Bioquimica

¿Qué es el ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo de tricarboxílico, es una fundamental vía metabólica presente en las células de organismos aeróbicos. Este proceso bioquímico es esencial para la producción de energía en forma de adenosín trifosfato (ATP) a partir de la oxidación de moléculas de glucosa y otros sustratos. A lo largo de este ciclo, se generan electrones y moléculas de NADH y FADH2, que posteriormente participan en la cadena de transporte de electrones para producir una mayor cantidad de ATP. El ciclo de Krebs desempeña un papel central en la respiración celular y la obtención de energía en las células.

Pasos del ciclo de kbres:

Formación de Acetil CoA:

• Luego de que la glucólisis aeróbica deje como producto el piruvato. 
• Piruvato: Molécula con tres átomos de carbono.
• Primero el piruvato deshidrogenasa va a catalizar la descarboxilación al grupo carboxilo, en forma de CO2.
• Los dos carbonos que quedan se van unir con la Coenzima A formando Acetil CoA.
• El piruvato pierde electrones que son recogido por el NAD+, que salen en forma de NADH

Formación del ácido cítrico

• Enzima: CITRATO SINTASA (enzima condensante) inhibida por ATP
• Se condensan los carbonos restantes del Acetil CoA y el Oxalacetato.
• La reacción está impulsada por la rotura de un enlace tioéster de alta energía del Citril CoA, el cual actúa como un intermediario en la reacción.

Formación de isocitrato REVERSIBLE

Proceso de isomerización en donde el citrato se convierte en isocitrato en dos pasos:

1. Deshidratación a Cis-Aconitato

2. Hidratación a isocitrato

Enzima: ACONITASA (isomerasa, cambia lugar con el OH)

Oxidación del isocitrato

Se da una deshidrogenación en donde pasaría a convertirse en Oxalosuccinato

Enzima: ISOCITRATO DESHIDROGENASA

• Oxidorreductasa

• Necesita NAS como coenzima

• Requiere Mg 2+ o Mn2+

• Enzima alostérica

ATP y NADH tiene efecto inhibitorio

Esta reacción es considerada el principal sitio de regulación del funcionamiento del ciclo.

Descarboxilación del oxalosuccinato

Enzima: ISOCITRATO DESHIDROGENASA

Se libera la primera molecula de dioxido de carbono y se origina un intermediarios dicarboxílico de cinco carbonos

Descarboxilación oxidativa del alfa-cetoglutarato

Catalizado por: COMPLEJO ALFA-CETOGLUTARATO DESHIDROGENASA

• Formado por tres enzimas

• Requieren las coenzimas: pirofosfato de tiamina, acido lipoico, coenzima A, FAD y NAD

Esta es una reacción exergónica y prácticamente irreversible

Se parece a las descarboxilación del piruvato.

Da como productos: CO2, NADH, H+ y SuccinilCoA.

Formación de succinato

La succinil-CoA se convierte en succinato y CoA libres por la succinato tioquinasa.

Se requiere GDP y Pi 

La energía de la unión tioéster los convierte a GTP.

A partir del GTP se forma ATP:

Deshidrogenación de succinato

El succinato es oxidado a fumarato, mediante la succinato deshidrogenasa y FAD con aceptor de hidrógenos.

Hidratación del fumarato

El fumarato más agua se convierte en malato. Esta reacción es catalizada por la fumarato hidratasa

La fumarasa añade agua estereoespecíficamente al doble enlace trans del fumarato para formar el a-hidroxiácido, L-malato.

El estado de transición en esta reacción es un carbanión:

Oxidación de malato

El malato pierde 2 hidrógenos y se convierte en oxaloacetato. La malato deshidrogenasa cataliza la oxidación de L-malato a oxaloacetato, produciendo NADH

En este punto, el oxaloacetato puede reaccionar con el acetil-CoA para continuar las reacciones del ciclo.

El equilibrio de esta reacción se encuentra hacia la izquierda, en condiciones estándar. Pero en células intactas, el oxalacetato es eliminado por la reacción exergónica del citrato sintasa. Esto mantiene la concentración intracelular de oxalacetato baja y ello empuja a la reacción de la malato deshidrogenasa hacia la formación de oxalacetato