CICLO DE LOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS (CICLO DE KREBS)

La glucólisis convierte la glucosa en piruvato y produce dos moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa, una pequeña fracción de la energía potencial de esa molécula.

En condiciones aeróbicas, el piruvato se convierte de la glucólisis en acetil-CoA y se oxida a CO2 en el ciclo del ácido tricarboxílico (ciclo del ácido cítrico). En este caso, los electrones liberados en las reacciones de este ciclo pasan de NADH y FADH 2 a 0 2, el aceptor final. El transporte de electrones está asociado con la creación de un gradiente de protones en la membrana mitocondrial, cuya energía luego se utiliza para la síntesis de ATP como resultado de la fosforilación oxidativa. Consideremos estas reacciones.

En condiciones aeróbicas, el ácido pirúvico (primera etapa) sufre una descarboxilación oxidativa, más eficiente que la transformación en ácido láctico, con la formación de acetil-CoA (segunda etapa), que puede oxidarse a los productos finales de la descomposición de la glucosa: CO 2 y H. 2 0 (3ª etapa). G. Krebs (1900-1981), un bioquímico alemán, después de estudiar la oxidación de ácidos orgánicos individuales, combinó sus reacciones en un solo ciclo. Por lo tanto, el ciclo del ácido tricarboxílico a menudo se denomina ciclo de Krebs en su honor.

La oxidación del ácido pirúvico a acetil-CoA se produce en las mitocondrias con la participación de tres enzimas (piruvato deshidrogenasa, lipoamida deshidrogenasa, lipoilacetiltransferasa) y cinco coenzimas (NAD, FAD, pirofosfato de tiamina, amida del ácido lipoico, coenzima A). Estas cuatro coenzimas contienen vitaminas del grupo B (B x, B 2, B 3, B 5), lo que indica la necesidad de estas vitaminas para la oxidación normal de los carbohidratos. Bajo la influencia de este complejo sistema enzimático, el piruvato se convierte en una reacción de descarboxilación oxidativa en la forma activa de ácido acético: acetil coenzima A:

En condiciones fisiológicas, la piruvato deshidrogenasa es una enzima exclusivamente irreversible, lo que explica la imposibilidad de convertir los ácidos grasos en carbohidratos.

La presencia de un enlace de alta energía en la molécula de acetil-CoA indica la alta reactividad de este compuesto. En particular, el acetil-CoA puede actuar en las mitocondrias para generar energía; en el hígado, el exceso de acetil-CoA se utiliza para la síntesis de cuerpos cetónicos; en el citosol participa en la síntesis de moléculas complejas como los esteroides y los ácidos grasos;

El acetil-CoA obtenido en la reacción de descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico ingresa al ciclo del ácido tricarboxílico (ciclo de Krebs). El ciclo de Krebs, la vía catabólica final para la oxidación de carbohidratos, grasas y aminoácidos, es esencialmente un "caldero metabólico". Las reacciones del ciclo de Krebs, que ocurren exclusivamente en las mitocondrias, también se denominan ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico (ciclo TCA).

Una de las funciones más importantes del ciclo del ácido tricarboxílico es la generación de coenzimas reducidas (3 moléculas de NADH + H + y 1 molécula de FADH 2) seguida de la transferencia de átomos de hidrógeno o sus electrones al aceptor final: el oxígeno molecular. Este transporte va acompañado de una gran disminución de la energía libre, parte de la cual se utiliza en el proceso de fosforilación oxidativa para su almacenamiento en forma de ATP. Está claro que el ciclo del ácido tricarboxílico es aeróbico y depende del oxígeno.

1. La reacción inicial del ciclo del ácido tricarboxílico es la condensación de acetil-CoA y ácido oxaloacético con la participación de la enzima citrato sintasa de la matriz mitocondrial para formar ácido cítrico.

2. Bajo la influencia de la enzima aconitasa, que cataliza la eliminación de una molécula de agua del citrato, este último se vuelve

al ácido cis-aconítico. El agua se combina con el ácido cis-aconítico y se convierte en ácido isocítrico.

3. La enzima isocitrato deshidrogenasa luego cataliza la primera reacción deshidrogenasa del ciclo del ácido cítrico, cuando el ácido isocítrico se convierte mediante descarboxilación oxidativa en ácido α-cetoglutárico:

En esta reacción se forma la primera molécula de CO 2 y la primera molécula del ciclo NADH 4- H +.

4. La conversión adicional del ácido α-cetoglutárico en succinil-CoA es catalizada por el complejo multienzimático de la α-cetoglutárico deshidrogenasa. Esta reacción es químicamente análoga a la reacción de piruvato deshidrogenasa. Se trata de ácido lipoico, pirofosfato de tiamina, HS-KoA, NAD+, FAD.

Como resultado de esta reacción, se forma nuevamente una molécula de NADH + H + y CO 2.

5. La molécula de succinil-CoA tiene un enlace de alta energía, cuya energía se almacena en la siguiente reacción en forma de GTP. Bajo la influencia de la enzima succinil-CoA sintetasa, la succinil-CoA se convierte en ácido succínico libre. Tenga en cuenta que el ácido succínico también se puede obtener a partir de metilmalonil-CoA mediante oxidación de ácidos grasos con un número impar de átomos de carbono.

Esta reacción es un ejemplo de fosforilación de sustrato, ya que en este caso la molécula de GTP de alta energía se forma sin la participación de la cadena de transporte de electrones y oxígeno.

6. El ácido succínico se oxida a ácido fumárico en la reacción de la succinato deshidrogenasa. Succinato deshidrogenasa, una enzima típica que contiene hierro y azufre, cuya coenzima es FAD. La succinato deshidrogenasa es la única enzima anclada a la membrana mitocondrial interna, mientras que todas las demás enzimas del ciclo se encuentran en la matriz mitocondrial.

7. A esto le sigue la hidratación del ácido fumárico en ácido málico bajo la influencia de la enzima fumarasa en una reacción reversible en condiciones fisiológicas:

8. La reacción final del ciclo del ácido tricarboxílico es la reacción de la malato deshidrogenasa con la participación de la enzima activa mitocondrial malato deshidrogenasa dependiente de NAD~, en la que se forma la tercera molécula de NADH + H + reducido:

La formación de ácido oxaloacético (oxalacetato) completa una revolución del ciclo del ácido tricarboxílico. El ácido oxalacético se puede utilizar en la oxidación de una segunda molécula de acetil-CoA, y este ciclo de reacciones se puede repetir muchas veces, lo que lleva constantemente a la producción de ácido oxalacético.

Así, la oxidación de una molécula de acetil-CoA en el ciclo del TCA como sustrato del ciclo conduce a la producción de una molécula de GTP, tres moléculas de NADP + H + y una molécula de FADH 2. Oxidación de estos agentes reductores en la cadena de oxidación biológica.

La lenición conduce a la síntesis de 12 moléculas de ATP. Este cálculo se desprende claramente del tema "Oxidación biológica": la inclusión de una molécula de NAD + en el sistema de transporte de electrones va acompañada en última instancia de la formación de 3 moléculas de ATP, la inclusión de una molécula de FADH 2 asegura la formación de 2 moléculas de ATP, y una molécula de GTP equivale a 1 molécula de ATP.

Tenga en cuenta que dos átomos de carbono de adetil-CoA entran en el ciclo del ácido tricarboxílico y dos átomos de carbono abandonan el ciclo como CO 2 en reacciones de descarboxilación catalizadas por la isocitrato deshidrogenasa y la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa.

Con la oxidación completa de una molécula de glucosa en condiciones aeróbicas a C0 2 y H 2 0, la formación de energía en forma de ATP es:

• 4 moléculas de ATP durante la conversión de una molécula de glucosa en 2 moléculas de ácido pirúvico (glucólisis);
• 6 moléculas de ATP formadas en la reacción de la 3-fosfogliceraldehído deshidrogenasa (glucólisis);
• 30 moléculas de ATP se formaron durante la oxidación de dos moléculas de ácido pirúvico en la reacción de piruvato deshidrogenasa y en las transformaciones posteriores de dos moléculas de acetil-CoA en CO 2 y H 2 0 en el ciclo del ácido tricarboxílico. Por lo tanto, la energía total producida por la oxidación completa de una molécula de glucosa puede ser de 40 moléculas de ATP. Sin embargo, hay que tener en cuenta que durante la oxidación de la glucosa se consumen dos moléculas de ATP en la etapa de conversión de glucosa en glucosa-6-fosfato y en la etapa de conversión de fructosa-6-fosfato en fructosa-1,6-. difosfato. Por lo tanto, la energía “neta” producida por la oxidación de una molécula de glucosa es de 38 moléculas de ATP.

Puede comparar la energía de la glucólisis anaeróbica y el catabolismo aeróbico de la glucosa. De las 688 kcal de energía contenidas teóricamente en 1 molécula de gramo de glucosa (180 g), 20 kcal se encuentran en dos moléculas de ATP formadas en las reacciones de la glucólisis anaeróbica, y 628 kcal teóricamente permanecen en forma de ácido láctico.

En condiciones aeróbicas, de 688 kcal de una molécula de gramo de glucosa en 38 moléculas de ATP se obtienen 380 kcal. Por tanto, la eficacia del uso de glucosa en condiciones aeróbicas es aproximadamente 19 veces mayor que en la glucólisis anaeróbica.

Cabe señalar que todas las reacciones de oxidación (oxidación de triosa fosfato, ácido pirúvico, cuatro reacciones de oxidación del ciclo del ácido tricarboxílico) compiten en la síntesis de ATP a partir de ADP y fósforo (efecto Pasteur). Esto significa que la molécula NADH + H + resultante en reacciones de oxidación puede elegir entre las reacciones del sistema respiratorio, que transfiere hidrógeno a oxígeno, y la enzima LDH, que transfiere hidrógeno a ácido pirúvico.

En las primeras etapas del ciclo del ácido tricarboxílico, sus ácidos pueden abandonar el ciclo para participar en la síntesis de otros compuestos celulares sin alterar el funcionamiento del ciclo mismo. Varios factores están implicados en la regulación de la actividad del ciclo del ácido tricarboxílico. Entre ellos, cabe mencionar principalmente el aporte de moléculas de acetil-CoA, la actividad del complejo piruvato deshidrogenasa, la actividad de los componentes de la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa asociada, así como el nivel de ácido oxaloacético.

El oxígeno molecular no participa directamente en el ciclo del ácido tricarboxílico, pero sus reacciones se llevan a cabo solo en condiciones aeróbicas, ya que NAD ~ y FAD pueden regenerarse en las mitocondrias solo transfiriendo electrones al oxígeno molecular. Cabe destacar que la glucólisis, a diferencia del ciclo de los ácidos tricarboxílicos, también es posible en condiciones anaeróbicas, ya que el NAD~ se regenera durante la transición del ácido pirúvico al ácido láctico.

Además de la formación de ATP, el ciclo del ácido tricarboxílico tiene otro significado importante: el ciclo proporciona estructuras intermediarias para diversas biosíntesis del cuerpo. Por ejemplo, la mayoría de los átomos de las porfirinas provienen de la succinil-CoA, muchos aminoácidos son derivados de los ácidos α-cetoglutárico y oxaloacético y el ácido fumárico se produce en el proceso de síntesis de urea. Esto demuestra la integridad del ciclo de los ácidos tricarboxílicos en el metabolismo de los carbohidratos, las grasas y las proteínas.

Como muestran las reacciones de la glucólisis, la capacidad de la mayoría de las células para generar energía reside en sus mitocondrias. La cantidad de mitocondrias en varios tejidos está asociada con las funciones fisiológicas de los tejidos y refleja su capacidad para participar en condiciones aeróbicas. Por ejemplo, los glóbulos rojos no tienen mitocondrias y por tanto no tienen la capacidad de generar energía utilizando el oxígeno como aceptor final de electrones. Sin embargo, en el músculo cardíaco que funciona en condiciones aeróbicas, la mitad del volumen del citoplasma celular está representado por mitocondrias. El hígado también depende de condiciones aeróbicas para sus diversas funciones, y los hepatocitos de los mamíferos contienen hasta 2.000 mitocondrias por célula.

Las mitocondrias incluyen dos membranas: externa e interna. La membrana externa es más simple, está compuesta por un 50% de grasas y un 50% de proteínas, y tiene relativamente pocas funciones. La membrana interna es estructural y funcionalmente más compleja. Aproximadamente el 80% de su volumen son proteínas. Contiene la mayoría de las enzimas implicadas en el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, intermediarios metabólicos y nucleótidos de adenina entre el citosol y la matriz mitocondrial.

Varios nucleótidos implicados en reacciones redox, como NAD +, NADH, NADP +, FAD y FADH 2, no penetran la membrana mitocondrial interna. El acetil-CoA no puede pasar del compartimento mitocondrial al citosol, donde es necesario para la síntesis de ácidos grasos o esteroles. Por lo tanto, la acetil-CoA intramitocondrial se convierte en la reacción de la citrato sintasa del ciclo del ácido tricarboxílico y ingresa al citosol de esta forma.

ciclo de Krebs

ciclo del ácido tricarboxílico (ciclo de Krebs, ciclo del citrato) - la parte central del camino general del catabolismo, un proceso aeróbico bioquímico cíclico durante el cual se produce la conversión de compuestos de dos y tres carbonos formados como productos intermedios en los organismos vivos durante la descomposición de carbohidratos, grasas y proteínas en CO 2. En este caso, el hidrógeno liberado se envía a la cadena respiratoria de los tejidos, donde se oxida aún más a agua, participando directamente en la síntesis de una fuente de energía universal: el ATP.

El ciclo de Krebs es una etapa clave en la respiración de todas las células que utilizan oxígeno, la intersección de muchas vías metabólicas en el cuerpo. Además del importante papel energético, el ciclo también tiene una importante función plástica, es decir, es una fuente importante de moléculas precursoras, a partir de las cuales, durante otras transformaciones bioquímicas, se sintetizan compuestos importantes para la vida de la célula, como aminoácidos, carbohidratos, ácidos grasos, etc.

El ciclo de conversión del ácido cítrico en las células vivas fue descubierto y estudiado por el bioquímico alemán Hans Krebs, por este trabajo (junto con F. Lipman) recibió el Premio Nobel (1953).

Etapas del ciclo de Krebs

	Sustratos	Productos	Enzima	Tipo de reacción	Un comentario
1	Oxalacetato + Acetil-CoA+ H2O	Citrato + CoA-SH	Citrato sintasa	Condensación aldólica	etapa limitante convierte el oxaloacetato C4 en C6
2	Citrato	cis-aconia + H2O	aconitasa	Deshidración	isomerización reversible
3	cis-aconia + H2O	isocitrato		hidratación
4	isocitrato +	isocitrato deshidrogenasa	Oxidación	Se forma NADH (equivalente a 2,5 ATP)
5	oxalosuccinato		α-cetoglutarato + CO2	descarboxilación	etapa reversible Se forma C5
6	α-cetoglutarato + NAD++ CoA-SH	succinil-CoA+ NADH+H++ CO2	alfa-cetoglutarato deshidrogenasa	Descarboxilación oxidativa	Se forma NADH (equivalente a 2,5 ATP), regeneración de la vía C 4 (liberada por CoA)
7	succinil-CoA+ PIB + PI	succinar + CoA-SH+ GTP	succinil coenzima A sintetasa	fosforilación del sustrato	o ADP ->ATP, Se forma 1 ATP
8	succinar + ubiquinona (Q)	fumarato + ubiquinol (QH 2)	succinato deshidrogenasa	Oxidación	FAD se utiliza como grupo protésico (FAD->FADH 2 en la primera etapa de la reacción) en la enzima, se forma el equivalente a 1,5 ATP
9	fumarato + H2O	l-malato	fumarasa	H 2 O-adición (hidratación)
10	l-malato + NAD+	oxaloacetato + NADH+H+	malato deshidrogenasa	oxidación	Se forma NADH (equivalente a 2,5 ATP)

La ecuación general para una revolución del ciclo de Krebs es:

Acetil-CoA → 2CO 2 + CoA + 8e −

Notas

Enlaces

Fundación Wikimedia. 2010.

Vea qué es el “Ciclo de Krebs” en otros diccionarios:

- (ciclo de los ácidos cítrico y tricarboxílico), sistema de reacciones bioquímicas mediante el cual la mayoría de los organismos EUCARIÓTICOS obtienen su principal energía como resultado de la oxidación de los alimentos. Ocurre en las CÉLULAS MITOCONDRIAS. Incluye varios químicos... ... Diccionario enciclopédico científico y técnico.

ciclo de Krebs- El ciclo del ácido tricarboxílico, un ciclo de reacciones secuenciales en las células de organismos aeróbicos, como resultado de lo cual se produce la síntesis de moléculas de ATP Temas de biotecnología ES Ciclo de Krebs ... Guía del traductor técnico

ciclo de Krebs- - vía metabólica que conduce a la destrucción completa del acetil CoA en los productos finales: CO2 y H2O ... Un breve diccionario de términos bioquímicos.

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Ciclo del ácido tricarboxílico (Krebs, ácido cítrico) La secuencia cíclica más importante de reacciones metabólicas en organismos aeróbicos (UE y procariotas), como resultado de lo cual se produce una secuencia... ... Biología molecular y genética. Diccionario.

Igual que el ciclo del ácido tricarboxílico... Historia Natural. diccionario enciclopédico

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ciclo de Krebs

ciclo del ácido tricarboxílico (ciclo de Krebs, ciclo del citrato) - la parte central del camino general del catabolismo, un proceso aeróbico bioquímico cíclico durante el cual se produce la conversión de compuestos de dos y tres carbonos formados como productos intermedios en los organismos vivos durante la descomposición de carbohidratos, grasas y proteínas en CO 2. En este caso, el hidrógeno liberado se envía a la cadena respiratoria de los tejidos, donde se oxida aún más a agua, participando directamente en la síntesis de una fuente de energía universal: el ATP.

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El ciclo de conversión del ácido cítrico en las células vivas fue descubierto y estudiado por el bioquímico alemán Hans Krebs, por este trabajo (junto con F. Lipman) recibió el Premio Nobel (1953).

Etapas del ciclo de Krebs

	Sustratos	Productos	Enzima	Tipo de reacción	Un comentario
1	Oxalacetato + Acetil-CoA+ H2O	Citrato + CoA-SH	Citrato sintasa	Condensación aldólica	etapa limitante convierte el oxaloacetato C4 en C6
2	Citrato	cis-aconia + H2O	aconitasa	Deshidración	isomerización reversible
3	cis-aconia + H2O	isocitrato		hidratación
4	isocitrato +	isocitrato deshidrogenasa	Oxidación	Se forma NADH (equivalente a 2,5 ATP)
5	oxalosuccinato		α-cetoglutarato + CO2	descarboxilación	etapa reversible Se forma C5
6	α-cetoglutarato + NAD++ CoA-SH	succinil-CoA+ NADH+H++ CO2	alfa-cetoglutarato deshidrogenasa	Descarboxilación oxidativa	Se forma NADH (equivalente a 2,5 ATP), regeneración de la vía C 4 (liberada por CoA)
7	succinil-CoA+ PIB + PI	succinar + CoA-SH+ GTP	succinil coenzima A sintetasa	fosforilación del sustrato	o ADP ->ATP, Se forma 1 ATP
8	succinar + ubiquinona (Q)	fumarato + ubiquinol (QH 2)	succinato deshidrogenasa	Oxidación	FAD se utiliza como grupo protésico (FAD->FADH 2 en la primera etapa de la reacción) en la enzima, se forma el equivalente a 1,5 ATP
9	fumarato + H2O	l-malato	fumarasa	H 2 O-adición (hidratación)
10	l-malato + NAD+	oxaloacetato + NADH+H+	malato deshidrogenasa	oxidación	Se forma NADH (equivalente a 2,5 ATP)

La ecuación general para una revolución del ciclo de Krebs es:

Acetil-CoA → 2CO 2 + CoA + 8e −

Notas

Enlaces

Fundación Wikimedia. 2010.

• ciclo de Calvin
• ciclo de humphrey

Vea qué es el “Ciclo de Krebs” en otros diccionarios:

CICLO DE KREBS- (ciclo de los ácidos cítrico y tricarboxílico), sistema de reacciones bioquímicas mediante el cual la mayoría de los organismos EUCARIÓTICOS obtienen su principal energía como resultado de la oxidación de los alimentos. Ocurre en las CÉLULAS MITOCONDRIAS. Incluye varios químicos... ... Diccionario enciclopédico científico y técnico.

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CICLO DE KREBS- lo mismo que el ciclo del ácido tricarboxílico... Historia Natural. diccionario enciclopédico

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ciclo del ácido tricarboxílico- Ciclo... Wikipedia

¡Hola! Se acerca el verano, lo que significa que todos los estudiantes de segundo año de medicina cursarán bioquímica. Un tema difícil, por cierto. Para ayudar un poco a quienes repiten material para los exámenes, decidí escribir un artículo en el que les hablaré sobre el "anillo de oro" de la bioquímica: el ciclo de Krebs. También se le llama ciclo del ácido tricarboxílico y ciclo del ácido cítrico, todos estos son sinónimos.

Escribiré las reacciones mismas en . Ahora hablaré de por qué es necesario el ciclo de Krebs, dónde tiene lugar y cuáles son sus características. Espero que resulte claro y accesible.

Primero, veamos qué es el metabolismo. Esta es la base sin la cual es imposible comprender el ciclo de Krebs.

Metabolismo

Una de las propiedades más importantes de los seres vivos (recordemos) es el intercambio de sustancias con el medio ambiente. De hecho, sólo un ser vivo puede absorber algo del medio ambiente y luego liberarlo.

En bioquímica, el metabolismo suele denominarse "metabolismo". Metabolismo, el intercambio de energía con el medio ambiente es metabolismo.

Cuando, digamos, comimos un sándwich de pollo, recibimos proteínas (pollo) y carbohidratos (pan). Durante el proceso de digestión, las proteínas se descomponen en aminoácidos y los carbohidratos en monosacáridos. Lo que he descrito ahora se llama catabolismo, es decir, la descomposición de sustancias complejas en otras más simples. La primera parte del metabolismo es catabolismo.

Un ejemplo más. Los tejidos de nuestro cuerpo se renuevan constantemente. Cuando el tejido viejo muere, los macrófagos extraen sus fragmentos y los reemplazan por tejido nuevo. Se crea tejido nuevo mediante el proceso de síntesis de proteínas a partir de aminoácidos. La síntesis de proteínas ocurre en los ribosomas. Crear una nueva proteína (sustancia compleja) a partir de aminoácidos (sustancia simple) es anabolismo.

Entonces, el anabolismo es lo opuesto al catabolismo. El catabolismo es la destrucción de sustancias, el anabolismo es la creación de sustancias. Por cierto, para no confundirlos, recuerda la asociación: “Anabólicos. Sangre y sudor". Esta es una película de Hollywood (bastante aburrida, en mi opinión) sobre atletas que usan esteroides anabólicos para desarrollar músculos. Anabólicos: crecimiento, síntesis. El catabolismo es el proceso inverso.

El punto de intersección de la decadencia y la síntesis.

El ciclo de Krebs como etapa del catabolismo.

¿Cómo se relacionan el metabolismo y el ciclo de Krebs? El hecho es que el ciclo de Krebs es uno de los puntos más importantes en el que convergen los caminos del anabolismo y el catabolismo. Éste es precisamente su significado.

Miremos esto en diagramas. Se puede considerar el catabolismo como la descomposición de proteínas, grasas y carbohidratos en nuestro sistema digestivo. Entonces, comimos alimentos elaborados con proteínas, grasas y carbohidratos, ¿qué sigue?

• Grasas: en glicerol y ácidos grasos (puede haber otros componentes, decidí tomar el ejemplo más simple);
• Proteínas - en aminoácidos;
• Las moléculas de polisacáridos de los carbohidratos se dividen en monosacáridos individuales.

Además, en el citoplasma de la célula, estas sustancias simples se convertirán en ácido pirúvico(también conocido como piruvato). Desde el citoplasma, el ácido pirúvico ingresa a la mitocondria, donde se convierte en acetil coenzima A. Recuerde estas dos sustancias: piruvato y acetil CoA, son muy importantes.

Veamos ahora cómo se produce la etapa que ahora hemos descrito:

Un detalle importante: los aminoácidos se pueden convertir directamente en acetil CoA, sin pasar por la etapa del ácido pirúvico. Los ácidos grasos se convierten inmediatamente en acetil CoA. Tengamos esto en cuenta y editemos nuestro diagrama para hacerlo bien:

La transformación de sustancias simples en piruvato se produce en el citoplasma de las células. Después de esto, el piruvato ingresa a las mitocondrias, donde se convierte con éxito en acetil CoA.

¿Por qué el piruvato se convierte en acetil CoA? Precisamente para iniciar nuestro ciclo de Krebs. Así, podemos hacer una inscripción más en el diagrama y obtendremos la secuencia correcta:

Como resultado de las reacciones del ciclo de Krebs, se forman sustancias importantes para la vida, las principales de las cuales son:

• NADH(nicotina amida adenina dinucleótido + catión de hidrógeno) y FAD 2(Flavin Adenine DiNucleotide + molécula de hidrógeno). Destaqué específicamente las partes constituyentes de los términos en mayúsculas para que sea más fácil de leer; normalmente se escriben como una sola palabra. NADH y FADH 2 se liberan durante el ciclo de Krebs para luego participar en la transferencia de electrones hacia la cadena respiratoria de la célula. En otras palabras, estas dos sustancias desempeñan un papel fundamental en la respiración celular.
• atp, es decir, trifosfato de adenosina. Esta sustancia tiene dos enlaces, cuya ruptura proporciona una gran cantidad de energía. Muchas reacciones vitales reciben esta energía;

También se libera agua y dióxido de carbono. Reflejemos esto en nuestro diagrama:

Por cierto, todo el ciclo de Krebs ocurre en las mitocondrias. Aquí tiene lugar la etapa preparatoria, es decir, la conversión del piruvato en acetil CoA. No en vano se llama a las mitocondrias la “estación de energía de la célula”.

El ciclo de Krebs como inicio de la síntesis.

El ciclo de Krebs es sorprendente porque no solo nos proporciona ATP (energía) y coenzimas valiosas para la respiración celular. Si observa el diagrama anterior, comprenderá que el ciclo de Krebs es una continuación de procesos catabólicos. Pero al mismo tiempo, también es el primer paso del anabolismo. ¿Cómo es esto posible? ¿Cómo puede un mismo ciclo destruir y crear al mismo tiempo?

Resulta que los productos de reacción individuales del ciclo de Krebs se pueden utilizar parcialmente para la síntesis de nuevas sustancias complejas, dependiendo de las necesidades del cuerpo. Por ejemplo, la gluconeogénesis es la síntesis de glucosa a partir de sustancias simples que no son carbohidratos.

• Las reacciones del ciclo de Krebs son en cascada. Ocurren una tras otra, y cada reacción anterior desencadena la siguiente;
• Los productos de reacción del ciclo de Krebs se utilizan en parte para iniciar la reacción posterior y en parte para la síntesis de nuevas sustancias complejas.

Intentemos reflejar esto en el diagrama para que el ciclo de Krebs se designe precisamente como el punto de intersección de la decadencia y la síntesis.

Marqué con flechas azules los caminos del anabolismo, es decir, la creación de nuevas sustancias. Como puedes ver, el ciclo de Krebs es verdaderamente el punto de intersección de muchos procesos, tanto de destrucción como de creación.

El más importante

• El ciclo de Krebs es un punto de cruce de vías metabólicas. Termina el catabolismo (descomposición), comienza el anabolismo (síntesis);
• Los productos de reacción del ciclo de Krebs se utilizan en parte para iniciar la siguiente reacción del ciclo y en parte se envían para crear nuevas sustancias complejas;
• El ciclo de Krebs produce las coenzimas NADH y FADH 2, que transportan electrones para la respiración celular, así como energía en forma de ATP;
• El ciclo de Krebs ocurre en las mitocondrias de las células.

Seguimos analizando el ciclo de Krebs. En el último artículo hablé de qué es, por qué es necesario el ciclo de Krebs y qué lugar ocupa en el metabolismo. Ahora vayamos a las reacciones de este ciclo.

Haré una reserva de inmediato: para mí, personalmente, memorizar reacciones fue un ejercicio completamente inútil hasta que resolví las preguntas anteriores. Pero si ya has entendido la teoría, te sugiero pasar a la práctica.

Puedes ver muchas formas de escribir el ciclo de Krebs. Las opciones más comunes son algo como esto:

Pero lo que me pareció más conveniente fue el método de escribir reacciones del viejo libro de texto de bioquímica de los autores T.T. Berezov. y Korovkina B.V.

El acetil-CoA y el oxalacetato, que ya conocemos, se combinan y se convierten en citrato, es decir, en ácido cítrico.

Segunda reacción

Ahora tomamos ácido cítrico y lo convertimos. ácido isocítrico. Otro nombre para esta sustancia es isocitrato.

De hecho, esta reacción es algo más complicada, pasando por una etapa intermedia: la formación de ácido cis-aconítico. Pero decidí simplificarlo para que lo recuerdes mejor. Si es necesario, puedes agregar el paso que falta aquí si recuerdas todo lo demás.

En esencia, los dos grupos funcionales simplemente intercambiaron lugares.

Tercera reacción

Entonces, tenemos ácido isocítrico. Ahora es necesario descarboxilarlo (es decir, se elimina el COOH) y deshidrogenarlo (es decir, se elimina el H). La sustancia resultante es a-cetoglutarato.

Esta reacción se caracteriza por la formación del complejo HADH2. Esto significa que el transportador NAD recoge hidrógeno para iniciar la cadena respiratoria.

Me gusta la versión de las reacciones del ciclo de Krebs en el libro de texto de Berezov y Korovkin precisamente porque los átomos y grupos funcionales que participan en las reacciones son claramente visibles de inmediato.

Cuarta reacción

Una vez más, la nicotina amida adenina dinucleótido funciona como un reloj, es decir ARRIBA. Este simpático transportador viene aquí, como en el último paso, para agarrar el hidrógeno y llevarlo a la cadena respiratoria.

Por cierto, la sustancia resultante es succinil-CoA, no debería asustarte. Succinato es otro nombre para el ácido succínico, que le resulta familiar desde la época de la química bioorgánica. La succinil-Coa es un compuesto de ácido succínico con coenzima-A. Podemos decir que se trata de un éster de ácido succínico.

Quinta reacción

En el paso anterior dijimos que la succinil-CoA es un éster del ácido succínico. Y ahora obtendremos el sama. ácido succínico, es decir, succinato, de succinil-CoA. Un punto extremadamente importante: es en esta reacción que fosforilación del sustrato.

La fosforilación en general (puede ser oxidativa y de sustrato) es la adición de un grupo fósforo PO3 al HDP o ATP para obtener una completa GTF, o, respectivamente, ATP. El sustrato se diferencia en que este mismo grupo fósforo se desprende de cualquier sustancia que lo contenga. Bueno, en pocas palabras, se transfiere del SUSTRATO a HDF o ADP. Por eso se llama “fosforilación de sustrato”.

Una vez más: al comienzo de la fosforilación del sustrato, tenemos una molécula de difosfato: difosfato de guanosina o difosfato de adenosina. La fosforilación consiste en el hecho de que una molécula con dos residuos de ácido fosfórico, HDP o ADP, se "completa" en una molécula con tres residuos de ácido fosfórico para producir trifosfato de guanosina o trifosfato de adenosina. Este proceso ocurre durante la conversión de succinil-CoA en succinato (es decir, ácido succínico).

En el diagrama puedes ver las letras F (n). Significa "fosfato inorgánico". El fosfato inorgánico se transfiere del sustrato al HDP de modo que los productos de la reacción contienen GTP bueno y completo. Ahora veamos la reacción en sí:

Sexta reacción

Próxima transformación. Esta vez, el ácido succínico que obtuvimos en el último paso se convertirá en fumarato, observe el nuevo doble enlace.

El diagrama muestra claramente cómo participa en la reacción. MODA: Este incansable portador de protones y electrones recoge el hidrógeno y lo arrastra directamente a la cadena respiratoria.

Séptima reacción

Ya estamos en la meta.

CICLO DE LOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS (CICLO DE KREBS)

La penúltima etapa del ciclo de Krebs es la reacción que convierte el fumarato en L-malato. L-malato es otro nombre ácido L-málico, familiarizado con el curso de química bioorgánica.

Si observas la reacción en sí, verás que, en primer lugar, ocurre en ambos sentidos y, en segundo lugar, su esencia es la hidratación. Es decir, el fumarato simplemente une una molécula de agua a sí mismo, lo que da como resultado ácido L-málico.

Octava reacción

La última reacción del Ciclo de Krebs es la oxidación del ácido L-málico a oxaloacetato, es decir, a ácido oxaloacético. Como comprenderá, "oxalacetato" y "ácido oxalaacético" son sinónimos. Probablemente recuerdes que el ácido oxaloacético es un componente de la primera reacción del ciclo de Krebs.

Aquí notamos la peculiaridad de la reacción: formación de NADH2, que transportará electrones a la cadena respiratoria. No olvide que también se forman allí las reacciones 3, 4 y 6, donde también se forman los transportadores de electrones y protones para la cadena respiratoria.

Como puede ver, resalté específicamente en rojo las reacciones durante las cuales se forman NADH y FADH2. Se trata de sustancias muy importantes para la cadena respiratoria. Resalté en verde la reacción en la que se produce la fosforilación del sustrato y se produce GTP.

¿Cómo recordar todo esto?

En realidad, no es tan difícil. Después de leer mis dos artículos completos, así como su libro de texto y sus conferencias, solo necesita practicar la escritura de estas reacciones. Recomiendo recordar el ciclo de Krebs en bloques de 4 reacciones. Escribe estas 4 reacciones varias veces, eligiendo para cada una una asociación que se adapte a tu memoria.

Por ejemplo, inmediatamente recordé muy fácilmente la segunda reacción, en la que se forma ácido isocítrico a partir de ácido cítrico (que, creo, es familiar para todos desde la infancia).

También puedes utilizar mnemónicos como: " Una piña entera y un trozo de soufflé es en realidad mi almuerzo de hoy, que corresponde a la serie - citrato, cis-aconitato, isocitrato, alfa-cetoglutarato, succinil-CoA, succinato, fumarato, malato, oxaloacetato." Hay muchos más como ellos.

Pero, para ser honesto, casi nunca me gustaron esos poemas. En mi opinión, es más fácil recordar la secuencia de reacciones en sí. Me ayudó mucho dividir el ciclo de Krebs en dos partes, cada una de las cuales practicaba la escritura varias veces por hora. Por regla general, esto sucedía en clases como psicología o bioética. Esto es muy conveniente: sin distraerse de la conferencia, puede dedicar literalmente un minuto a escribir las reacciones a medida que las recuerda y luego marcarlas con la opción correcta.

Por cierto, en algunas universidades, durante las pruebas y exámenes de bioquímica, los profesores no exigen el conocimiento de las reacciones en sí. Sólo es necesario saber qué es el ciclo de Krebs, dónde ocurre, cuáles son sus características y significado y, por supuesto, la cadena de transformaciones en sí. Sólo se puede nombrar la cadena sin fórmulas, utilizando únicamente los nombres de las sustancias. En mi opinión, este enfoque no carece de significado.

Espero que mi guía del ciclo TCA te haya resultado útil. Y quiero recordarle que estos dos artículos no reemplazan completamente sus conferencias y libros de texto. Los escribí sólo para que entiendas aproximadamente qué es el ciclo de Krebs. Si de repente ve algún error en mi guía, escríbalo en los comentarios. ¡Gracias por su atención!

El ciclo del ácido tricarboxílico fue descubierto por primera vez por el bioquímico inglés Krebs. Fue el primero en postular la importancia de este ciclo para la combustión completa del piruvato, cuya principal fuente es la conversión glicolítica de los carbohidratos. Posteriormente se demostró que el ciclo de los ácidos tricarboxílicos es un "foco" en el que convergen casi todas las vías metabólicas.

Entonces, el acetil-CoA formado como resultado de la descarboxilación oxidativa del piruvato ingresa al ciclo de Krebs. Este ciclo consta de ocho reacciones consecutivas (Fig. 91). El ciclo comienza con la condensación de acetil-CoA con oxalacetato y la formación de ácido cítrico. ( Como se verá a continuación, en el ciclo no es el acetil-CoA en sí el que se oxida, sino un compuesto más complejo: el ácido cítrico (ácido tricarboxílico).)

Luego, el ácido cítrico (un compuesto de seis carbonos), a través de una serie de deshidrogenaciones (eliminación de hidrógeno) y descarboxilación (eliminación de CO2), pierde dos átomos de carbono y nuevamente aparece el oxalacetato (un compuesto de cuatro carbonos) en el ciclo de Krebs, es decir. , como resultado de una revolución completa del ciclo, la molécula de acetil-CoA se quema en CO2 y H2O, y la molécula de oxaloacetato se regenera. A continuación se muestran las ocho reacciones (etapas) secuenciales del ciclo de Krebs.

En la primera reacción, catalizada por la enzima citrato sintasa, la acetil-CoA se condensa con oxalacetato. Como resultado, se forma ácido cítrico:

Al parecer, en esta reacción se forma como producto intermedio el citrilo-CoA unido a la enzima. A continuación, este último se hidroliza de forma espontánea e irreversible para formar citrato y HS-CoA.

En la segunda reacción del ciclo, el ácido cítrico resultante se deshidrata para formar ácido cis-aconítico que, al agregar una molécula de agua, se convierte en ácido isocítrico. Estas reacciones reversibles de hidratación-deshidratación están catalizadas por la enzima aconitato hidratasa:

En la tercera reacción, que parece ser la reacción limitante de la velocidad del ciclo de Krebs, el ácido isocítrico se deshidrogena en presencia de isocitrato deshidrogenasa dependiente de NAD:

(Hay dos tipos de isocitrato deshidrogenasas en los tejidos: dependientes de NAD y NADP. Se ha establecido que la isocitrato deshidrogenasa dependiente de NAD desempeña el papel de principal catalizador de la oxidación del ácido isocítrico en el ciclo de Krebs.)

Durante la reacción de isocitrato deshidrogenasa, el ácido isocítrico se descarboxila. La isocitrato deshidrogenasa dependiente de NAD es una enzima alostérica que requiere ADP como activador específico. Además, la enzima requiere iones Mg2+ o Mn2+ para exhibir su actividad.

En la cuarta reacción, el ácido α-cetoglutárico se descarboxila oxidativamente a succinil-CoA. El mecanismo de esta reacción es similar a la reacción de descarboxilación oxidativa del piruvato a acetil-CoA. El complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa tiene una estructura similar al complejo de piruvato deshidrogenasa. En ambos casos intervienen en la reacción cinco coenzimas: TDP, amida del ácido lipoico, HS-CoA, FAD y NAD. En total, esta reacción se puede escribir de la siguiente manera:

La quinta reacción está catalizada por la enzima succinil-CoA sintetasa. Durante esta reacción, la succinil-CoA, con la participación de GDP y fosfato inorgánico, se convierte en ácido succínico (succinato). Al mismo tiempo, se produce la formación de un enlace fosfato de alta energía de GTP1 debido al enlace tioéster de alta energía de la succinil-CoA:

(El GTP resultante luego dona su grupo fosfato terminal al ADP, lo que da como resultado la formación de ATP. La formación de un nucleósido trifosfato de alta energía durante la reacción de la succinil-CoA sintetasa es un ejemplo de fosforilación a nivel de sustrato.)

En la sexta reacción, el succinato se deshidrogena a ácido fumárico. La oxidación del succinato es catalizada por la succinato deshidrogenasa, en cuya molécula la coenzima FAD está unida covalentemente a la proteína:

En la séptima reacción, el ácido fumárico resultante se hidrata bajo la influencia de la enzima fumarato hidratasa. El producto de esta reacción es el ácido málico (malato). Cabe señalar que la fumarato hidratasa es estereoespecífica durante esta reacción, se forma ácido L-málico:

Finalmente, en la octava reacción del ciclo del ácido tricarboxílico, bajo la influencia de la malato deshidrogenasa mitocondrial dependiente de NAD, el L-malato se oxida a oxalacetato:

Como puede ver, en una vuelta del ciclo, que consta de ocho reacciones enzimáticas, se produce la oxidación completa ("combustión") de una molécula de acetil-CoA. Para el funcionamiento continuo del ciclo, es necesario un suministro constante de acetil-CoA al sistema, y ​​las coenzimas (NAD y FAD), que han pasado a un estado reducido, deben oxidarse una y otra vez. Esta oxidación se produce en el sistema de transporte de electrones (o cadena de enzimas respiratorias) ubicado en las mitocondrias.

La energía liberada como resultado de la oxidación del acetil-CoA se concentra en gran medida en los enlaces fosfato de alta energía del ATP. De los cuatro pares de átomos de hidrógeno, tres pares se transfieren a través del NAD al sistema de transporte de electrones; en este caso, por cada par en el sistema de oxidación biológica se forman tres moléculas de ATP (en el proceso de fosforilación oxidativa conjugada), y por tanto un total de nueve moléculas de ATP. Un par de átomos ingresa al sistema de transporte de electrones a través de FAD, lo que resulta en la formación de 2 moléculas de ATP. Durante las reacciones del ciclo de Krebs también se sintetiza 1 molécula de GTP, lo que equivale a 1 molécula de ATP. Entonces, la oxidación de acetil-CoA en el ciclo de Krebs produce 12 moléculas de ATP.

Como ya se señaló, 1 molécula de NADH2 (3 moléculas de ATP) se forma durante la descarboxilación oxidativa del piruvato en acetil-CoA.

reacciones del ciclo de krebs

Dado que la degradación de una molécula de glucosa produce dos moléculas de piruvato, cuando se oxidan a 2 moléculas de acetil-CoA y las dos vueltas posteriores del ciclo del ácido tricarboxílico, se sintetizan 30 moléculas de ATP (de ahí la oxidación de una molécula). de piruvato a CO2 y H2O produce 15 moléculas de ATP).

A esto hay que sumarle 2 moléculas de ATP formadas durante la glucólisis aeróbica, y 4 moléculas de ATP sintetizadas mediante la oxidación de 2 moléculas de NADH2 extramitocondrial, que se forman durante la oxidación de 2 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato en la reacción de la deshidrogenasa. En total, encontramos que cuando se descompone 1 molécula de glucosa en los tejidos según la ecuación: C6H1206 + 602 -> 6CO2 + 6H2O, se sintetizan 36 moléculas de ATP, lo que contribuye a la acumulación de trifosfato de adenosina en enlaces fosfato de alta energía. 36 X 34,5 ~ 1240 kJ (o, según otros datos, 36 X 38 ~ 1430 kJ) energía libre. En otras palabras, de toda la energía libre liberada durante la oxidación aeróbica de la glucosa (aproximadamente 2840 kJ), hasta el 50% se acumula en las mitocondrias en una forma que puede usarse para realizar diversas funciones fisiológicas. No hay duda de que, energéticamente, la descomposición completa de la glucosa es un proceso más eficiente que la glucólisis. Cabe señalar que las moléculas de NADH2 formadas durante la conversión de gliceraldehído-3-fosfato 2 posteriormente, durante la oxidación, no producen 6 moléculas de ATP, sino solo 4. El hecho es que las moléculas de NADH2 extramitocondriales en sí mismas no pueden penetrar a través del membrana hacia las mitocondrias. Sin embargo, los electrones que donan pueden incluirse en la cadena mitocondrial de oxidación biológica mediante el llamado mecanismo de lanzadera de glicerofosfato (Fig. 92). Como se puede ver en la figura, el NADH2 citoplasmático reacciona primero con el fosfato de dihidroxiacetona citoplasmático para formar glicerol-3-fosfato. La reacción está catalizada por la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa citoplásmica dependiente de NAD:

Fosfato de dihidroxiacetona + NADH2 glicerol-3-fosfato + NAD

El glicerol-3-fosfato resultante penetra fácilmente en la membrana mitocondrial. Dentro de las mitocondrias, otra glicerol-3-fosfato deshidrogenasa (enzima flavina) (mitocondrial) oxida nuevamente el glicerol-3-fosfato a dihidroxiacetona fosfato:

Glicerol-3-fosfato + FAD Dihidroxiacetona fosfato + fADH2

La flavoproteína reducida (enzima - FADH2) introduce, a nivel de KoQ, los electrones adquiridos por ella en la cadena de oxidación biológica y la fosforilación oxidativa asociada, y el fosfato de dihidroxiacetona sale de las mitocondrias hacia el citoplasma y puede volver a interactuar con el NADH2 citoplasmático. Por lo tanto, un par de electrones (de una molécula de NADH2 citoplasmático) introducidos en la cadena respiratoria mediante el mecanismo de lanzadera de glicerofosfato produce no 3 ATP, sino 2 ATP.

Ahora está claramente establecido que el mecanismo de lanzadera del glicerofosfato tiene lugar en las células del hígado. Respecto a otros tejidos, esta cuestión aún no se ha aclarado.

ciclo de Krebs también llamado ciclo del ácido tricarboxílico, ya que en él se forman como productos intermedios. Es un transportador de anillo enzimático que “trabaja” en la matriz mitocondrial.

El resultado del ciclo de Krebs es la síntesis de una pequeña cantidad de ATP y la formación de NAD H2, que luego pasa a la siguiente etapa de la respiración celular: la cadena respiratoria (fosforilación oxidativa), ubicada en la membrana interna de las mitocondrias.

El ácido pirúvico (piruvato), formado como resultado de la glucólisis, ingresa a las mitocondrias, donde finalmente se oxida por completo y se convierte en dióxido de carbono y agua. Esto ocurre primero en el ciclo de Krebs y luego durante la fosforilación oxidativa.

Antes del ciclo de Krebs, el piruvato se descarboxila y deshidrogena. Como resultado de la descarboxilación se elimina una molécula de CO2; la deshidrogenación es la eliminación de átomos de hidrógeno. Se conectan a NAD.

Como resultado, se forma ácido acético a partir del ácido pirúvico, que se agrega a la coenzima A. Resulta acetil coenzima A(acetil-CoA) – CH3CO~S-CoA que contiene un enlace de alta energía.

La conversión de piruvato en acetil-CoA se logra mediante un gran complejo enzimático que consta de docenas de polipéptidos asociados con transportadores de electrones.

El ciclo de Krebs comienza con la hidrólisis de acetil-CoA, que elimina un grupo acetilo que contiene dos átomos de carbono. A continuación, el grupo acetilo se incluye en el ciclo del ácido tricarboxílico.

Un grupo acetilo se une al ácido oxaloacético, que tiene cuatro átomos de carbono. El resultado es ácido cítrico, que contiene seis átomos de carbono. La energía para esta reacción la proporciona el enlace acetil-CoA de alta energía.

Lo que sigue es una cadena de reacciones en las que el grupo acetilo unido en el ciclo de Krebs se deshidrogena, liberando cuatro pares de átomos de hidrógeno, y se descarboxila para formar dos moléculas de CO2. En este caso, el oxígeno se utiliza para la oxidación, Separado de dos moléculas de agua, no molecular.. El proceso se llama descarboxilación oxidativa. Al final del ciclo, se regenera el ácido oxaloacético.

Volvamos a la etapa del ácido cítrico. Su oxidación se produce mediante una serie de reacciones enzimáticas en las que se forman ácidos isocítrico, oxalosuccínico y otros.

Como resultado de estas reacciones, en diferentes etapas del ciclo, se reducen tres moléculas de NAD y una FAD, se forma GTP (trifosfato de guanosina), que contiene un enlace fosfato de alta energía, cuya energía se utiliza posteriormente para fosforilar el ADP. . Como resultado, se forma una molécula de ATP.

El ácido cítrico pierde dos átomos de carbono para formar dos moléculas de CO2.

Como resultado de reacciones enzimáticas, el ácido cítrico se convierte en ácido oxaloacético, que puede volver a combinarse con acetil-CoA. El ciclo se repite.

En el ácido cítrico, el residuo de acetil-CoA añadido se quema para formar dióxido de carbono, átomos de hidrógeno y electrones. El hidrógeno y los electrones se transfieren a NAD y FAD, que son aceptores del mismo.

La oxidación de una molécula de acetil-CoA produce una molécula de ATP, cuatro átomos de hidrógeno y dos moléculas de dióxido de carbono. Eso es El dióxido de carbono liberado durante la respiración aeróbica se forma durante el ciclo de Krebs.. En este caso, el oxígeno molecular (O2) no se utiliza aquí; sólo es necesario en la etapa de fosforilación oxidativa.

Los átomos de hidrógeno se unen al NAD o FAD y de esta forma ingresan a la cadena respiratoria.

Una molécula de glucosa produce dos moléculas de piruvato y por tanto dos acetil-CoA. Por tanto, para una molécula de glucosa hay dos vueltas del ciclo del ácido tricarboxílico. Se forman un total de dos moléculas de ATP, cuatro de CO2 y ocho átomos de H.

Cabe señalar que no solo la glucosa y el piruvato que se forma a partir de ella entran en el ciclo de Krebs. Como resultado de la descomposición de las grasas por la enzima lipasa, se forman ácidos grasos, cuya oxidación también conduce a la formación de acetil-CoA, la reducción de NAD y FAD (dinucleótido de flavina y adenina).

Si una célula tiene deficiencia de carbohidratos y grasas, los aminoácidos pueden sufrir oxidación. En este caso se forman acetil-CoA y ácidos orgánicos, que además participan en el ciclo de Krebs.

Por tanto, no importa cuál fue la fuente primaria de energía. En cualquier caso se forma acetil-CoA, que es un compuesto universal para la célula.

Ciclo del ácido tricarboxílico (Krebs)

(Ciclo TCA, ciclo del ácido cítrico, ciclo de Krebs)

El ciclo del TCA, al igual que las reacciones de oxidación mitocondrial, ocurre en las mitocondrias. Se trata de una serie de reacciones cerradas en un ciclo.

Las moléculas de PCA resultantes reaccionan con una nueva molécula de Acetil-CoA y el ciclo se repite nuevamente desde la formación de citrato hasta su conversión en PCA.

Cuatro de los nueve sustratos de MtO participan en las reacciones de este ciclo.

Se produce una serie de reacciones de deshidrogenasa. De estos, el tercero, cuarto y octavo ocurren con la participación de deshidrogenasas dependientes de NAD, y cada una de estas reacciones produce 3 moléculas de ATP. En la sexta etapa, se produce una reacción de deshidrogenasa dependiente de FAD, que está asociada con la formación de 2 moléculas de ATP (P/O = 2).

En la quinta etapa, se forma 1 molécula de ATP mediante fosforilación del sustrato.

En total, se forman 12 moléculas de ATP durante 1 ciclo del ciclo del TCA.

El objetivo del ciclo del TCA es descomponer los residuos de ácido acético para formar una gran cantidad de ATP. Además, a partir de residuos de acetato se forman CO2 y H2O como productos finales del metabolismo.

El CO2 se forma dos veces durante el ciclo TTC:

1. en la tercera etapa (oxidación del isocitrato)

2. en la cuarta etapa (oxidación del alfa-cetoglutarato).

Si agregamos una molécula más de CO2, que se forma antes del inicio del ciclo del TCA, durante la conversión de PVK en acetil-CoA, entonces podemos hablar de tres moléculas de CO2 formadas durante la descomposición de PVK. En total, estas moléculas, formadas durante la descomposición del PVC, representan hasta el 90% del dióxido de carbono que se excreta del organismo.

ECUACIÓN FINAL CTK

SIGNIFICADO BIOLÓGICO DEL CICLO DEL TCA

LA PAPEL PRINCIPAL DEL CICLO TCA ES LA FORMACIÓN DE UNA GRAN CANTIDAD DE ATP.

1. El ciclo del TCA es la principal fuente de ATP. La energía para la formación de una gran cantidad de ATP la proporciona la descomposición completa del acetil-CoA en CO2 y H2O.

2. El ciclo del TCA es una etapa terminal universal en el catabolismo de sustancias de todas las clases.

3. El ciclo del TCA juega un papel importante en los procesos de anabolismo (productos intermedios del ciclo del TCA):

— de citrato → síntesis de ácidos grasos

— de alfa-cetoglutarato y PKA → síntesis de aminoácidos

— de PIKE → síntesis de carbohidratos

— de succinil-CoA → síntesis de hemoglobina hemo

AUTORREGULACIÓN AUTÓNOMA DE CTC

Hay dos enzimas clave en el ciclo del TCA:

1) citrato sintasa (primera reacción)

2) isocitrato deshidrogenasa (tercera reacción)

Ambas enzimas son inhibidas alostéricamente por el exceso de ATP y NADH2. La isocitrato deshidrogenasa es fuertemente activada por el ADP.

ciclo del ácido tricarboxílico

Si no hay ADP, entonces esta enzima está inactiva. En condiciones de reposo energético, la concentración de ATP aumenta y la velocidad de las reacciones del ciclo del TCA es baja: la síntesis de ATP disminuye.

La isocitrato deshidrogenasa es inhibida por el ATP mucho más fuertemente que la citrato sintasa, por lo tanto, en condiciones de reposo energético, la concentración de citrato aumenta y ingresa al citoplasma a lo largo de un gradiente de concentración mediante difusión facilitada. En el citoplasma, el citrato se convierte en acetil-CoA, que participa en la síntesis de ácidos grasos.

Clasificaciones modernas del sistema cardiovascular.
Velocidad del flujo sanguíneo, desarrollo del corazón.
Púrpura trombocitopénica
Transporte de gases por la sangre, composición del plasma.
Fibrinólisis y coagulación sanguínea.
Composición y propiedades de los componentes del plasma sanguíneo.
Coaglutinación, compensación, Coombs, sedimentación, reacción de hemaglutinación pasiva.

Lección No. 12. “El ciclo de los ácidos tricarboxílicos”

Propósito de la lección: estudia el mecanismo de algunas reacciones del ciclo de Krebs. Dominar el método de determinación cuantitativa del ácido pirúvico en orina.

PREGUNTAS PARA LA PRUEBA:

1. Descarboxilación oxidativa del piruvato como paso previo al ciclo del ácido cítrico. Enumere las vitaminas y coenzimas involucradas en este proceso.

2. Reacciones del ciclo del ácido cítrico. ¿Qué determina la dirección general de las reacciones en el ciclo? ¿En qué parte de la célula tiene lugar este proceso? ¿Por qué?

3. ¿Qué coenzimas y vitaminas intervienen en el ciclo de Krebs? Explique cómo funcionan, incluidas reacciones específicas.

4. Cuéntenos sobre las reacciones del ciclo de Krebs, como resultado de las cuales se forman NADH2 y FADH2. ¿Cuál es el destino futuro de estos compuestos?

5. Funciones del ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Explique qué importancia tiene la reacción anaplerótica para el ciclo del ácido cítrico.

6. Producción de energía del ciclo del ácido tricarboxílico. ¿Cuántas moléculas de ATP se producen durante el recambio de una molécula de ácido cítrico a lo largo del ciclo? ¿Todas las moléculas de ATP formadas durante la oxidación completa del acetilo activo se sintetizan mediante fosforilación oxidativa? ¿Cómo se controla la velocidad del ciclo?

Trabajo experimental.

Uno de los métodos de análisis cuantitativo en bioquímica es la fotocalorimetría. El método se basa en medir la densidad óptica de soluciones coloreadas, que se obtienen al interactuar el sustrato con diversos agentes químicos. La concentración del sustrato es proporcional al grado de coloración de la solución.

Antes de comenzar los experimentos de laboratorio, familiarícese con el dispositivo FEC y las reglas para trabajar en él.

Experimento 1. Determinación de la concentración de ácido pirúvico (PVA) en orina.

2. Juego de pipetas.

3. Fotocolorímetro.

4. Cubetas de 0,5 cm.

Reactivos. 1. Agua destilada.

3. Hidróxido de sodio, solución al 10%.

4. Solución de 2,4-dinitrofenilhidrazina.

El PVC sanguíneo se condensa con 2,4-dinitrofinilhidrazina para formar hidrazona, que en un ambiente alcalino da una solución de color marrón rojizo. La intensidad de su color se utiliza para juzgar el contenido de PVC.

1. Agregue reactivos a tres tubos de ensayo de acuerdo con la siguiente tabla:

2. Coloque el contenido de los tubos de ensayo en un lugar oscuro a temperatura ambiente durante 15 minutos.

Hasta el 10% de la energía de una célula proviene de aminoácidos

Agregue 1 ml de solución de NaOH al 10% a cada tubo de ensayo y después de cinco minutos mida la densidad óptica a una longitud de onda de 620 nm de la muestra de prueba contra el control (O) y la muestra de calibración contra el control (K).

4. Realice el cálculo utilizando el programa de calibración preparado.

= mg/día

Para convertir el contenido de PVC (en mg) a unidades de cantidad de sustancia (μmol), es necesario multiplicar los valores correspondientes por 11,4 (factor de conversión).

Normal para los humanos: 10-25 mg/día o 114-284 µmol/día de ácido pirúvico.

Compare los valores obtenidos con los valores normales. ¿Cuáles son las causas del aumento de los niveles de ácido pirúvico en el suero sanguíneo y la orina?

Experimento 2. Determinación de la actividad succinato deshidrogenasa muscular.

Dispositivos. 1. Gradilla con tubos de ensayo.

2. Juego de pipetas.

3. Mortero y maja.

4. Baño María.

Reactivos. 1. Tejido muscular de pollo o conejo.

2. Ácido succínico, solución al 5%.

3. Azul de metileno, solución al 0,01%.

4. Aceite vegetal.

5. Arena de cristal.

1. Pesar 10 g de tejido muscular y triturar en un mortero con arena de vidrio.

2. Enjuague el homogeneizado resultante varias veces sobre una gasa con solución salina para eliminar las sustancias solubles.

3. Vierta 5 ml de la mezcla resultante en tres tubos de ensayo numerados.

4. Sumerja el primer tubo de ensayo en un baño de agua hirviendo durante 5 minutos y luego enfríelo a temperatura ambiente.

5. Agregue 3 ml de ácido succínico al 5% y 3 gotas de solución de azul de metileno a los tubos de ensayo No. 1 y No. 2 (hasta que aparezca un color azul).

6. Agregue 0,5 ml de agua destilada y 3 gotas de solución de azul de metileno al tubo de ensayo No. 3 (hasta que aparezca un color azul).

7. Luego vierta un poco de aceite en todos los tubos de ensayo para aislar la mezcla del oxígeno del aire.

8. Incubar todos los tubos de ensayo en un baño de agua (40°C) durante 10 minutos.

Dé una explicación de los fenómenos observados. ¿Cuál es la función del azul de metileno en este experimento? ¿Qué compuesto es responsable de esta función en una célula viva?

Fecha de finalización ________ Punto ____ Firma del maestro ____________

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