Ciclo De Krebs Para Que Sirve
El Ciclo de Krebs, también conocido como el ciclo del ácido cítrico o el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA), es una serie de reacciones químicas cruciales en todas las células aeróbicas. Sirve como la principal vía metabólica para obtener energía de las moléculas orgánicas.
Paso 1: Preparación - Formación de Acetil-CoA
Antes de que el ciclo pueda comenzar, una molécula llamada piruvato debe ser convertida en Acetil-CoA. El piruvato es el producto final de la glucólisis. La glucólisis ocurre en el citoplasma y produce dos moléculas de piruvato por cada molécula de glucosa. Esta conversión ocurre en la matriz mitocondrial.
Esta conversión es catalizada por el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa. Durante este proceso, una molécula de CO2 se libera. También se reduce una molécula de NAD+ a NADH. La Acetil-CoA es la molécula que alimenta directamente el ciclo de Krebs.
Must Read
Paso 2: Inicio del Ciclo - Condensación
El ciclo comienza cuando la Acetil-CoA (de dos carbonos) se combina con una molécula de cuatro carbonos llamada oxaloacetato. Esta combinación forma una molécula de seis carbonos llamada citrato. Esta reacción es catalizada por la enzima citrato sintasa. La citrato sintasa es una enzima clave para regular la velocidad del ciclo.
Este paso es la primera reacción del ciclo propiamente dicho. El oxaloacetato se regenerará al final del ciclo. Por lo tanto, este ciclo puede continuar siempre y cuando haya Acetil-CoA disponible.
Paso 3: Isomerización - Formación de Isocitrato
El citrato se isomeriza a isocitrato. Este proceso se da en dos pasos. Primero se elimina una molécula de agua (deshidratación) y luego se agrega una molécula de agua (hidratación). Esto lo hace la enzima aconitasa. Esta isomerización prepara la molécula para las siguientes reacciones de descarboxilación.
Aunque parece un pequeño cambio, es crucial. El isocitrato es un sustrato mejor para la siguiente enzima en el ciclo. Así, asegura que el ciclo progrese de manera eficiente.
Paso 4: Primera Descarboxilación - Formación de α-cetoglutarato
El isocitrato sufre una descarboxilación oxidativa, catalizada por la enzima isocitrato deshidrogenasa. En este paso, se libera una molécula de CO2. A la vez, se reduce una molécula de NAD+ a NADH. El producto resultante es una molécula de cinco carbonos llamada α-cetoglutarato.
Esta reacción es un punto de control importante en el ciclo. La isocitrato deshidrogenasa es regulada por la disponibilidad de ATP y ADP. El α-cetoglutarato es un metabolito importante que puede ser usado en otras vías metabólicas.
Paso 5: Segunda Descarboxilación - Formación de Succinil-CoA
El α-cetoglutarato también sufre una descarboxilación oxidativa. Esta es catalizada por el complejo enzimático α-cetoglutarato deshidrogenasa. De forma similar al paso anterior, se libera una molécula de CO2 y se reduce una molécula de NAD+ a NADH. El producto es una molécula de cuatro carbonos llamada Succinil-CoA.
Este complejo enzimático es muy similar al complejo piruvato deshidrogenasa. Utilizan cofactores similares. La Succinil-CoA contiene un enlace tioéster de alta energía, que se utilizará en el siguiente paso.
Paso 6: Fosforilación a Nivel de Sustrato - Formación de Succinato
La Succinil-CoA se convierte en succinato. Esto es catalizado por la enzima succinil-CoA sintetasa. La energía liberada por la ruptura del enlace tioéster se utiliza para generar GTP (en animales) o ATP (en plantas y algunas bacterias) a partir de GDP o ADP, respectivamente. Este proceso se denomina fosforilación a nivel de sustrato.
Se libera la coenzima A. El GTP puede transferir su fosfato a ADP para formar ATP. El succinato es una molécula simétrica de cuatro carbonos.
Paso 7: Oxidación - Formación de Fumarato
El succinato se oxida a fumarato. Esto es catalizado por la enzima succinato deshidrogenasa. En este paso, el FAD (flavina adenina dinucleótido) se reduce a FADH2. El FADH2 es otro portador de electrones que entregará electrones a la cadena de transporte de electrones.
La succinato deshidrogenasa está integrada en la membrana mitocondrial interna. El fumarato contiene un doble enlace trans.
Paso 8: Hidratación - Formación de Malato
El fumarato se hidrata para formar malato. Esto es catalizado por la enzima fumarasa. Se agrega una molécula de agua a través del doble enlace. Así, se forma L-malato.
La fumarasa es altamente estereospecífica, lo que significa que solo forma el isómero L del malato.
Paso 9: Regeneración del Oxaloacetato - Formación de Oxaloacetato
Finalmente, el malato se oxida a oxaloacetato. Esto es catalizado por la enzima malato deshidrogenasa. En este paso, se reduce una molécula de NAD+ a NADH. El oxaloacetato regenerado está listo para combinarse con otra molécula de Acetil-CoA, reiniciando el ciclo.
Esta reacción completa el ciclo. Se regenera el oxaloacetato para que el ciclo pueda continuar.
Resumen del Ciclo de Krebs
Por cada molécula de Acetil-CoA que entra al ciclo, se producen: 2 moléculas de CO2, 3 moléculas de NADH, 1 molécula de FADH2, y 1 molécula de GTP (o ATP). Estas moléculas ricas en energía (NADH y FADH2) son cruciales para la cadena de transporte de electrones, donde se genera la mayor parte del ATP.
