Principios de Bioquímica / Ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico
Citrato sintéticoeditar
La enzima citrato sintasa (C. E. 2.3.3.1 ) existe en casi todas las células vivas y se erige como una enzima aceleradora en el primer paso del Ciclo del Ácido Cítrico (o Ciclo de Krebs). La citrato sintasa está localizada dentro de las células eucariotas en la matriz mitocondrial, pero está codificada por ADN nuclear en lugar de mitocondrial. Se sintetiza utilizando ribosomas citoplásmicos, y luego se transporta a la matriz mitocondrial. La citrato sintasa se usa comúnmente como marcador enzimático cuantitativo para la presencia de mitocondrias intactas.La citrato sintasa cataliza la reacción de condensación del residuo de acetato de dos carbonos de la acetil coenzima A y una molécula de oxaloacetato de cuatro carbonos para formar el citrato de seis carbonos.El oxaloacetato se regenerará después de completar una ronda del ciclo de Krebs.
-
Oxaloacetic ácido
-
el ácido Cítrico
la acetil-CoA + oxalacetato + H2O → citrate + CoA-SH
Oxaloacetato es el primer sustrato se unen a la enzima. Esto induce a la enzima a cambiar su conformación, y crea un sitio de unión para el acetil-CoA. Solo cuando este citroil-CoA se haya formado, otro cambio conformacional causará hidrólisis de tioéster y liberará coenzima A. Esto garantiza que la energía liberada por la hendidura de enlace de tioéster impulse la condensación.
Aconitaseditar
Aconitasa (aconitato hidratasa; EC 4.2.1.3) es una enzima que cataliza la isomerización estereoespecífica de citrato a isocitrato a través de cis-aconitato en el ciclo del ácido tricarboxílico, un proceso no activo redox.
Isocitrato deshidrogenaeditar
La isocitrato deshidrogenasa (EC 1.1.1.42) y (EC 1.1.1.41), también conocida como IDH, es una enzima que participa en el ciclo del ácido cítrico. Cataliza el tercer paso del ciclo: descarboxilación oxidativa de isocitrato, produciendo alfa-cetoglutarato (α-cetoglutarato) y CO2 mientras convierte NAD+ a NADH. Este es un proceso de dos pasos, que implica la oxidación del isocitrato (un alcohol secundario) a oxalosuccinato (una cetona), seguido de la descarboxilación del grupo carboxilo beta a la cetona, formando alfa-cetoglutarato. Otra isoforma de la enzima cataliza la misma reacción, sin embargo, esta reacción no está relacionada con el ciclo del ácido cítrico, se lleva a cabo en el citosol, así como en la mitocondria y el peroxisoma y utiliza NADP+ como cofactor en lugar de NAD+.
Dentro del ciclo del ácido cítrico, el isocitrato, producido a partir de la isomerización del citrato, sufre oxidación y descarboxilación. Usando la enzima isocitrato Deshidrogenasa (IDH), el isocitrato se mantiene dentro de su sitio activo al rodear los aminoácidos de arginina, tirosina, asparagina, serina, treonina y ácido aspártico. La primera caja muestra la reacción general de la isocitrato deshidrogenasa. Los reactivos necesarios para que este mecanismo enzimático funcione son isocitrato, NAD+ / NADP+ y Mn2 + o Mg2+. Los productos de la reacción son alfa-cetoglutarato, dióxido de carbono y NADH + H + /NADPH + H+. Las moléculas de agua se utilizan para ayudar a desprotonar los oxígenos (O3) del isocitrato.La segunda caja es el Paso 1, que es la oxidación del alfa-C (C#2).La oxidación es el primer paso por el que pasa el isocitrato. En este proceso, el grupo alcohol del carbono alfa (C#2) se desprotona y los electrones fluyen hacia el alfa-C formando un grupo cetona y eliminando un hidruro del C#2 usando NAD+/NADP+ como cofactor de aceptación de electrones. La oxidación del alfa-C permite una posición en la que los electrones (en el siguiente paso) bajarán del grupo carboxilo y empujarán los electrones (haciendo que el oxígeno de doble enlace) hacia arriba en el oxígeno o agarrando un protón cercano de un aminoácido lisina cercano.La tercera caja es el Paso 2, que es la descarboxilación del oxalosuccinato. En este paso, el oxígeno del grupo carboxilo es desprotonado por un aminoácido tirosina cercano y esos electrones fluyen hacia el carbono 2. El dióxido de carbono deja el carbono beta del isocitrato como un grupo saliente con los electrones que fluyen hacia el oxígeno cetónico del alfa-C colocando una carga negativa en el oxígeno del alfa-C y formando un doble enlace insaturado alfa-beta entre los carbonos 2 y 3. El par solitario del oxígeno alfa-C recoge un protón de un aminoácido lisina cercano.El cuarto recuadro es el Paso 3, que es la saturación del doble enlace insaturado alfa-beta entre los carbonos 2 y 3. En este paso de la reacción, la lisina desprotona el oxígeno del carbono alfa y el par solitario de electrones en el oxígeno del carbono alfa desciende reformando el doble enlace cetónico y empujando el par solitario (formando el doble enlace entre el carbono alfa y beta), recogiendo un protón del aminoácido tirosina cercano. Esta reacción resulta en la formación de alfa-cetoglutarato, NADH + H+/NADPH + H+ y CO2.
α-cetoglutarato deshidrogenaeditar
El complejo oxoglutarato deshidrogenasa (OGDC) o complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa es un complejo enzimático, más conocido por su papel en el ciclo del ácido cítrico.La reacción catalizada por esta enzima en el ciclo del ácido cítrico es:
α-cetoglutarato + NAD + + CoA → Succinil COA + CO2 + NADH
Esta reacción se produce en tres pasos:descarboxilación de α-cetoglutarato,reducción de NAD+ a NADH y posterior transferencia a CoA,que forma el producto final, succinil CoA.ΔG° para esta reacción es -7.2 kcal mol-1. La energía necesaria para esta oxidación se conserva en la formación de un enlace tioéster de succinil CoA.
Succinil coenzima sintetaeditar
Succinil coenzima sintetasa (succinato tioquinasa) cataliza la formación de succinato y coenzima-A, un metabolito de 4 carbonos, a partir de succinil-CoA.La succinil-COA sintetasa cataliza un paso reversible en el ciclo del ácido cítrico, que implica la fosforilación a nivel de sustrato del PIB.
Succinato deshidrogenaeditar
Succinato deshidrogenasa o succinato-coenzima Q reductasa (SQR) o Complejo II es un complejo enzimático, unido a la membrana mitocondrial interna de las mitocondrias de mamíferos y muchas células bacterianas. Es la única enzima que participa tanto en el ciclo del ácido cítrico como en la cadena de transporte de electrones.
En el paso 8 del ciclo del ácido cítrico, SQR cataliza la oxidación de succinato a fumarato con la reducción de ubiquinona a ubiquinol. Esto ocurre en la membrana mitocondrial interna al acoplar las dos reacciones.
Fumaraseditar
La fumarasa (o fumarato hidratasa) es una enzima que cataliza la hidratación/deshidratación reversible del fumarato a S-malato. La fumarasa se presenta en dos formas: mitocondrial y citosólica. La isoenzima mitocondrial está involucrada en el Ciclo de Krebs (también conocido como Ciclo del Ácido Cítrico), y la isoenzima citosólica está involucrada en el metabolismo de aminoácidos y fumarato. La localización subcelular se establece por la presencia de una secuencia de señales en el terminal amino en la forma mitocondrial, mientras que la localización subcelular en la forma citosólica se establece por la ausencia de la secuencia de señales que se encuentra en la variedad mitocondrial.Esta enzima participa en otras dos vías metabólicas: el ciclo de carboxilación reductiva (fijación de CO2) y también en el carcinoma de células renales.
Malato deshidrogenaeditar
Malato deshidrogenasa (EC 1.1.1.37) (MDH) es una enzima en el ciclo del ácido cítrico que cataliza la conversión de malato en oxaloacetato (usando NAD+) y viceversa (esta es una reacción reversible). La malato deshidrogenasa no debe confundirse con la enzima málica, que cataliza la conversión de malato en piruvato, produciendo NADPH.La malato deshidrogenasa también participa en la gluconeogénesis, la síntesis de glucosa a partir de moléculas más pequeñas. El piruvato en las mitocondrias es actuado por la piruvato carboxilasa para formar oxaloacetato, un intermedio del ciclo del ácido cítrico. Para sacar el oxaloacetato de las mitocondrias, la malato deshidrogenasa lo reduce a malato, y luego atraviesa la membrana mitocondrial interna. Una vez en el citosol, el malato se oxida de nuevo a oxaloacetato por la malato deshidrogenasa citosólica. Por último, la fosfoenol-piruvato carboxicinasa (PEPCK) convierte el oxaloacetato en piruvato de fosfoenol.
