar la gluconeogenesis se introduce el piruvato, oxalacetato y glicerol. El glicerol pasa a glicerol fosfato y de aquí a deshidroxicetona fosfato. Esto es lo que entra en la gluconeogenesis. A diferencia de la glucólisis no todo se producen en el mismo orgánulo. La mitocondria es el punto de arranque, ya que es donde se localiza la piruvato carboxilasa que sale por la membrana mediante transporte de malato. El malato se genera por la malato deshidrogenasa citosolica que es un isoenzima que es dependiente, mientras que la mitocondrial  es independiente. La dependiente transforma el malato a oxolacetato. Es una reacción que se produce muchas veces. Se produce una carbaxilacion, introduce un molécula de dióxido de carbono. Esta fijación se produce en el bicarbonato. La piruvato carboxilasa es la que fija el dióxido de carbono con consumo de ATP. El bicarbonato pasa a carboxifosfato. La enzima encargada tiene tres dominios. La biotina es muy importante en esta de toma de dióxido de carbono para transferirlo al piruvato. La biotina esta unida a la lisina mediante la ε final. Su importancia en la biotina. El oxolacetato pasa a fosfoenolpiruvato a partir de oxolacetato y una molécula de GTP que es el donador de energía. La descarboxilacion facilita la reacción. En cuanto al balance energético se produce que:

4ATP+2GTP+2NADH+6H₂O→ ΔG=-9´12cal/mol

Tema 10: glucólisis y gluconeogenesis

Al final de la glucólisis consumimos el NAD para obtener el NADH. Cuando se consigue mucho NAD se produce un problema redox. Para que la célula solucione el problema produce la fermentación. Hay dos tipos de fermentación que son: láctica y alcohólica. Se consume una molécula de NAD a NADH. El piruvato se transforma en acetaldehído que se va al zinc y de aquí a etanol. La gliceraldehido 3P deshidrogenasa, alcohol deshidrogenasa  y lactato deshidrogenasa presentan desde un dominio hasta seis, pero lo normal es entre cuatro y  cinco de α-hélice que reconoce el NAD.

La gluconeogenesis no es el proceso inverso de la glucosa, con independencia de etapas comunes. En animales solo hay dos en común. Solo dos órganos producen en cantidades significantes de la glucólisis en la  gluconeogenesis que son el hígado y el riñón, y el riñón en muy poca proporción. Esto no significa que se produzca liberación de glucosa. Los precursores son el lactato, glicerol y aminoácidos. El lactato proviene de la fermentación en el músculo en términos cuantitativos, además de eritrocitos.

Tema 10: glucólisis y gluconeogenesis

La diferencia de energía produce que no hubiese reacción. La triosa fosfato isomerasa tiene una gran afinidad por el sustrato. Casi todas las uniones son posibles. La gliceraldehido-3fosfato posee una Cisteína en el centro catalítico y una histidina. Se produce una reacción acido-base actuando como tampón. Se forma un intermediario. Debe de salir el NADH y entrar en NAD. La oxidación del grupo aldehído a acido libera una gran energía, por lo que la enzima esta favorecida en la primera reacción, pero la otra esta en desventaja, ya que en la formación necesita una aporte de energía. El bifosfoglicerato se transforma en 3-fosfoglicerato. Se produce ATP fuera de la mitocondria. Este compuesto cede el fosfato al ADP. Se transforma el 3-fosfoglicerato en  2-glicerato. Los produce la fosfoglicerato fosfato cambia el fosfato de sitio. Produce dos reacciones en la que  en la primera actúa el 2-3bifosfoglicerato y se libera el 2fosfoglicerato quedándose el fosfato en la histidina que regenera el 2-3bifosfoglicerato. El fosfoenolpiruvato pasa a piruvato y genera un ATP. La energía para sintetizar un ATP es que el piruvato tiene menor energía que el fosfoenolpiruvato. Se produce una isomerización hacia la forma cetonica que es el lugar en el que la molécula se encuentra en menor energía. En cuanto al valor energético podríamos decir que la ΔG total es aproximadamente de             -20 Kcal/mol. Donde hay mayor liberación de energía libre son los más importantes. A partir de las triosas debemos de multiplicar por dos la energía. Es un proceso energéticamente favorecido. El punto de control más importante es el del fosfofrutoquinasa. La glucosa 6fosfato no es exclusiva de la glucólisis. En el punto de control es donde se produce el mayor intercambio de energía, pero debe ser propio del proceso. Hay un regulador alosterico, uno de ellos es el AMP y la fructosa 2-6bifosfato, mientras que los inhibidores son el ATP y citrato. Si la concentración de ATP es alta, se deja de producir un bloqueo en la ruta. La fructosa 2-6bifosfato es un activador alosterico de la fosfoquinasa mediante el control nutricional y hormonal, es una enzima biformacional con un grupo quinasa y un dominio fosfatasa. Cuando se activa la quinasa se produce una atracción y con ello el dominio fosfatasa queda inhibido. Es muy importante en el tejido hepático. Cuando la fosfoquinsa recibe el glucagón se activa la quinasa con lo que se fosforila la enzima, con lo que se interrumpe el proceso. La fosfatasa pasa de fructosa 6 fosfato a fructosa 2-6bifosfato. La hexoquinasa es otro punto de control no específico. Se produce la fosforilación de la glucosa, se impide el paso, produciendo una retroinhibicion. La glucoquinasa solo entra en funcionamiento cuando hay una gran cantidad de glucosa en sangre. La glucoquinasa se activa cuando hay un gran aporte de glucosa. El otro punto de control es la piruvato quinasa que es alosterica. El activador es la fructosa 1-6bifosfato que es el producto de la hexoquinasa. Este proceso acelera la glucólisis. Los inhibidores son el ATP y alanina. Presenta isoformas del tipo L que depende del AMP cíclico. Cuando la concentración de glucosa es elevada aparece la insulina y se desfoforila la piruvato quinasa. El glucagón y la insulina son los que abren y cierran el ciclo. El músculo activa y desactiva la glucólisis según la demanda. En el cáncer se genera hipoxia, ya que demanda oxigeno que no puede llegarle. Si supera  la hipoxia activando la HIF1 que es un factor que expresa la Glut1 y 3, hexoquinasa y las demás enzimas implicadas en la glucólisis. Intentan obtener más glucosa y oxigeno, además de intentar que proliferen vasos sanguíneos. 

Tema 10: glucólisis y gluconeogenesis

La vía de la glucólisis se puede en tres etapas. En la primera se pasa de glucosa a glucosa                   1-6 Bifosfato, en la segunda etapa se pasa a gliceraldehido 3-fosfato y en la tercera etapa se pasa a acido piruvico o piruvato. La glucosa 6-fosfato es uno de los productos, pero es uno de los más importantes en esta vía. La glucosa 6-fosfato se pasa a fructosa 6-fosfato y posteriormente a dos moléculas de tres átomos de carbono. Desde la formación de las dos moléculas de tres átomos de carbono pasaremos a dos moléculas de piruvato o acido piruvico. A partir de aquí debemos de multiplicar por dos las reacciones. La hexoquinasa utiliza el Mg²⁺ATP (que es donador de energía a la quinasa) para pasar la glucosa a glucosa-6fosfato. Esto produce un desplazamiento hacia la derecha. La hexoquinasa es una enzima que tiene un cambio conformacional. Si hay presencia de agua en el centro catalítico ya no se produce esta reacción. La glucosa-6fosfato se transforma en fructosa-6fosfato que es un isomero. Hay una transformación de una aldosa en una cetosa. La isomerasa la abre y la pasa de estado ciclado a lineal produciéndose la liberación y un ciclado. En la siguiente etapa pasamos de fructosa-6fosfato a fructosa-1-6bifosfato. La enzima implicada es la fosfoquinasa que utiliza una molécula de Mg²⁺ATP. En la siguiente etapa pasamos de la fructosa-1-6bifosfato a dos triosas que son catalizadas por la aldolasa. La deshidroxicetona fosfato la pasamos a gliceraldehido 3 fosfato que es un isomero. Esta reacción esta desplazada hacia la izquierda. Aunque energéticamente esta desplazada, podemos observar que con la reacción en cadena se va produciendo. La triosa fosfato isomerasa presenta una histidina y un glutamato que da la isomerización. El glutamato actúa como acido-base y la histidina facilita la reacción, ayuda a la estabilización del glutamato. La deshidroxicetona fosfato en agua se descompondría y por eso la enzima protege el centro activo del agua. El glutamato esta cargado y a la histidina le falta un protón. Cuando se recupera la histidina, el glutamato cede el protón. La histidina actúa como tampón. Si la deshidroxicetona a enediol y de aquí a metildiol. Al llegar a piruvato se produce un NADH y ATP. El paso de gliceraldehido-3fosfato a deshidroxicetona-3fostato y de aquí a 1-3bifosfoglicerato. Esta se produce en dos etapas; la de oxidación a acido y la fosforilación. Esta produce agua en el final del proceso. En esta reacción entra en juego la histidina y la cisteína. La histidina actúa nuevamente como tampón de protones. Posteriormente se forma un intermediario con energía suficiente para la próxima reacción. Esta reacción debe de aislarse del agua. La Cisteína ataca al carbonilo que se oxida y se genera el NADH que sale y entra el NAD que debilita la oxidación y produce una facilidad en la fosforilación.