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¿Por qué no se puede usar piruvato directamente en el ciclo de Krebs?

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¿Por qué no se puede usar piruvato directamente en el ciclo de Krebs? ¿Por qué tiene que convertirse en acetilo antes de que entre en el ciclo?

Excluyendo la razón por la que la forma del piruvato es diferente a la del acetilo y, por lo tanto, no se ajusta a las enzimas involucradas en el ciclo de Krebs, ¿cuál es la ventaja de convertir el piruvato en acetilo?


  1. La descarboxilación oxidativa de piruvato a acetil-CoA por la piruvato deshidrogenasa se acopla con la reducción de NAD+, que puede alimentar la cadena de transporte de electrones.
  2. CoASH activa el acetato: la hidrólisis del tioéster es termodinámicamente favorable e impulsa la reacción catalizada por la citrato sintasa.
  3. La conversión de piruvato en acetil-CoA lo compromete a un subconjunto de posibles destinos (incluido el ciclo del ácido tricarboxílico) y, por lo tanto, es un paso regulador clave.

Puede leer más sobre esto en la mayoría de los textos introductorios de bioquímica, como este.

También tenga en cuenta que el piruvato en realidad pueden entrar en el ciclo de TCA a través de la carboxilación por piruvato carboxilasa a oxaloacetato. Esta reacción requiere energía en forma de ATP y se utiliza para regenerar los intermedios del ciclo del TCA a medida que se desvían hacia las vías anabólicas.


Oxidación del piruvato y el ciclo del ácido cítrico

Si hay oxígeno disponible, la respiración aeróbica seguirá adelante. En las células eucariotas, las moléculas de piruvato producidas al final de la glucólisis se transportan a las mitocondrias, que son los sitios de respiración celular. Allí, el piruvato se transformará en un grupo acetilo que será recogido y activado por un compuesto portador llamado coenzima A (CoA). El compuesto resultante se llama acetil CoA. CoA está hecho de vitamina B5, ácido pantoténico. La célula puede utilizar acetil CoA de diversas formas, pero su función principal es llevar el grupo acetilo derivado del piruvato a la siguiente etapa de la ruta del catabolismo de la glucosa.


Explica brevemente el ciclo de Krebs.

El examen es mañana y tenemos que * brevemente * explicar el ciclo de Krebs. Aquí & # x27s lo que tengo y solo quiero asegurarme de que & # x27s sea correcto:

El piruvato se oxida y pierde un carbono, que luego se convierte en CO2. Otros 2 carbonos forman acetil CoA y se combinan con moléculas / sustancias en el ciclo de Krebs. Esos 2 carbonos se oxidan en CO2. Producido: NADH, FADH2 y ATP.

No soy su instructor, así que no puedo decir qué tipo de respuesta están buscando. Los conoces mejor que yo, así que elige lo que crees que están buscando, no lo que yo sugiero.

Sin embargo, si hiciera esta pregunta en un examen, preferiría ver una respuesta que fuera más explicativa en lugar de simplemente enumerar las entradas y salidas moleculares. Por ejemplo, ¿por qué se llama & quotciclo & quot? En general, ¿qué tipo de reacciones ocurren en él o cómo se catalizan? ¿Cuál es su función general en el metabolismo de un organismo? Para mí, eso es & # x27s lo que significa & quotexplain & quot. No debería ser difícil abordar todos esos puntos en unas pocas oraciones sucintas. Sin embargo, su respuesta aún sería correcta para aproximadamente el 80% de los puntos.

Aquí está mi sinopsis de yahoo y sobre la respiración celular de hace 7 años

1. glucólisis- esto sucede en el citoplasma, se toma el azúcar glucosa y, a través de una serie de pasos, se descompone de un PGAL de 6 carbonos a dos de 3 carbonos, luego emite un grupo fosfato para hacer un total de dos piruvatos. Este proceso utiliza dos ATP pero produce cuatro, por lo que produce una red de 2 ATP, 2NADH (portadores de electrones) y 2 moléculas de agua.

2. Oxidación del piruvato y ciclo de Krebs,
- La oxidación del piruvato (producido en la glucólisis) es la fase de preparación del ciclo de Krebs. Antes de que el piruvato ingrese a la membrana interna de las mitocondrias, se transforma en acetil coenzima A (Acetil coA), este proceso libera 2 NADH y 2 CO2.
-Ciclo de Krebs para que el acetil Co A ingrese a la membrana interna de las mitocondrias y comience el ciclo de Krebs (también conocido como ciclo del ácido cítrico) donde se une con el oxaloacetato para formar ácido cítrico y a través de una serie de pasos complejos produce 2 ATP 6 NADH 4 CO2 y 2FADH (otro portador de electrones) por molécula de glucosa (ya que se producen dos Acetil CoAs de cada molécula de glucosa).

3. Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa,
-Cadena de transporte de electrones, ahora usamos los electrones de NADH y FADH producidos en los pasos anteriores para crear un gradiente de protones entre la Matriz de las Mitocondrias y el espacio intermembrana. el electrón pasa a través de protiens integrales en la membrana mitocondrial interna para bombear iones de hidrógeno (protones) al espacio intermembrana, esto no produce ningún ATP, pero crea el gradiente de protones que se necesita para la fosforilación oxidativa
-La fosforilación oxidativa produce alrededor de 34 ATP usando el gradiente de protones para hacer girar una "turbina" llamada ATP sintasa con el fin de unir un fosfato a ADP con el fin de producir ATP.


¿Dónde tiene lugar el ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs ocurre solo dentro de la matriz mitocondrial. El piruvato se forma en el citosol de la célula y luego se importa a las mitocondrias. Aquí, se convierte en acetil CoA y se importa a la matriz mitocondrial. La matriz mitocondrial es la parte más interna de las mitocondrias. El siguiente gráfico muestra las diferentes partes de las mitocondrias.

La matriz mitocondrial tiene las enzimas y el entorno necesarios para que se produzcan las complejas reacciones del ciclo de Krebs. Además, los productos del ciclo de Krebs impulsan la cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa, los cuales ocurren en la membrana mitocondrial interna. Los portadores de electrones descargarán sus electrones y protones en la cadena, lo que finalmente impulsa la producción de ATP. Luego, esta molécula se exporta de las mitocondrias como principal fuente de energía para la célula.

Las mitocondrias se encuentran en casi todos los organismos, especialmente en los organismos multicelulares. Las plantas, los animales y los hongos utilizan el ciclo de Krebs como una parte indispensable de la respiración aeróbica.


6.2: Glucólisis (del griego glyco (azúcar) lisis (Separación) o Desglose del azúcar

  • Contribución de Gerald Bergtrom
  • Profesor emérito (biociencias) en la Universidad de Wisconsin-Milwaukee

Una de las propiedades de la vida es que los seres vivos requieren energía. Las vías del flujo de energía a través de la vida se muestran a continuación.

Para empezar, el intracelular más común moneda de energía con qué cosas vivas y ldquopay & rdquo para el trabajo celular es ATP. La energía para producir ATP en el planeta Tierra, en última instancia, proviene del sol a través de fotosíntesis. Recuerde que la energía de la luz alimenta la formación de glucosa y O2 a partir del CO2 y el agua en plantas verdes, algas, cianobacterias y algunas otras bacterias. La fotosíntesis incluso produce algo de ATP directamente, pero no lo suficiente para alimentar todo el crecimiento y metabolismo celular y organísmico. Entonces, todas las células, incluso las vegetales, usan fermentacióno respiración (anaeróbicoo aerobioprocesos respectivamente) para capturar energía libre de nutrientes (principalmente) como ATP.

El ATP se llama intermedio de alta energíaporque su hidrólisis libera una gran cantidad de energía libre. En las reacciones de condensación que producen ATP, se necesitan aproximadamente 7,3 Kcal de energía libre para unir un fosfato a ADP en un éster de fosfato enlace. Habiendo capturado energía libre de nutrientes en una forma que las células pueden usar, la hidrólisis de ATP libera esa energía libre para alimentar el trabajo celular, que incluye doblar cilios, azotar flagelos, contraer músculos, transmitir información neuronal, construir polímeros a partir de monómeros y más. La energía de la hidrólisis y síntesis de ATP se resume a continuación.

La energía libre necesaria para producir ATP en las células animales proviene exclusivamente de los nutrientes (azúcares, grasas, proteínas). Como se señaló, las plantas obtienen energía gratis directamente de la luz solar, pero movilizan la energía libre de nutrientes que producen de la misma manera que el resto de nosotros la obtenemos de lo que comemos. La oxidación de la glucosa libera una cantidad considerable de energía libre, suficiente para sintetizar muchas moléculas de ATP, como se muestra a continuación.

La respiración celular, la oxidación de la glucosa, comienza con glucólisis. Otto Myerhoff y Archibald V. Hill compartieron un Premio Nobel de Fisiología o Medicina con en 1923 por aislar las enzimas del metabolismo de la glucosa de las células musculares. Gracias a los esfuerzos de otros (por ejemplo, Gustav Embden, Otto Meyerhof, Otto Warburg, Gerty Cori, Carl Cori), todas las enzimas y reacciones del vía glicolítica eran conocidos en 1940, y el camino se conoció como el Camino Embden-Myerhoff. Como veremos, la glucólisis es una vía bioquímica conservada evolutivamente utilizada por todos los organismos para capturar una pequeña cantidad de energía libre de nutrientes. Para obtener más detalles, consulte Fothergill-Gilmore LA [(1986) La evolución de la vía glucolítica.. Trends Biochem. Sci. 11: 47-51]. La vía glucolítica ocurre en el citosol de las células donde descompone cada molécula de glucosa (C6H12O6) en dos moléculas de ácido pirúvico(piruvato CH3COCOOH). Esto ocurre en dos etapas, capturando energía libre de nutrientes en dos moléculas de ATP por molécula de glucosa que ingresa a la vía.

Las reacciones glicolíticas se resumen a continuación, destacando las dos etapas de la vía.

Nivel 1de la glucólisis en realidad consume ATP. Los fosfatos se transfieren de ATP primero a glucosa y luego a fructosa-6-fosfato, reacciones catalizadas por hexoquinasay fosfofructoquinasarespectivamente. Entonces, estos Nivel 1 fosforilaciones consumir energía gratis. Más tarde Etapa 2de la glucólisis, la energía libre de nutrientes se captura en ATP y NADH(reducido nicotinamida adenina dinucleótida). NADH se forma en reacciones redoxen el cual NAD+ se reduce a medida que se oxida algún metabolito. En Etapa 2, está gliceraldehído-3-fosfato eso está oxidado y hellip, ¡pero más después!

De hecho, al final de la glucólisis, se han formado cuatro moléculas de ATP y dos de NADH y una única molécula de glucosa inicial se ha dividido en dos moléculas de piruvato. El piruvato se metabolizará anaeróbicamente o aeróbicamente.

Los destinos alternativos del piruvato se resumen a continuación.

Anaeróbico(completo) glucólisises una vía de fermentación. En glicólisis anaeróbica los electrones en NADH producidos en Etapa 2 de glucólisis se utilizan para reducir el piruvato, de modo que al final, no hay consumo de O2 ni oxidación neta de nutrientes (es decir, glucosa). Una vía glicolítica anaeróbica conocida es la producción de alcohol por la levadura en ausencia de oxígeno. Otro es el fatiga muscular que podría haber experimentado después de un ejercicio especialmente vigoroso y prolongado. Esto resulta de una fermentación que produce una acumulación anaeróbica de ácido láctico en las células del músculo esquelético. En glicólisis anaeróbica, la reducción de piruvato puede conducir a uno de varios otros productos finales de fermentación, junto con un rendimiento neto de dos ATP por glucosa fermentada.

Aerobio (incompleto) glucólisistambién produjo dos ATP, y es el primer paso en la oxidación completa de la glucosa, el respiraciónvía oxidando la glucosa a CO2 y H2O, sin dejar carbohidratos. El piruvato se oxida completamente en las mitocondrias. Al observar las reacciones de la glucólisis y el ciclo de Krebs, observe las reacciones redox en ambas vías.

En el camino, también consideramos GRAMOluconeogénesis, una vía que esencialmente invierte la glucólisis y da como resultado la síntesis de glucosa. La gluconeogénesis ocurre tanto en condiciones normales, durante dietas altas en proteínas / bajas en carbohidratos, como durante el ayuno o la inanición. En otro capítulo, examinamos el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, las vías que completan la oxidación de la glucosa. Aquí, comenzamos con una mirada más cercana a la glucólisis, centrándonos en las reacciones catalizadas por enzimas y las transferencias de energía libre entre los componentes de la vía. Consideraremos las características energéticas y enzimáticas de cada reacción.


Progresos recientes en los estudios de biomineralización por RMN de estado sólido

Tim W.T. Tsai, Jerry C.C. Chan, en Informes anuales sobre espectroscopia de RMN, 2011

4.2 OCP incorporado con succinato

Estudios bioquímicos anteriores habían informado que el ciclo de Krebs en las mitocondrias está estrechamente asociado con la precipitación intramitocondrial de gránulos minerales densos en electrones, 138 que se han sugerido como ACP que contiene componentes OCP-carboxilato. 139 Estudios previos han demostrado que los iones succinato (OOCC2H4El COO 2−) se puede incorporar a la red de OCP, 139-142, lo que da lugar a la formación del compuesto OCP-succinato (OCPS). 139 En consecuencia, OCPS preparó in vitro podría servir como un sistema modelo para imitar el proceso de biomineralización en las mitocondrias. Los patrones de XRD de OCPS y OCP son muy similares, excepto que el pico característico de OCP en 2θ igual a 4.751 se desplaza a 4.181 en OCPS, que se interpreta como el alargamiento de la D-espaciamiento del plano (100) de 1,86 a 2,13 nm. Como se describió anteriormente para OCP, 102,105 el PO4 Los grupos 3− en los sitios P2 y P4 pueden tener una fuerte tendencia a reaccionar con la molécula de agua vecina para formar HPO4 2−. Es decir, el número de grupos hidrogenofosfato es mayor que lo que implica la fórmula química de OCP debido al cambio en los parámetros espectroscópicos de las especies de fósforo en P4 y / o P2. No es sorprendente que se observe el mismo fenómeno para OCPS, lo que implica que la pérdida de agua cristalina durante la formación de OCPS puede haber causado un cambio en el entorno de enlaces de hidrógeno de otros sitios de fósforo. 143 En particular, la similitud de sus τCP Los valores sugieren que el P1 “excesivo” puede provenir de P2 y / o P4. En cualquier caso, es indudable que la ocupación del sitio en P5 se reduce significativamente con la incorporación de succinato. De la literatura, 99 se sabe que cada celda unitaria de OCP contiene dos unidades de fórmula de Ca8(HPO4)2(CORREOS4)4⋅ 5H2O. En consecuencia, la estructura de OCPS puede describirse cualitativamente como un compuesto que comprende una molécula de succinato por celda unitaria de OCPS, en la que uno de los dos P5 será reemplazado por iones succinato. 143 Esta sustitución va acompañada de una importante pérdida de agua estructural. El enlace de hidrógeno del P5 restante con las moléculas de agua se debilitaría considerablemente, como lo indica el aumento significativo de su intervalo de cambio químico. Tal incorporación de los iones succinato debe ser impulsada por la ganancia de entalpía de ciertas interacciones bien definidas, lo que conduce a un cambio uniforme en la periodicidad de la dimensión celular.

El espectro 31 P MAS de OCPS ha sido asignado por espectroscopía DQ homonuclear 31P. Sobre la base de los datos de deconvolución del espectro MAS de 31 P y los resultados del análisis termogravimétrico, se determinó que la fórmula molecular de OCPS era Ca7.81(HPO4)1.82(CORREOS4)3.61(succinato)0.56zH2O, donde z ≤ 0,5. 143 Cuando se incorporan iones succinato para formar la red OCPS, se desplazarán principalmente las especies de fósforo en el sitio P5. La estabilidad de OCPS es significativamente mayor que la de OCP con respecto a la reacción de hidrólisis en condiciones de pH alto. Aparentemente, los iones succinato amortiguarán considerablemente la dinámica de las moléculas de agua dentro de la capa de hidratación, haciendo muy difícil la reubicación de los iones fosfato dentro de la capa de hidratación. Previamente, se ha demostrado que la transformación de OCP en HAp tras un aumento de pH se logra mediante una reordenación estructural en la capa de hidratación, seguida de la concatenación de las subrrejillas de HAp así formadas. 104 Junto con los resultados de OCPS, se muestra claramente que la estructura de la capa de hidratación de OCP es bastante versátil y está desempeñando un papel clave en la transformación estructural de OCP. Observamos de pasada que algunas moléculas orgánicas, como los iones citrato, también pueden incorporarse a la calcita sintética por coprecipitación. 144


Fosforilación oxidativa y rendimiento de ATP

Recuerde, la fosforilación a nivel de sustrato se introdujo en el Tutorial 22. La generación de ATP a partir de la quimiosmosis se conoce como fosforilación oxidativa porque la propiedad oxidativa del oxígeno permite que una gran cantidad de energía libre esté disponible para la síntesis de ATP.

Esta figura enfatiza varios conceptos importantes sobre la respiración celular. Primero, observe las ubicaciones de la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa. En segundo lugar, observe cómo los portadores de electrones transportan electrones a la cadena de transporte y la cantidad neta de ATP generada en cada paso. En particular, compare la cantidad de ATP generada por la fosforilación oxidativa con la cantidad generada por la fosforilación a nivel de sustrato. El rendimiento neto máximo de 38 ATP por molécula de glucosa es simplemente una estimación. Gran parte de la energía unida a una molécula de glucosa se pierde en forma de calor durante el metabolismo. Si bien este calor es en realidad un producto de desecho, los homeotermos (animales de "sangre caliente") aprovechan estos desechos y los utilizan para mantener temperaturas corporales constantes.


Figura 5. Una descripción general de la respiración celular. (Click para agrandar)


¿Se oxida el piruvato en el ciclo de krebs o antes?

¿Cuál es el producto de la oxidación del piruvato? Si este producto aún no se ha formado, ¿cómo podría entrar en el ciclo de kreb?
¿No comienza el ciclo de kreb siempre con acetil CoA?

Respuesta rápida

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Fosforilación oxidativa

La fosforilación oxidativa es la etapa final de la respiración celular aeróbica. Hay dos subfases de fosforilación oxidativa, cadena de transporte de electrones y quimiosmosis. En estas etapas, la energía de NADH y FADH2, que resulta de las etapas anteriores de la respiración celular, se utiliza para crear ATP.

Figura ( PageIndex <8> ): Fosforilación oxidativa: Cadena de transporte de electrones y quimiosmosis.

Cadena de transporte de electrones (ETC)

Durante esta etapa, los electrones de alta energía se liberan de NADH y FADH2, y se mueven a lo largo de las cadenas de transporte de electrones que se encuentran en la membrana interna de la mitocondria. Una cadena de transporte de electrones es una serie de moléculas que transfieren electrones de molécula a molécula mediante reacciones químicas. Estas moléculas se encuentran formando los tres complejos de la cadena de transporte de electrones (estructuras rojas en la membrana interna en la Figura ( PageIndex <8> )). A medida que los electrones fluyen a través de estas moléculas, parte de la energía de los electrones se utiliza para bombear iones de hidrógeno (H +) a través de la membrana interna, desde la matriz hacia el espacio intermembrana. Esta transferencia de iones crea un gradiente electroquímico que impulsa la síntesis de ATP. Los electrones de la proteína final del ETC son obtenidos por la molécula de oxígeno y se reduce a agua en la matriz de la mitocondria.

Quimiosmosis

El bombeo de iones de hidrógeno a través de la membrana interna crea una mayor concentración de estos iones en el espacio intermembrana que en la matriz y produce un gradiente electroquímico. Este gradiente hace que los iones vuelvan a fluir a través de la membrana hacia la matriz, donde su concentración es menor. El flujo de estos iones ocurre a través de un complejo proteico, conocido como complejo ATP sintasa (ver estructura azul en la membrana interna en la Figura ( PageIndex <8> ). La ATP sintasa actúa como una proteína de canal, ayudando a los iones de hidrógeno a través de la membrana. El flujo de protones a través de la ATP sintasa se considera quimiosmosis. La ATP sintasa también actúa como una enzima, formando ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. Es el flujo de iones de hidrógeno a través de la ATP sintasa lo que da la energía para la síntesis de ATP. Después Al pasar a través de la cadena de transporte de electrones, los electrones de baja energía se combinan con el oxígeno para formar agua.


Biología 171

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Explicar cómo una vía circular, como el ciclo del ácido cítrico, difiere fundamentalmente de una vía bioquímica lineal, como la glucólisis.
  • Describir cómo se prepara el piruvato, el producto de la glucólisis, para entrar en el ciclo del ácido cítrico.

Si hay oxígeno disponible, la respiración aeróbica seguirá adelante. En las células eucariotas, las moléculas de piruvato producidas al final de la glucólisis se transportan a las mitocondrias, que son los sitios de respiración celular. Allí, el piruvato se transforma en un grupo acetilo que será recogido y activado por un compuesto portador llamado coenzima A (CoA). El compuesto resultante se llama acetil CoA. CoA se deriva de la vitamina B5, ácido pantoténico. La célula puede utilizar acetil CoA de diversas formas, pero su función principal es llevar el grupo acetilo derivado del piruvato a la siguiente etapa de la ruta del catabolismo de la glucosa.

Desglose del piruvato

Para que el piruvato, el producto de la glucólisis, entre en la siguiente vía, debe sufrir varios cambios. La conversión es un proceso de tres pasos ((Figura)).

Paso 1. Un grupo carboxilo se elimina del piruvato, liberando una molécula de dióxido de carbono en el medio circundante. Esta reacción crea un grupo hidroxietilo de dos carbonos unido a la enzima (piruvato deshidrogenasa). Debemos tener en cuenta que este es el primero de los seis carbonos de la molécula de glucosa original que se elimina. (Este paso procede dos veces porque hay dos moléculas de piruvato producidas al final de la glicolesis por cada molécula de glucosa metabolizada anaeróbicamente, por lo tanto, dos de los seis carbonos se habrán eliminado al final de ambos pasos).

Paso 2. El grupo hidroxietilo se oxida a un grupo acetilo y los electrones son recogidos por NAD +, formando NADH. Los electrones de alta energía de NADH se utilizarán más adelante para generar ATP.

Paso 3. El grupo acetilo unido a la enzima se transfiere a CoA, produciendo una molécula de acetil CoA.


Tenga en cuenta que durante la segunda etapa del metabolismo de la glucosa, siempre que se elimina un átomo de carbono, se une a dos átomos de oxígeno, produciendo dióxido de carbono, uno de los principales productos finales de la respiración celular.

Acetil CoA a CO2

En presencia de oxígeno, el acetil CoA entrega su grupo acetilo (2C) a una molécula de cuatro carbonos, oxaloacetato, para formar citrato, una molécula de seis carbonos con tres grupos carboxilo, esta vía recolectará el resto de la energía extraíble de lo que comenzó. como molécula de glucosa y libera los cuatro CO restantes2 moléculas. Esta vía única recibe diferentes nombres: el ciclo del ácido cítrico (para el primer intermedio formado, el ácido cítrico o citrato, cuando el acetato se une al oxalacetato), el ciclo del TCA (porque el ácido cítrico o el citrato y el isocitrato son ácidos tricarboxílicos), y el ciclo de Krebs, después de Hans Krebs, quien identificó por primera vez los pasos en el camino en la década de 1930 en los músculos de vuelo de las palomas.

Ciclo del ácido cítrico

Al igual que la conversión de piruvato en acetil CoA, el ciclo del ácido cítrico tiene lugar en la matriz de las mitocondrias. Casi todas las enzimas del ciclo del ácido cítrico son solubles, con la única excepción de la enzima succinato deshidrogenasa, que está incrustada en la membrana interna de la mitocondria. A diferencia de la glucólisis, el ciclo del ácido cítrico es un ciclo cerrado: la última parte de la vía regenera el compuesto utilizado en el primer paso. Los ocho pasos del ciclo son una serie de reacciones redox, deshidratación, hidratación y descarboxilación que producen dos moléculas de dióxido de carbono, una GTP / ATP y los portadores reducidos NADH y FADH.2 ((Figura)). Esto se considera una vía aeróbica porque el NADH y FADH2 producidos deben transferir sus electrones a la siguiente vía del sistema, que utilizará oxígeno. Si esta transferencia no ocurre, tampoco ocurren los pasos de oxidación del ciclo del ácido cítrico. Tenga en cuenta que el ciclo del ácido cítrico produce muy poco ATP directamente y no consume oxígeno directamente.


Pasos en el ciclo del ácido cítrico

Paso 1. Antes del primer paso, se produce una fase de transición durante la cual el ácido pirúvico se convierte en acetil CoA. Luego, comienza el primer paso del ciclo: este paso de condensación combina el grupo acetilo de dos carbonos con una molécula de oxalacetato de cuatro carbonos para formar una molécula de citrato de seis carbonos. CoA se une a un grupo sulfhidrilo (-SH) y se difunde para eventualmente combinarse con otro grupo acetilo. Este paso es irreversible porque es muy exergónico. La velocidad de esta reacción se controla mediante la retroalimentación negativa y la cantidad de ATP disponible. Si los niveles de ATP aumentan, la velocidad de esta reacción disminuye. Si hay escasez de ATP, la tasa aumenta.

Paso 2. En el paso dos, el citrato pierde una molécula de agua y gana otra a medida que el citrato se convierte en su isómero, isocitrato.

Paso 3. En el paso tres, el isocitrato se oxida, produciendo una molécula de cinco carbonos, α-cetoglutarato, junto con una molécula de CO2 y dos electrones, que reducen NAD + a NADH. Este paso también está regulado por la retroalimentación negativa de ATP y NADH y un efecto positivo de ADP.

Paso 4. Los pasos tres y cuatro son pasos de oxidación y descarboxilación, que, como hemos visto, liberan electrones que reducen NAD + a NADH y liberan grupos carboxilo que forman CO2 moléculas. El alfa-cetoglutarato es el producto del paso tres y un grupo succinilo es el producto del paso cuatro. CoA se une al grupo succinilo para formar succinil CoA. La enzima que cataliza el paso cuatro está regulada por la inhibición por retroalimentación de ATP, succinil CoA y NADH.

Paso 5. En el paso cinco, se sustituye la coenzima A por un grupo fosfato y se forma un enlace de alta energía. Esta energía se utiliza en la fosforilación a nivel de sustrato (durante la conversión del grupo succinilo en succinato) para formar trifosfato de guanina (GTP) o ATP. Hay dos formas de la enzima, llamadas isoenzimas, para este paso, según el tipo de tejido animal en el que se encuentran. Una forma se encuentra en tejidos que utilizan grandes cantidades de ATP, como el corazón y el músculo esquelético. Esta forma produce ATP. La segunda forma de la enzima se encuentra en tejidos que tienen una gran cantidad de vías anabólicas, como el hígado. Este formulario produce GTP. GTP es energéticamente equivalente a ATP, sin embargo, su uso está más restringido. En particular, la síntesis de proteínas utiliza principalmente GTP.

Paso 6. El paso seis es un proceso de deshidratación que convierte el succinato en fumarato. Dos átomos de hidrógeno se transfieren a FAD, reduciéndolo a FADH2. (Nota: la energía contenida en los electrones de estos hidrógenos es insuficiente para reducir el NAD + pero adecuada para reducir el FAD). A diferencia del NADH, este portador permanece unido a la enzima y transfiere los electrones a la cadena de transporte de electrones directamente. Este proceso es posible gracias a la localización de la enzima que cataliza este paso dentro de la membrana interna de la mitocondria.

Paso 7. Se añade agua por hidrólisis al fumarato durante el paso siete y se produce malato. El último paso en el ciclo del ácido cítrico regenera el oxalacetato oxidando el malato. Luego se produce otra molécula de NADH en el proceso.

Productos del ciclo del ácido cítrico

Dos átomos de carbono entran en el ciclo del ácido cítrico de cada grupo acetilo, lo que representa cuatro de los seis carbonos de una molécula de glucosa. Se liberan dos moléculas de dióxido de carbono en cada vuelta del ciclo, sin embargo, estas no contienen necesariamente los átomos de carbono añadidos más recientemente. Los dos átomos de carbono de acetilo eventualmente se liberarán en vueltas posteriores del ciclo, por lo que los seis átomos de carbono de la molécula de glucosa original finalmente se incorporarán al dióxido de carbono. Cada turno del ciclo forma tres moléculas de NADH y una FADH2 molécula. Estos portadores se conectarán con la última parte de la respiración aeróbica, la cadena de transporte de electrones, para producir moléculas de ATP. También se fabrica un GTP o ATP en cada ciclo. Varios de los compuestos intermedios en el ciclo del ácido cítrico pueden usarse para sintetizar aminoácidos no esenciales, por lo tanto, el ciclo es anfibólico (tanto catabólico como anabólico).

Resumen de la sección

En presencia de oxígeno, el piruvato se transforma en un grupo acetilo unido a una molécula portadora de coenzima A. La acetil CoA resultante puede ingresar a varias vías, pero con mayor frecuencia, el grupo acetilo se entrega al ciclo del ácido cítrico para un mayor catabolismo. Durante la conversión del piruvato en el grupo acetilo, se eliminan una molécula de dióxido de carbono y dos electrones de alta energía. El dióxido de carbono representa dos (conversión de dos moléculas de piruvato) de los seis carbonos de la molécula de glucosa original. Los electrones son captados por NAD + y el NADH lleva los electrones a una vía posterior para la producción de ATP. En este punto, la molécula de glucosa que entró originalmente en la respiración celular se ha oxidado por completo. La energía potencial química almacenada dentro de la molécula de glucosa se ha transferido a portadores de electrones o se ha utilizado para sintetizar algunos ATP.

El ciclo del ácido cítrico es una serie de reacciones redox y de descarboxilación que eliminan los electrones de alta energía y el dióxido de carbono. Los electrones, almacenados temporalmente en moléculas de NADH y FADH2, se utilizan para generar ATP en una vía posterior. Una molécula de GTP o ATP se produce mediante fosforilación a nivel de sustrato en cada turno del ciclo. No hay comparación de la vía cíclica con una lineal.

Respuesta libre

¿Cuál es la principal diferencia entre una vía circular y una vía lineal?

En una ruta circular, el producto final de la reacción también es el reactivo inicial. La vía se perpetúa a sí misma, siempre que se suministre alguno de los intermedios de la vía. Las vías circulares pueden acomodar múltiples puntos de entrada y salida, por lo que son particularmente adecuadas para vías anfibólicas. En una ruta lineal, un viaje a través de la ruta completa la ruta y un segundo viaje sería un evento independiente.

Glosario


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