El ciclo del TCA es la etapa final del catabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas, durante la cual el residuo acetilo de dos carbonos se descompone en 2 moléculas de dióxido de carbono.
1. La reacción inicial es la condensación de acetilo y una molécula de oxalacetato para formar ácido cítrico (citrato).
Enzima: citrato sintasa. La velocidad de la reacción depende de la cantidad de oxalacetato, que es a la vez sustrato y activador alostérico de la citrato sintasa.
2. Conversión de ácido cítrico en ácido isocítrico (citrato en isocitrato). La reacción se desarrolla en dos etapas con la formación de un producto intermedio, el ácido cis-aconítico.
Enzima: aconitasa. En condiciones celulares, el equilibrio en el sistema de estas dos reacciones se desplaza hacia la formación de isocitrato, debido a su pérdida constante en la reacción posterior.
3. Oxidación (deshidrogenación) del ácido isocítrico (isocitrato). Esta es la primera reacción de deshidrogenación en el ciclo del TCA y sirve como fuente potencial de energía. Durante esta reacción, se elimina la primera molécula de dióxido de carbono.
Enzima : isocitrato deshidrogenasa. Contiene NAD+ como coenzima. Esta es la principal enzima reguladora del ciclo, sus efectores: activador - NAD +, inhibidor - NADH.
Dado que los productos intermedios iniciales del proceso en estudio son ácidos tricarboxílicos, se denomina ciclo del ácido tricarboxílico y, según el investigador, ciclo de Krebs.
4. Descarboxilación oxidativa del ácido a-cetoglutárico. Esta es la segunda reacción de deshidrogenación en el ciclo del TCA y la segunda reacción acompañada por la formación del producto final: CO 2. El equilibrio en esta reacción está tan desplazado hacia la derecha que puede considerarse fisiológicamente irreversible.
Enzima: complejo multienzimático a- cetoglutarato deshidrogenasa. El complejo incluye 3 enzimas:
1. a-cetoglutarato descarboxilasa
2. transacilasa
3. dihidrolipoil deshidrogenasa
El complejo incluye 5 coenzimas: TDP, ácido lipoico, NS-CoA, FAD, NAD +.
5. Reacción de fosforilación del sustrato III.
Esta reacción está asociada con la formación de ATP.
Enzima: succinato tioquinasa.
Fosforilación del sustrato Este es un método para sintetizar ATP o GTP utilizando la energía de moléculas de alta energía. La función biológica del proceso es la rápida producción de ATP en la célula sin consumo de oxígeno.
6. Oxidación del ácido succínico (succinato). 3ª reacción de deshidrogenación.
Enzima:succinato deshidrogenasa. Contiene FAD como coenzima. Esta es la única enzima del ciclo del TCA que no se encuentra en la parte soluble de la matriz, sino que está asociada con la membrana mitocondrial interna. El ácido malónico, un análogo estructural del ácido succínico, se puede utilizar como inhibidor competitivo de esta enzima.
7. Formación de ácido málico (malato)
Enzima: fumarasa. Esta enzima tiene especificidad estereoquímica y es capaz de añadir agua en el doble enlace sólo en la conformación trans.
8. Oxidación del ácido málico (malato) – 4ª reacción de deshidrogenación.
Enzima: malato deshidrogenasa. Contiene NAD+ como coenzima.
El oxaloacetato formado durante las reacciones es también el sustrato inicial, lo que hace que el proceso sea cíclico.
Papel biológico del ciclo de Krebs. :
El ciclo del TCA es la vía metabólica central asociada con la transformación de todas las demás clases de biomoléculas. Realiza dos funciones principales.
1. función energética. El ciclo del TCA es el principal proveedor de hidrógenos en la composición de NADH y FADH 2 a la cadena respiratoria. Posteriormente, los e contenidos en estos hidrógenos se transfieren con la participación de enzimas de la cadena respiratoria al oxígeno con la formación del producto de oxidación final: el agua, y la energía liberada en este caso se utiliza para la síntesis de ATP. El ciclo del TCA es un proceso aeróbico que requiere la participación constante de oxígeno. En ausencia de oxígeno, se produce la acumulación de formas reducidas de NADH y FADH y, como resultado, se inhibe las reacciones de deshidrogenación del ciclo del TCA.
Además, durante las reacciones del ciclo TCA, se forma 1 mol de GTP en la reacción de fosforilación del sustrato.
2. Función anfibólica.
Bajo Función anfibólica del ciclo de Krebs. Comprender el uso de intermediarios (productos intermedios) del ciclo para la síntesis de otras moléculas. Por ejemplo, la succinil-CoA es el compuesto de partida en la síntesis del hemo; a-cetoglutarato – aminoácidos (glutamato, glutamina, prolina, histidina).
El uso de productos intermedios del ciclo de Krebs para procesos sintéticos conduce a una disminución del nivel de oxaloacetato en las mitocondrias, inhibición del ciclo y alteración del metabolismo energético. Para evitar que esto suceda, se producen reacciones en las mitocondrias que reponen la reserva de oxaloacetato.
Las reacciones que reponen el suministro de oxalacetato en las mitocondrias se denominan anaplerótico.
1. Carboxilación de piruvato:
Enzima:piruvato carboxilasa
2. Transaminación del ácido aspártico:
Aspartato + a-KG oxaloacetato + glutamato
Enzima: aspartato aminotransferasa.
Regulación del ciclo de Krebs.
La regulación se realiza a través de dos mecanismos:
1. Fosforilación-desfosforilación. Con un alto nivel de ATP en las mitocondrias, se produce la fosforilación de la primera enzima: citrato sintasa y la velocidad de reacción del ciclo de Krebsya disminuye. Con una disminución de ATP y la acumulación de ADP, la enzima se desfosforila y aumenta su actividad.
2. Regulación alostérica. Este mecanismo se utiliza para regular dos enzimas.
Citrato sintasa activado por oxaloacetato.
Isocitrato deshidrogenasa(principal enzima reguladora) es activada por NAD+ e inhibida por NADH 2
a-cetoglutarato deshidrogenasa inhibido por el producto de reacción: succinil-CoA.
ciclo del ácido tricarboxílico (CTK) o ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs – el camino de las transformaciones oxidativas de los ácidos di y tricarboxílicos formados como productos intermedios durante la descomposición y síntesis de proteínas, grasas y carbohidratos.
El ciclo del ácido tricarboxílico está presente en las células de todos los organismos: plantas, animales y microorganismos.
Este ciclo es base del metabolismo y ejecuta dos importante funciones:
- suministrando energía al cuerpo ;
- Integración de todas las rutas metabólicas principales, tanto catabólicas (biodegradación) como anabólicas (biosíntesis). .
Déjame recordarte que las reacciones de los aeróbicos. glucólisis localizado en citoplasma células y conducen a la formación piruvato (PVK).
!!! Subsecuente transformaciones piruvato fluir hacia matriz mitocondrial.
En la matriz, el piruvato se convierte en acetil-CoA – compuesto de alta energía. La reacción es catalizada por una enzima. Piruvato descarboxilasa dependiente de NAD:
Forma restaurada NADH∙H + , formado como resultado de esta reacción entra cadena respiratoria y genera 6 moléculas de ATP(calculado por 1 molécula de glucosa).
!!! El ciclo del TCA es una secuencia de ocho reacciones que ocurren en la matriz. mitocondrias (Arroz. 9.6):
Arroz. 9.6. Esquema del ciclo del ácido tricarboxílico.
1) irreversibles reacción condensación acetil-CoA con oxalacético ácido (oxalacetato), catalizado por una enzima citrato sintetasa, con educación ácido cítrico (citrato ).
2) reversibles reacción isomerización ácido cítrico (citrato ) V. ácido isocítrico (isocitrato ), durante el cual ocurre transferencia de un grupo hidroxi a otro átomo de carbono, catalizada por la enzima aconitasa .
La reacción llega a través de la educación. producto intermedio
ácido cis-acanítico (cis-aconitato
).
3) irreversibles reacción descarboxilación oxidativa ácido isocítrico
(isocitrato
): grupo hidroxi ácido isocítrico se oxida a un grupo carbonilo usando la forma oxidada NA +
y al mismo tiempo Se elimina el grupo carboxilo.
posición β con educación ácido α-cetoglutárico
(α-cetoglutarato
). El producto intermedio de esta reacción. ácido oxalosuccínico
(oxalosuccinato
).
Esta es la primera reacción del ciclo, en la que la forma oxidada de la coenzima NAD+ se reduce a NADH∙H+, la enzima isocitrato deshidrogenasa.
Forma restaurada NADH∙H entra cadena respiratoria, allí se oxida a NA +, lo que conduce a la formación 2 moléculas atp .
4) reversibles reacción descarboxilación oxidativa
ácido α-cetoglutárico
antes macroérgico conexiones succinil-CoA
. La reacción es catalizada por una enzima. Complejo 2-oxoglutarato deshidrogenasa.
5) Reacción es la única reacción del ciclo; catalizado por enzima succinil-CoA sintetasa. En esta reacción succinil-CoA protagonizada difosfato de guanodina (GDF ) Y fosfato inorgánico (H3PO4 ) se convierte en ácido succínico (succinar ).
!!! Al mismo tiempo, se produce la síntesis del compuesto de alta energía GTP. debido a conexión macroérgica enlace tioéter succinil-CoA.
6) Reacción deshidrogenación ácido succínico (succinar ) con educación ácido fumárico (fumarato).
La reacción es catalizada por una enzima compleja. succinato deshidrogenasa, en cuya molécula la coenzima MODA + unido covalentemente, sino por la parte proteica de la enzima. forma oxidada MODA + como resultado de la reacción se reduce a MODA∙N 2.
Forma restaurada MODA∙N 2 entra cadena respiratoria, allí se regenera a la forma oxidada. MODA +, lo que conduce a la formación dos moléculas ATP.
7) Reacción hidratación ácido fumárico (fumarato ) antes ácido málico (malato fumarasa.
8) Reacción deshidrogenación ácido málico antes ácido oxaloacético (oxaloacetato ). La reacción es catalizada por una enzima. Malato deshidrogenasa dependiente de NAD+.
Como resultado de la reacción, la forma oxidada. NAD se restablece a la forma restaurada NADH∙H +.
Forma restaurada NADH∙H entra cadena respiratoria, allí se oxida a NA +, lo que conduce a la formación 2 moléculas de ATP.
Ecuación resumen El CTC se puede escribir de la siguiente manera:
Acetil-CoA + 3NAD + + FAD + + PIB + H 3 PO 4 =
2CO2 + H2O + HS-CoA + 3NADH∙H + FAD∙H2 + GTP
Como se puede observar en el diagrama de la ecuación total del TTC en este proceso se restablece lo siguiente:
Tres moleculas NADH∙H(reacciones 3, 4, 8);
una molécula MODA∙N 2(reacción 6).
Durante la oxidación aeróbica, a partir de estas moléculas en la cadena de transporte de electrones en el proceso de fosforilación oxidativa, se forma lo siguiente durante la oxidación:
- uno moléculas NADH∙H – 3 moléculas atp ;
- uno moléculas MODA∙N 2 – 2 moléculas atp.
- uno molécula GTF formado en la reacción fosforilación del sustrato (reacción 5).
Todo ello equivaldrá a: 9 (3x3) atp + 2 atp + 1 atp (GTF ) = 12 atp . Por eso, balance de energía oxidación acetil-CoA (2 moléculas piruvato de glucólisis aeróbica) V. CTK asciende a 24 moléculas atp .
!!! oxidación completa glucosa :
8 moléculas atp
glucólisis + 6 moléculas atp
descarboxilación oxidativa del piruvato cetil-CoA
+ 24 moléculas atp
CTK =
38 moléculas atp
por molécula de glucosa.
El ciclo del ácido tricarboxílico fue descubierto en 1937 por G. Krebs. En este sentido, se le denominó “ciclo de Krebs”. Este proceso es la vía central del metabolismo. Ocurre en las células de organismos en diferentes etapas de desarrollo evolutivo (microorganismos, plantas, animales).
El sustrato inicial del ciclo del ácido tricarboxílico es la acetil coenzima A. Este metabolito es la forma activa del ácido acético. El ácido acético actúa como un producto de degradación intermedio común de casi todas las sustancias orgánicas contenidas en las células de los organismos vivos. Esto se debe a que las moléculas orgánicas son compuestos de carbono que naturalmente pueden descomponerse en unidades de ácido acético de dos carbonos.
El ácido acético libre tiene una reactividad relativamente débil. Sus transformaciones se producen en condiciones bastante duras, poco realistas en una célula viva. Por lo tanto, el ácido acético se activa en las células combinándolo con la coenzima A. Como resultado, se forma una forma metabólicamente activa de ácido acético: la acetilcoenzima A.
La coenzima A es un compuesto de bajo peso molecular que consta de fosfoadenosina, un residuo de ácido pantoténico (vitamina B3) y tioetanolamina. El residuo de ácido acético se añade al grupo sulfhidrilo de tioetanolamina. En este caso, se forma un tioéter: acetil-coenzima A, que es el sustrato inicial del ciclo de Krebs.
Acetil coenzima A
En la figura se muestra un diagrama de la transformación de productos intermedios en el ciclo de Krebs. 67. El proceso comienza con la condensación de acetil coenzima A con oxalacetato (ácido oxalacético, OCA), lo que da como resultado la formación de ácido cítrico (citrato). La reacción es catalizada por la enzima citrato sintasa.
Figura 67 – Esquema de transformación de productos intermedios en el ciclo.
ácidos tricarboxílicos
Además, bajo la acción de la enzima aconitasa, el ácido cítrico se convierte en ácido isocítrico. El ácido isocítrico sufre procesos de oxidación y descarboxilación. En esta reacción, catalizada por la enzima isocitrato deshidrogenasa dependiente de NAD, los productos son dióxido de carbono, NAD reducido y ácido a-cetoglutárico, que luego participa en el proceso de descarboxilación oxidativa (Fig. 68).
Figura 68 – Formación de ácido a-cetoglutárico en el ciclo de Krebs
El proceso de descarboxilación oxidativa del alfa-cetoglutarato está catalizado por las enzimas del complejo multienzimático alfa-cetoglutarato deshidrogenasa. Este complejo consta de tres enzimas diferentes. Requiere coenzimas para funcionar. Las coenzimas del complejo a-ceto-glutarato deshidrogenasa incluyen las siguientes vitaminas solubles en agua:
· vitamina B 1 (tiamina) – pirofosfato de tiamina;
· vitamina B 2 (riboflavina) – FAD;
· vitamina B 3 (ácido pantoténico) – coenzima A;
· vitamina B 5 (nicotinamida) – NAD;
· sustancia parecida a una vitamina – ácido lipoico.
Esquemáticamente, el proceso de descarboxilación oxidativa del ácido a-ceto-glutárico se puede representar como la siguiente ecuación de reacción de equilibrio:
El producto de este proceso es un tioéster del residuo de ácido succínico (succinato) con coenzima A - succinil-coenzima A. El enlace tioéster de la succinil-coenzima A es macroérgico.
La siguiente reacción del ciclo de Krebs es el proceso de fosforilación del sustrato. En él, el enlace tioéster de la succinil-coenzima A se hidroliza bajo la acción de la enzima succinil-CoA sintetasa con la formación de ácido succínico (succinato) y coenzima A libre. Este proceso va acompañado de la liberación de energía, que es inmediatamente Se utiliza para la fosforilación de HDP, lo que da como resultado la formación de una molécula de fosfato GTP de alta energía. Fosforilación de sustratos en el ciclo de Krebs:
donde Fn es ácido ortofosfórico.
El GTP formado durante la fosforilación oxidativa se puede utilizar como fuente de energía en diversas reacciones dependientes de energía (en el proceso de biosíntesis de proteínas, activación de ácidos grasos, etc.). Además, el GTP se puede utilizar para generar ATP en la reacción de la nucleósido difosfato quinasa.
El producto de la reacción de la succinil-CoA sintetasa, el succinato, se oxida aún más con la participación de la enzima succinato deshidrogenasa. Esta enzima es una flavin deshidrogenasa, que contiene la molécula FAD como coenzima (grupo protésico). Como resultado de la reacción, el ácido succínico se oxida a ácido fumárico. Al mismo tiempo, se restaura FAD.
donde E es el grupo protésico FAD asociado a la cadena polipeptídica de la enzima.
El ácido fumárico formado en la reacción de la succinato deshidrogenasa, bajo la acción de la enzima fumarasa (Fig.69), une una molécula de agua y se convierte en ácido málico, que luego se oxida en la reacción de malato deshidrogenasa en ácido oxaloacético (oxalacetato). Este último se puede utilizar nuevamente en la reacción de la citrato sintasa para la síntesis de ácido cítrico (Fig. 67). Debido a esto, las transformaciones en el ciclo de Krebs son de naturaleza cíclica.
Figura 69 – Metabolismo del ácido málico en el ciclo de Krebs
La ecuación de equilibrio del ciclo de Krebs se puede presentar como:
Muestra que en el ciclo hay oxidación completa del radical acetilo del residuo de acetil-coenzima A a dos moléculas de CO 2. Este proceso va acompañado de la formación de tres moléculas de NAD reducido, una molécula de FAD reducido y una molécula de fosfato de alta energía: GTP.
El ciclo de Krebs ocurre en la matriz mitocondrial. Esto se debe a que aquí es donde se encuentran la mayoría de sus enzimas. Y sólo una enzima, la succinato deshidrogenasa, está integrada en la membrana mitocondrial interna. Las enzimas individuales del ciclo del ácido tricarboxílico se combinan en un complejo multienzimático funcional (metabolón) asociado con la superficie interna de la membrana mitocondrial interna. Al combinar enzimas en un metabolón, la eficiencia del funcionamiento de esta vía metabólica aumenta significativamente y aparecen oportunidades adicionales para su regulación fina.
Las características de la regulación del ciclo del ácido tricarboxílico están determinadas en gran medida por su importancia. Este proceso realiza las siguientes funciones:
1) energía. El ciclo de Krebs es la fuente más poderosa de sustratos (coenzimas reducidas - NAD y FAD) para la respiración de los tejidos. Además, la energía se almacena en forma de fosfato de alta energía: GTP;
2) el plastico. Los productos intermedios del ciclo de Krebs son precursores de la síntesis de diversas clases de sustancias orgánicas: aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos, etc.
Así, el ciclo de Krebs cumple una doble función: por un lado, es una vía general de catabolismo, desempeñando un papel central en el suministro de energía de la célula, y por otro, proporciona sustratos a los procesos biosintéticos. Estos procesos metabólicos se denominan anfibólicos. El ciclo de Krebs es un ciclo anfibólico típico.
La regulación de los procesos metabólicos en la célula está estrechamente relacionada con la existencia de enzimas "clave". Las enzimas clave en el proceso son las que determinan su velocidad. Normalmente, una de las enzimas "clave" de un proceso es la enzima que cataliza su reacción inicial.
Las enzimas "clave" se caracterizan por las siguientes características. Estas enzimas
· catalizar reacciones irreversibles;
· tener la menor actividad en comparación con otras enzimas involucradas en el proceso;
·son enzimas alostéricas.
Las enzimas clave del ciclo de Krebs son la citrato sintasa y la isocitrato deshidrogenasa. Al igual que las enzimas clave en otras vías metabólicas, su actividad está regulada por retroalimentación negativa: disminuye a medida que aumenta la concentración de intermediarios del ciclo de Krebs en las mitocondrias. Así, el ácido cítrico y la succinil-coenzima A actúan como inhibidores de la citrato sintasa y el NAD reducido actúa como isocitrato deshidrogenasa.
El ADP es un activador de la isocitrato deshidrogenasa. En condiciones de mayor necesidad celular de ATP como fuente de energía, cuando aumenta el contenido de productos de degradación (ADP), surgen requisitos previos para aumentar la tasa de transformaciones redox en el ciclo de Krebs y, en consecuencia, aumentar el nivel de su suministro de energía. .
En los años 30 del siglo XX, el científico alemán Hans Krebs, junto con su alumno, estudió la circulación de la urea. Durante la Segunda Guerra Mundial, Krebs se mudó a Inglaterra, donde llegó a la conclusión de que ciertos ácidos catalizan procesos en nuestro cuerpo. Por este descubrimiento recibió el Premio Nobel.
Como sabes, el potencial energético del cuerpo depende de la glucosa contenida en nuestra sangre. Además, las células del cuerpo humano contienen mitocondrias, que ayudan a procesar la glucosa para convertirla en energía. Después de algunas transformaciones, la glucosa se convierte en una sustancia llamada trifosfato de adenosina (ATP), la principal fuente de energía de las células. Su estructura es tal que puede incorporarse a una proteína, y este compuesto proporcionará energía a todos los sistemas de órganos humanos. La glucosa no puede convertirse directamente en ATP, por lo que se utilizan mecanismos complejos para obtener el resultado deseado. Este es el ciclo de Krebs.
En términos muy simples, el ciclo de Krebs es una cadena de reacciones químicas que ocurren en cada célula de nuestro cuerpo, al cual se le llama ciclo porque continúa de manera continua. El resultado final de este ciclo de reacciones es la producción de trifosfato de adenosina, una sustancia que representa la base energética del funcionamiento del organismo. Este ciclo también se llama respiración celular, ya que la mayoría de sus etapas ocurren con la participación de oxígeno. Además, se distingue la función más importante del ciclo de Krebs: el plástico (construcción), ya que durante el ciclo se producen elementos importantes para la vida: carbohidratos, aminoácidos, etc.
Para implementar todo lo anterior, es necesario disponer de más de cien elementos diferentes, incluidas las vitaminas. Si al menos uno de ellos está ausente o deficiente, el ciclo no será lo suficientemente eficiente, lo que provocará trastornos metabólicos en todo el cuerpo humano.
Etapas del ciclo de Krebs
- El primer paso es la división de las moléculas de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico. El ácido pirúvico desempeña una importante función metabólica; la función hepática depende directamente de su acción. Se ha comprobado que este compuesto se encuentra en algunas frutas, bayas e incluso en la miel; se utiliza con éxito en cosmetología como una forma de combatir las células epiteliales muertas (gommage). Además, como resultado de la reacción, se puede formar lactato (ácido láctico), que se encuentra en los músculos estriados, la sangre (más precisamente, en los glóbulos rojos) y el cerebro humano. Un elemento importante en el funcionamiento del corazón y del sistema nervioso. Se produce una reacción de descarboxilación, es decir, la escisión del grupo carboxilo (ácido) de aminoácidos, durante la cual se forma la coenzima A, que realiza la función de transportar carbono en diversos procesos metabólicos. Cuando se combina con una molécula de oxaloacetato (ácido oxálico) se obtiene citrato, que aparece en el intercambio de tampones, es decir, “por sí mismo” transporta sustancias útiles a nuestro organismo y ayuda a su absorción. En esta etapa, la coenzima A se libera por completo y además obtenemos una molécula de agua. Esta reacción es irreversible.
- La segunda etapa se caracteriza por la deshidrogenación (escisión de las moléculas de agua) del citrato, obteniéndose cis-aconitato (ácido aconítico), que ayuda en la formación de isocitrato. Por la concentración de esta sustancia, por ejemplo, se puede determinar la calidad de la fruta o del zumo de fruta.
- Tercera etapa. Aquí el grupo carboxilo se separa del ácido isocítrico, dando como resultado ácido cetoglutárico. El alfa-cetoglutarato participa en la mejora de la absorción de los aminoácidos de los alimentos, mejora el metabolismo y previene el estrés. También se forma NADH, una sustancia necesaria para el curso normal de los procesos oxidativos y metabólicos en las células.
- En la siguiente etapa, cuando se separa el grupo carboxilo, se forma succinil-CoA, que es un elemento esencial en la formación de sustancias anabólicas (proteínas, etc.). Se produce el proceso de hidrólisis (combinación con una molécula de agua) y se libera energía ATP.
- En etapas posteriores el ciclo comenzará a cerrarse, es decir. El succinato volverá a perder una molécula de agua, lo que la convertirá en fumarato (una sustancia que favorece la transferencia de hidrógeno a coenzimas). El agua se une al fumarato para formar malato (ácido málico), que se oxida, lo que de nuevo da lugar a la aparición de oxaloacetato. El oxalacetato, a su vez, actúa como catalizador en los procesos anteriores; sus concentraciones en las mitocondrias celulares son constantes, pero bastante bajas.
Así, podemos destacar las funciones más importantes de este ciclo:
- energía;
- anabólico (síntesis de sustancias orgánicas: aminoácidos, proteínas grasas, etc.);
- catabólico: la transformación de determinadas sustancias en catalizadores, elementos que contribuyen a la producción de energía;
- transporte, principalmente el transporte de hidrógeno implicado en la respiración celular.
Breve información histórica
Nuestro ciclo favorito es el ciclo del TCA, o el ciclo del ácido tricarboxílico: la vida en la Tierra y debajo de la Tierra y en la Tierra... Detente, en general este es el mecanismo más sorprendente: es universal, es una forma de oxidar el productos de descomposición de carbohidratos, grasas y proteínas en las células de los organismos vivos, como resultado obtenemos energía para las actividades de nuestro cuerpo.
¡Este proceso fue descubierto por el propio Hans Krebs, por lo que recibió el Premio Nobel!
Nació el 25 de agosto de 1900 en la ciudad alemana de Hildesheim. Recibió educación médica en la Universidad de Hamburgo y continuó la investigación bioquímica bajo la dirección de Otto Warburg en Berlín.
En 1930, junto con su alumno, descubrió el proceso de neutralización del amoníaco en el cuerpo, que estaba presente en muchos representantes del mundo viviente, incluidos los humanos. Este ciclo es el ciclo de la urea, que también se conoce como ciclo de Krebs n.° 1.
Cuando Hitler llegó al poder, Hans emigró a Gran Bretaña, donde continúa estudiando ciencias en las universidades de Cambridge y Sheffield. Desarrollando la investigación del bioquímico húngaro Albert Szent-Györgyi, obtuvo una idea y creó el ciclo de Krebs número 2 más famoso, o en otras palabras, el “ciclo Szent-Györgyö – Krebs” - 1937.
Los resultados de la investigación se envían a la revista Nature, que se niega a publicar el artículo. Luego el texto vuela a la revista "Enzymologia" de Holanda. Krebs recibió el Premio Nobel en 1953 en fisiología o medicina.
El descubrimiento fue sorprendente: en 1935 Szent-Györgyi descubrió que los ácidos succínico, oxaloacético, fumárico y málico (los cuatro ácidos son componentes químicos naturales de las células animales) mejoran el proceso de oxidación en el músculo pectoral de la paloma. Que quedó destrozado.
Es en él donde los procesos metabólicos ocurren a la mayor velocidad.
F. Knoop y K. Martius en 1937 descubrieron que el ácido cítrico se convierte en ácido isocítrico a través de un producto intermedio, el ácido cis - aconítico. Además, el ácido isocítrico podría convertirse en ácido a-cetoglutárico y éste en ácido succínico.
Krebs notó el efecto de los ácidos en la absorción de O2 por el músculo pectoral de una paloma e identificó un efecto activador sobre la oxidación del PVC y la formación de acetil-coenzima A. Además, los procesos en el músculo fueron inhibidos por el ácido malónico. , que es similar al ácido succínico y podría inhibir competitivamente enzimas cuyo sustrato es el ácido succínico.
Cuando Krebs añadió ácido malónico al medio de reacción, comenzó la acumulación de ácidos a-cetoglutárico, cítrico y succínico. Por tanto, está claro que la acción combinada de los ácidos a-cetoglutárico y cítrico conduce a la formación de ácido succínico.
Hans examinó más de otras 20 sustancias, pero no afectaron la oxidación. Comparando los datos obtenidos, Krebs recibió un ciclo. Al principio, el investigador no podía decir con certeza si el proceso comenzaba con ácido cítrico o isocítrico, por lo que lo llamó "ciclo del ácido tricarboxílico".
Ahora sabemos que el primero es el ácido cítrico, por lo que el nombre correcto es ciclo del citrato o ciclo del ácido cítrico.
En los eucariotas, las reacciones del ciclo de los TCA ocurren en las mitocondrias, mientras que todas las enzimas para la catálisis, excepto 1, están contenidas en estado libre en la matriz mitocondrial, la excepción es la succinato deshidrogenasa, que se localiza en la membrana interna de la mitocondria y está incrustada en; la bicapa lipídica. En los procariotas, las reacciones del ciclo ocurren en el citoplasma.
Conozcamos a los participantes del ciclo:
1) Acetil Coenzima A:- grupo acetilo
- coenzima A - Coenzima A:
2) PIKE – Oxalacetato - Ácido oxaloacético:
Parece constar de dos partes: ácido oxálico y acético.
3-4) Ácidos cítrico e isocítrico:
5) ácido a-cetoglutárico:
6) Succinil-Coenzima A:
7) Ácido succínico:
8) Ácido fumárico:
9) ácido málico:
¿Cómo ocurren las reacciones? En general, todos estamos acostumbrados a la apariencia del anillo, que se muestra a continuación en la imagen. A continuación se describe todo paso a paso:
1. Condensación de Acetil Coenzima A y Ácido Oxaloacético ➙ ácido cítrico.
La transformación de la acetil coenzima A comienza con la condensación con ácido oxalacético, lo que da como resultado la formación de ácido cítrico.
La reacción no requiere el consumo de ATP, ya que la energía para este proceso se obtiene como resultado de la hidrólisis del enlace tioéter con acetil coenzima A, que es de alta energía:
2. El ácido cítrico pasa a través del ácido cis-aconítico al ácido isocítrico.
Se produce la isomerización del ácido cítrico en ácido isocítrico. La enzima de conversión, la aconitasa, primero deshidrata el ácido cítrico para formar ácido cis-aconítico y luego conecta el agua con el doble enlace del metabolito, formando ácido isocítrico:
3. El ácido isocítrico se deshidrogena para formar ácido α-cetoglutárico y CO2.
El ácido isocítrico es oxidado por una deshidrogenasa específica, cuya coenzima es NAD.
Simultáneamente con la oxidación, se produce la descarboxilación del ácido isocítrico. Como resultado de las transformaciones, se forma ácido α-cetoglutárico.
4. El ácido alfa-cetoglutárico se deshidrogena mediante ➙ succinil-coenzima A y CO2.
La siguiente etapa es la descarboxilación oxidativa del ácido α-cetoglutárico.
Catalizado por el complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa, que es similar en mecanismo, estructura y acción al complejo piruvato deshidrogenasa. Como resultado, se forma succinil-CoA.
5. Succinil coenzima A ➙ ácido succínico.
La succinil-CoA se hidroliza para liberar ácido succínico y la energía liberada se almacena mediante la formación de trifosfato de guanosina. Esta etapa es la única del ciclo en la que se libera energía directamente.
6. El ácido succínico es deshidrogenado ➙ ácido fumárico.
La deshidrogenación del ácido succínico es acelerada por la succinato deshidrogenasa, su coenzima es FAD.
7. Se hidrata el ácido fumárico ➙ ácido málico.
El ácido fumárico, que se forma por deshidrogenación del ácido succínico, se hidrata y se forma ácido málico.
8. El ácido málico se deshidrogena ➙ Ácido oxálico-acético: el ciclo se cierra.
El proceso final es la deshidrogenación del ácido málico, catalizada por la malato deshidrogenasa;
El resultado de la etapa es el metabolito con el que comienza el ciclo del ácido tricarboxílico: el ácido oxálico-acético.
En la reacción 1 del siguiente ciclo entrará otra cantidad de Acetil Coenzima A.
¿Cómo recordar este ciclo? ¡Justo!
1) Una expresión muy figurativa:Una piña entera y un trozo de soufflé es en realidad mi almuerzo de hoy, que corresponde a - citrato, cis-aconitato, isocitrato, (alfa-)cetoglutarato, succinil-CoA, succinato, fumarato, malato, oxaloacetato.
2) Otro poema largo:
PIKE comió acetato, resulta citrato,
A través del cisaconitato se convertirá en isocitrato.
Habiendo cedido hidrógeno al NAD, pierde CO2,
El alfa-cetoglutarato está muy contento con esto.
Se acerca la oxidación: el NAD ha robado hidrógeno,
TDP, la coenzima A toma CO2.
Y la energía apenas apareció en el succinilo,
Inmediatamente nació el ATP y lo que quedó fue el succinado.
Ahora llegó al FAD: necesita hidrógeno,
El fumarato bebió del agua y se convirtió en malato.
Luego NAD llegó al malato, adquirió hidrógeno,
El PIKE apareció de nuevo y se escondió silenciosamente.
3) El poema original - en resumen:
LUCIO ACETIL LIMONIL,
Pero el caballo tenía miedo de Narciso,
El esta encima de el ISOLIMON
ALFA - CETOGLUTARASADO.
SUCCINALIZADO CON COENZIMA,
ÁMBAR FUMAROVO,
Guardé algunas MANZANAS para el invierno,
Se convirtió de nuevo en PIKE.
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