El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aerobicas. En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producirCO2, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).
El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminaciónoxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico.
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir,catabólica y anabólica al mismo tiempo.
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Reacciones del ciclo de Krebs [editar]
El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariotas.
El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se regenera en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produceen cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3 H2O ? CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP + 2 CO2 + 3 H+
Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que estaba acumulada es liberada en forma de energía química: GTP y poder reductor (electrones de alto potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2son coenzimas (moléculas que se unen a enzimas) capaces de acumular la energía en forma de poder reductor para su conversión en energía química en la fosforilación oxidativa.
El FADH2 de la succinato deshidrogenasa, al no poder desprenderse de la enzima, debe oxidarse nuevamente in situ. El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona (coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona laenzima.
Las reacciones son:
Molécula | Enzima | Tipo de reacción | Reactivos/
Coenzimas | Productos/
Coenzima |
I. Citrato | 1. Aconitasa | Deshidratación | | H2O |
II. cis-Aconitato | 2. Aconitasa | Hidratación | H2O | |
III. Isocitrato | 3. Isocitrato deshidrogenasa | Oxidación | NAD+ | NADH + H+ |
IV. Oxalosuccinato | 4. Isocitrato deshidrogenasa | Descarboxilación | | |
V.?-cetoglutarato | 5. ?-cetoglutarato
deshidrogenasa | Descarboxilación oxidativa | NAD+ +
CoA-SH | NADH + H+
+ CO2 |
VI. Succinil-CoA | 6. Succinil-CoA sintetasa | Hidrólisis | GDP
+ Pi | GTP +
CoA-SH |
VII. Succinato | 7. Succinato deshidrogenasa | Oxidación | FAD | FADH2 |
VIII. Fumarato | 8. Fumarato Hidratasa | Adición (H2O) | H2O | |
IX. L-Malato | 9. Malato deshidrogenasa | Oxidación | NAD+ | NADH +H+ |
X. Oxaloacetato | 10. Citrato sintasa | Condensación | | |
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NOTA: El cis-aconitato es un intermedio de reacción muy inestable que rápidamente se transforma en citrato, antes de comenzar la tercera reacción.
3.3. La cadena respiratoria
Los transportadores de electrones NADH y FADH2, originados fundamentalmente en el ciclo de Krebs, pero también en otros procesoscatabólicos, albergan el poder reductor que les confieren los electrones “energéticos” que transportan.
Esa energía será liberada, poco a poco, a lo largo de la cadena respiratoria que tiene lugar en las crestas y en la membrana mitocondrial interna. En dicha membrana existen tres complejos enzimáticos transportadores de electrones:
– El complejo NADH deshidrogenasa
– El complejo citocromo b-c1
– El…
