Carbohidratos, lípidos y proteínas en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos:
El principal alimentador en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos es el acetilo de la acetil coenzima A; sus dos carbonos se unen a un intermediario de 4 carbonos (oxalacetato) y forman uno de 6 (citrato); en una vuelta del ciclo se regenera el intermediario de 4 carbonos, listo para dar otra vuelta al ciclo si este es alimentado con mas acetilo. En una vuelta del ciclo se liberan 2CO2, 2H2O, un GTP y 4 pares de hidrógenos que entran a la cadena respiratoria. La acetil coenzima A provienen del metabolismo de los carbohidratos y los lípidos, y en menor proporción del metabolismo de las proteínas, las cuales, como aminoácidos, pueden alimentar el ciclo en sitios diferentes a los del acetilo.
Desde el punto de vista de las reacciones degradativas y de la obtención de energía, la conexión fundamental entre la glucólisis y el ciclo de krebs se establece a través de la descarboxilación oxidativa del piruvato y su conversión a CO2 y acetil coenzima A. La b oxidación de los ácidos grasos su conversión a CO2 y acetil coenzima A, incorporado al ciclo en forma directa A. Los aminoácidos glucogénicos se convierten en piruvato y este en acetil coenzima A. Otros aminoácidos se transforman en intermediarios del ciclo: el aspartato al desaminarse genera oxalacetato y el glutamanato, l – celoglutanato, única sustancia del ciclo con 5 carbonos.
Glucólisis:
Es la ruta central mediante la cual se extrae energía de los hidratos de carbono. Se trata de una ruta formada por 10 pasos, que va de la glucosa al piruvato en las células con respiración. En los microorganismos anaerobios o en las células que representan un deterioro de la respiración, el piruvato sufre reacciones de reducción, con lo que el conjunto de la ruta puede cursar sin un cambio neto del estado de oxidación. La glucólisis puede contemplarse como un proceso que transcurre en dos fases; en primer lugar, una fase de inversión de energía, en la que utiliza ATP para sintetizar un azúcar fosfato de 6 carbonos que se desdobla en dos triosa fosfatos, y en segundo lugar, una fase de generación de energía, en la que la energía de los compuestos de súper – alta energía se utiliza para impulsar la síntesis de ATP a partir de ADP. La fofofructoguinasa y la piruvatoguinasa son los dos lugares principales de control de la ruta. Gran parte del control está en relación con loas necesidades energéticas de la célula, de tal manera, que las situaciones de baja carga energética estimulan la ruta y las situaciones de baja carga energética y las situaciones de abundancia energética retardan la ruta. Las reservas de polisacáridos intracelulares en los animales se movilizan bajo una cascada metabólica bajo control hormonal, en la que el A.M.P. cíclico transmite la señal hormonal y pone en marcha sucesos que activan la degradación del glucógeno a glucosa – 1 – fosfato.
Cuando aspartato o glutamato están implicados, los cetoácidos producidos son el L – citoglutanato y el oxalacetato, respectivamente, siendo ambos intermediarios del ciclo del ácido cítrico. En consecuencia, cada uno puede entrar al ciclo para completar su catabolismo. Sin embargo, nótese que cuando el ciclo comienza en cada uno de esos puntos, el funcionamiento continuado dependerá de la disponibilidad de suficiente acetil – SCOA para formar citrato.
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Energía de la b - Oxidación::
Un análisis ideal de la bioenergética del catabolismo de los ácidos grasos requiere la suposición de que el destino de la acetil – SCoA sería entrar al ciclo del ácido cítrico, donde sería oxidada completamente a CO2. la suposición no sería irreal. En realidad ese sería el caso cuando el estado fisiológico del organismo y / o factores dietéticos determinen que los lípidos, en lugar de los carbohidratos, sean utilizados como fuente de energía principal. Recuérdese además que las enzimas del ciclo ácido cítrico están también localizadas en las mitocondrias.
Una vez dentro de la mitocondria, los compuestos acil – SCoA se degradan a través de la acción de 4 enzimas. La química de esta serie de reacciones es directa, y sigue los siguientes pasos:
Eliminación de hidrógeno (deshidrogenación) para producir una acil – SCoA a , b no saturada;
Hidratación para producir una b - hidroxiacil-SCoA;
Oxidación (deshidrogenación) para dar una b -cetoacil-SCoA;
Ruptura tiolítica para producir acetil-SCoA y un segundo acil-SCoA, acortado ahora en dos unidades de carbono; y
Recirculación de acil – SCoA acortado a través de los pasos desde (A) hasta(D)
Nótese, que aunque las etapas oxidativas (A) y (C) son catalizadas por deshidrogenasas, la primera es dependiente de PAD y la segunda de NAD+. Ambas etapas representan sitios de conservación de energía, que es finalmente utilizada en la formación de ATP. El acil-SCoA acortado podría ir luego a través de la misma secuencia de reacciones, generando una segunda unidad de acetil-SCoA y otro acil-SCoA acortado, el cual sería recirculado por otro paso. Este patrón cíclico de la b - oxidación continuaría a través de la formación del metabolismo b -ceto de cuatro carbonos, acetoacetil –
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SCoA (CH3-C-CH2-C-SCoA). La ruptura teolítica de este
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compuesto daría dos unidades de CH3-C-SCoA y, de esta manera, completaría el proceso. Como se indica, siendo estearil – ScoA el compuesto inicial, el efecto global sería la conversión completa de nueve unidades de acetil – ScoA. Todas las enzimas han sido aisladas en forma pura. Nótese las estereoespecifidadedes de las enzimas que se aplaca tanto a la formación de producto como al sustrato preferido.
