Regulación
del ciclo de Krebs
Las
reacciones que serán objeto de regulación en el ciclo de Krebs serán
la citrato sintasa, la isocitrato deshidrogenasa y la α-‐cetoglutarato deshidrogenasa. Además, también se controlará la actividad del complejo piruvato
deshidrogenasa.
Con respecto a la regulación de la piruvato deshidrogenasa, su actividad se regula:
1)
por mecanismos alostéricos
2)
por fosforilación dependiente de la carga energética de la célula.
Según el mecanismo alostérico, E2 se activa por la CoASH y se inhibe por el acetil-‐CoA y E3 se activa por NAD+ y se inhibe por NADH (homoalosterismo). Además, el complejo se activa por
AMP y se inhibe por ATP (heteroalosterismo).
Según el mecanismo de fosforilación, E1 se ve fosforilada (inactiva) por medio de una
piruvato deshidrogenasa quinasa
y se desfosforila (activa)
por medio de una piruvato deshidrogenasa fosfatasa.
El acetil-‐CoA y el NADH activan
a la quinasa, mientras que la fosfatasa
se activa por Ca2+ y
por Mg2+.
Con respecto a la regulación de las enzimas que participan en el ciclo de Krebs en sí, éstas se regulan, básicamente, en función de la disponibilidad de sustrato,
por
el
producto
de
reacción y por la carga energética.
Las principales enzimas reguladas son la isocitrato deshidrogenasa y la α-‐cetoglutarato deshidrogenasa.
La
isocitrato deshidrogenasa se ve activada
por Ca2+
y ADP (cargas
energéticas bajas) y se ve inhibida por NADH y ATP (cargas energéticas altas).
La α-cetoglutarato deshidrogenasa se ve activada
por Ca2+
e inhibida por los productos
de la reacción, succinil-‐CoA
y NADH.
La citrato
sintasa se ve inhibida por su producto,
el citrato, que compite
con el oxalacetato por unirse al centro activo de la enzima y por medio de un mecanismo de feedback de la
succinil-‐CoA. Así, la disponibilidad
de
oxalacetato
también
determina
la
actividad de la enzima (activación). El NADH inhibe la enzima aunque ésta es menos sensible a este
compuesto que las otras dos enzimas.
Reacciones
ana/catapleróticas
El ciclo de Krebs es, además, de una ruta catabólica destinada
a la producción de CO2 y ATP, fuente de intermediarios que son
empleados en otras rutas de síntesis.
Es necesario que para que el ciclo funcione correctamente, no se produzcan
descensos bruscos en los niveles fisiológicos de ninguno
de sus intermediarios.
Aquellas reacciones que sustraen intermediarios del ciclo se denominan
reacciones catapleróticas y aquellas destinadas a la reposición de dichos intermediarios reacciones anapleróticas. Estas segundas reacciones son las encargadas de que las concentraciones
intramitocondriales de los intermediarios se mantengan constantes a lo largo del tiempo.
Reacciones
catapleróticas
1) Síntesis
de glucosa (Gluconeogénesis):
Uno de los precursores de la glucosa es el oxalacetato. La síntesis tiene lugar
en el citosol.
Su transporte desde la matriz mitocondrial no es directo.
Primero se transforma en malato
por la acción de la malato deshidrogenasa; a continuación, el malato se transporta hacia el
citosol y, finalmente, una isoforma
citosólica de la malato deshidrogenasa revierte la transformación a
oxalacetato.
El oxalacetato se transforma en piruvato.
2) Síntesis de lípidos:
Biosíntesis de ácidos
grasos y de colesterol.
Ambos procesos requieren
Acetil-‐CoA pero
éste se genera en la matriz mitocondrial y no puede ser transportado al citosol directamente.
Se transporta el citrato al citosol. Allí se transforma en oxalacetato y Acetil-‐CoA por la ATP
citrato liasa.
3) Biosíntesis de aminoácidos:
El α-‐cetoglutarato se convierte en Glutamato
por medio de la glutamato deshidrogenasa.
Además, el α-cetoglutarato y el oxalacetato se emplean para sintetizar Glu y Asp por medio de
reacciones de transaminación.
4) Biosíntesis de porfirina:
Emplea como sustrato
el succinil-‐CoA.
Reacciones
anapleróticas
1) Reposición del oxalacetato:
La propia reacción de la piruvato carboxilasa sirve para que en caso de necesidad
y de que desciendan los niveles de intermediarios del ciclo y frente a la acumulación de Acetil-‐CoA, pueda continuar
la generación de energía.
2) Reposición del succinil-‐CoA:
La oxidación de ácidos
grasos de cadena
impar produce como resultado final succinil-‐CoA.
La degradación
de los aminoácidos Ile, Met y Val
también generan succinil-‐CoA.
3) Reposición del α-‐cetoglutarato y oxalacetato:
Las anteriores reacciones de transaminación son reversibles y pueden también
emplearse para la síntesis de los
intermediarios del ciclo de Krebs.
Gracias!
ResponderEliminarmuy bueno!!! sirve claramente para estudiantes de medicina
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