Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs

Se lleva a cabo en las crestas mitocondriales para obtener energía.

El ciclo de Krebs (de los ácidos tricarboxílicos o del ácido cítrico) es una vía metabólica presente en todas las células aerobias, es decir, las que utilizan oxígeno como aceptor final de electrones en la respiración celular. En los organismos aerobios las rutas metabólicas responsables de la degradación de los glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos convergen en el ciclo de Krebs, que a su vez aporta poder reductor a la cadena respiratoria y libera CO2.

El ciclo de Krebs es una ruta anfibólica: participa en procesos catabólicos y anabólicos. El ciclo proporciona α-cetoglutarato y oxalacetato para la síntesis de glutamato y aspartato respectivamente, entre otras moléculas fundamentales para la célula.

Visión panorámica del ciclo de Krebs

• La acetil-CoA generada por los diferentes catabolismos se condensa con el oxalacetato y genera citrato. A través de 7 reacciones de oxidación y descarboxilación se regenera oxalacetato, capaz de iniciar un nuevo ciclo. En cuatro reacciones del ciclo ocurren oxidación de intermediarios y reducción de coenzimas de cadena respiratoria: tres NAD y un FAD. Esas moléculas reducidas que integran la cadena respiratoria se reoxidan, y parte de la energía liberada se usa para fosforilar el ADP a ATP. En el ciclo propiamente dicho se produce una fosforilación a nivel de sustrato que produce un GTP, que equivale energéticamente a un ATP.

El ciclo se puede resumir en la siguiente ecuación:

Acetil-CoA + 3NAD + FAD + GDP + Pi →CoA-SH + 3 NADH.H + FADH2 + GTP + 2 CO2 En general, el ciclo consiste en la formación de citrato, una molécula de 6 átomos de carbono, mediante la reacción del acetil-CoA (2 carbonos) con oxalacetato (4 carbonos). A continuación, el citrato sufre algunas transformaciones químicas hasta llegar a formar otra vez oxalacetato (4 carbonos). La reducción del número de átomos de carbono a lo largo del ciclo ocurre porque el compuesto pierde dos grupos carboxílicos como CO2, respectivamente en el paso 4 y 5. Todos los pasos son catalizados por enzimas.

1 - La citrato sintetasa facilita la unión del oxalacetato con el resto acílico que lleva la coenzima A. Para ello se necesita adicionalmente un H2O y al final la coenzima A queda libre.

2 y 3 – La aconitasa cataliza la producción de cis-aconitato quitándo un H2O del citrato. Después incorpora un H2O al cis-aconitato para formar isocitrato.

4 – La isocitrato deshidrogenasa oxida el isocitrato (y reduce al mismo tiempo NAD+, produciendo NADH/H+). Como producto intermedio de este paso resulta oxalosuccinato (no aparece en el esquema) que se convierte en alfa-cetoglutarato mediante la descarboxilación. Resulta que el producto de este paso contiene 5 átomos de carbono en vez de 6. El grupo carboxílico se libera en forma de dióxido de carbono (CO2).

5 – El alfa-cetoglutarato se une con una coenzima A con la ayuda de la alfa-cetoglutarato-deshidrogenasa para formar succinil-CoA. En este paso se libera otro CO2, lo que deja el producto con 4 átomos de carbono. Además se genera un NADH/H+.

6 - Durante la reacción 6 que es catalizada por la succinil-CoA-sintetasa, se genera el succinato y una molécula de GTP (un compuesto rico en energía). La coenzima A queda libre otra vez para reacciones siguientes.

7 – La succinato-deshidrogenasa procede a la oxidación del succinato formando el fumarato. En la misma reacción se obtiene un FADH2, que a continuación reduce a la coenzima Q (ubiquinona), generando QH2 (ubiquinol).

8 – Sigue la hidratación del fumarato por la fumarasa y se obtiene el malato.

9 – Finalmente, la malato-deshidrogenasa permite la oxidación del malato, generando oxalacetato

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