Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs

Esquema didáctico del ciclo del ácido cítrico.
El ciclo de Krebs o 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 aeróbicas. El Ciclo de Krebs fue descubierto por el alemán Hans Adolf Krebs, quien obtuvo el Premio Nobel de Fisiologíao Medicinaen 1953, junto con Fritz Lipmann.
Este ciclo en las células se realiza en la matriz mitocondrial. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma
En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2 , liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).
Elmetabolismo 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 deacetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La terceraetapa 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 acoplamiento 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.
  
Reacciones del ciclo de Krebs
Elciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en la célula eucariota

Ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial.
El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se obtiene en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula deoxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP + 2 CO2
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 FADH2 soncoenzimas (moléculas que se unen aenzimas) 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 en su sitio. El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona (coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona la enzima.
Las reacciones son:
MoléculaEnzima
Tipo de reacción
Reactivos/
Coenzimas
Productos/
Coenzima
I. Citrato
1. Aconitasa
Deshidratación

H2O
II. cis-AconitatoNota 1
2. Aconitasa
Hidratación
H2O

III. Isocitrato
3. Isocitrato deshidrogenasa
Oxidación
NAD+
NADH + H+
IV. Oxalosuccinato
4. Isocitrato deshidrogenasa
Descarboxilación


V. α-cetoglutarato
5. α-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. Oxalacetato
10. Citrato sintasa
Condensación









Visión simplificada y rendimiento del proceso
El paso final esla oxidación del ciclo de Krebs, produciendo un oxaloacetato y dos CO2.
El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación.
A través de una serie de reacciones, el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato.
Durante estas reacciones, se substraen 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C);...