Biologia

El ciclo de Kreb
es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas se realiza en la mitocondria. En las procariotas, se realiza en el citoplasma, específicamente en el citosol.
En organismos aeróbicos, el ciclo de kreb es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación deglúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, 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, este ciclo 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 víascatabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), 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.
Este ciclo también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello seconsidera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.
Fosforilación oxidativa
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Esquema actual del sistema mitocondrial de la fosforilación oxidativa. Los equivalentes reducidos que se generan en el metabolismo (NADH, FADH2) son oxidados por la cadena de transporte de electrones. La energía libre generada en esta reacción se emplea parabombear protones (puntos rojos) desde la matriz mitocondrial hasta el interior de las crestas mitocondriales, para dar lugar a la fuerza protón-motriz. Cuando éste se disipa a través del retorno a la matriz de los protones a través de la ATP sintasa, la energía almacenada se emplea para fosforilar el ADP con un grupo fosfato para formar ATP.
El modelo actual cubre algunos problemas suscitados por elanterior. En primer lugar, todos los componentes activos de la cadena de transporte de electrones se encuentran exclusivamente en las crestas mitocondriales y formando supercomplejos, en la imagen representado por el supercomplejo I1III2IV1. Esto permite canalizar de unos complejos a otros las moléculas de transferencia de electrones. Previamente se pensaba que difundían libremente. En segundolugar, la diferencia de pH, uno de los componentes de la fuerza protón-motriz junto con el potencial de membrana (ΔΨ) es de tan sólo 0,55 unidades, equivalente a 32 mV, insuficiente para impulsar la fosforilación. Sin embargo, existen circunstancias locales que aumentan este pH en un factor de 2 unidades. En primer lugar, la ATP sintasa forma dímeros y filas que comban y dan forma a la crestamitocondrial, haciendo que el espacio interno tenga tan sólo 20 ± 4 nm. El espacio entre la membrana interna y externa es menor, de 12 ± 2,5 nm, pero cuenta con poros lo suficientemente grandes como para estar en equilibrio con el citoplasma. Los protones se concentran gracias al "efecto superficie" y al rápido flujo desde las fuentes de protones a los sumideros.
La fosforilación oxidativa es un procesometabólico que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosín trifosfato (ATP). Se le llama así para distinguirla de otras rutas que producen ATP con menor rendimiento, llamadas "a nivel de sustrato". Se calcula que hasta el 90% de la energía celular en forma de ATP es producida de esta forma.1
Consta de dos etapas: en la primera, la energía libre generada mediantereacciones químicas redox en varios complejos multiproteicos -conocidos en su conjunto como cadena de transporte de electrones- se emplea para producir, por diversos procedimientos como bombeo, ciclos quinona/quinol o bucles redox, un gradiente electroquímico de protones a través de una membrana asociada en un proceso llamado quimiosmosis. La cadena respiratoria está formada por tres complejos...