bq metabolismo oxidativo (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2014
Páginas 5
Fecha de subida 06/11/2014
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1 Tema XIII: Rutas centrales del metabolismo oxidativo La mayoría de las células eucariotas oxidan todos los alimentos hasta CO2 y agua para obtener el máximo de energía. La glucolisis llega al piruvato, en condiciones anaeróbicas se hace fermentación para recuperar NAD+ y poder hacer más glucolisis para obtener más ATP, aunque es un sistema poco eficiente. Gracias a la aparición de cianobacterias ha sido posible que apareciese la atmosfera y el metabolismo aeróbico, más eficiente.
A partir del piruvato de la glucolisis de la glucosa y de la degradación de aminoácidos y lípidos se puede obtener acetil-CoA de tres carbonos y a través del ciclo de Krebs se obtiene poder reductor y después a través del transporte de electrones se obtiene energía. A nivel bioquímico, respirar en realidad representa la obtención de energía gracias a poder reductor y a un aceptor de electrones que es el oxígeno.
El Acetil-CoA aún tiene mucha energía en sus enlaces, permite alimentar una vía metabólica llamada ciclo de Krebs. Este ciclo es anfibólico porque puede ir tanto en dirección anabólica como catabólica. El poder reductor obtenido en la glucolisis y en el ciclo de Krebs será transformado a través de la cadena de transporte de electrones en energía en forma de ATP.
El ciclo de Krebs se hace dentro de la matriz mitocondrial.
El primer paso es la obtención de Acetil-CoA. El piruvato tiene tres átomos de carbono y el acetil-Coa solo dos, por eso se tiene que descarboxilar. La enzima que cataliza la reacción es un complejo multienzimático llamado piruvato deshidrogenasa. Tiene tres actividades enzimáticas que lo que hacen es que los intermediarios no se vayan de la enzima para que sea más eficiente.
Es una reacción irreversible, genera poder reductor que después va a la cadena de transporte y es exergónica. Participan diferente cofactores que estudiaremos a continuación. En los eucariotas se encuentra en la mitocondria y en procariotas en el citosol. Primero se libera CO2 (descarboxilación), después se oxida para que se liberen dos electrones y de seguido se produce la unión de CoA para formar acetil-CoA.
2 El complejo piruvato deshidrogenasa es cinco veces la medida de un ribosoma, es tan grande que en microscopia electrónica se puede ver. Está formado por varias subunidades y varias enzimas. E1 tiene 24 cadenas y tiene un grupo prostético: TPP. TPP participa en descarboxilaciones. La lipoamida transfiere el grupo acetil y finalmente FAD transfiere poder reductor. En realidad participan 5 cofactores (estos tres, CoA y NAD). NAD deriva de la Vit B3, FAD deriva de la riboflavina, TPP de la vitB1 y el CoA que deriva de la vitB5.
Tiamina pirofosfato (TP) Esta coenzima participa en la descarboxilación, la volveremos a encontrar en el metabolismo de los lípidos, en la fermentación alcohólica y en la vía de las pentosas. El grupo activo es la pentosa, que ataca el carbono para romper el enlace entre el carbono carboxilo y el oxígeno cetona. Con esto libera un CO2 porque los electrones se redistribuyen para compensar la ruptura del grupo cetona. Mantiene unido el acetato que se genera y por eso se mantiene unido al complejo durante esta fase hasta que lo pasa a E2.
Lipoamida Se puede encontrar en tres formas diferentes: reducida, oxidada y unida a acetato. Esto es porque tiene dos grupos diol (Sh) que cuando están reducidos están separados. Además puede unir el acetato (tercera forma).
Está unida a E2 por una Lisina. El brazo hace que sea flexible, al unirse el acetil pasa del E1 al E3 para que no se vaya del complejo.
3 Producción de Acetil CoA Entra el piruvato en el complejo y padece la primera reacción, que es una descarboxilación. El piruvato tiene 3 átomos de carbono, se pierde uno que es precisamente el carbono carboxílico en posición 1 del piruvato. La piruvato deshidrogenasa tiene como cofactor la TPP que cataliza la descarboxilación, acaba uniendo el acetato en el centro activo de la enzima. La deficiencia en vitamina tiamina (genera TPP) provoca Beri Beri que afecta al sistema nervioso central, ya que puede entrar menos piruvato dentro del complejo, y por lo tanto se obtiene menos acetil CoA y menos energía.
Una vez se ha descarboxilado tenemos el acetil que pasa a la E2, formada por un brazo lipoil unido a la enzima del centro activo que tiene dos átomos de azufre que pueden estar oxidados o reducidos. Cuando se reducen adquieren un H cada uno. El brazo lo que hace es coger el sustrato desde el centro activo de la E1 hasta el centro activo de E3. Para ello se reduce (adquiere H) porque es cuando el sulfidril es capaz de unir el acetato, por lo que acetato pierde protones del OH y se convierte en un grupo cetona (el acetato se oxida). En el momento en el que el brazo une el acetil tiene lugar una reacción que permite la entrada de CoA y su unión. La entrada de CoA permite que se rompa el enlace entre el acetil y el brazo y que se una el acetil al CoA por enlace tioéster, 4 formándose acetil-CoA.
Necesitamos regenerar la lipolisina (lipoamida) que está reducida por acción del poder reductor que se ha obtenido por el OH del acetato cuando este se oxida. El brazo tiene que oxidarse para poder volver a captar acetil; la lipolisina tiene que ser capaz de captar el poder reductor del acetil (H) para poder unirse a la molécula, si estuviese ya reducido no podría unirlo. El brazo mueve el acetil a medida que lo oxida (le quita H).
El brazo de lipolisina se coloca enzima del E3 y es FAD el que adquiere el poder reductor. Así la lipolisina se oxida y FAD se reduce. Después tenemos que pasar el poder reductor del FAD al NAD para que salga reducido del complejo y que FAD (que en este caso actúa como cofactor, no como poder reductor) pueda volver a regenerar otro brazo de lipolisina.
En resumen, la enzima piruvato deshidrogenasa cataliza 5 reacciones. Además canaliza el sustrato, los intermediarios de los múltiples pasos no dejan nunca el complejo enzimático y la concentración de sustrato es muy elevada, lo que aumenta la velocidad de las reacciones. Es como un tubo que hace que no se escape para que no sea captado por otras enzimas. Evita que el grupo acetil activado sea captado por otras enzimas de otras vías metabólicas. Las reacciones del complejo PDH:     Descarboxilan el piruvato Activan el acetato Generan poder reducto Impiden el retorno del acetato a piruvato 5 ...