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Ciclo de Krebs

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Un esquema que demuestra la vía metabólica del ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs, tricarboxílico o del ácido cítrico, corresponde a una serie de reacciones químicas que ocurren en la vida de la célula y su metabolismo.

Descubierto por Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981).

El ciclo es ejecutado en la matriz de la mitocôndria de los eucariotes y en el citoplasma de los procariontes. Se trata de una parte del metabolismo de los organismos aeróbicos (utilizando oxígeno de la respiración celular); organismos anaeróbicos utilizan otro mecanismo, como la glicólise = otro proceso de fermentação independiente del oxígeno.

El ciclo de Krebs es una ruta anfibólica, o sea, posee reacciones catabólicas y anabólicas , con la finalidad de oxidar la acetil-CoA (acetil coenzima A), que se obtiene de la degradación de carboidratos , ácidos graxos y aminoácidos a dos moléculas de CO 2.

Este ciclo se inicia cuando el piruvato que es sintetizado durante la glicólise es transformado en acetil CoA (coenzima A) por acción de la enzima piruvato desidrogenase. Este compuesto va a reaccionar con el oxaloacetato que es un producto del ciclo anterior formándose citrato. El citrato va a dar origen a un compuesto de cinco carbonos, lo alfa-cetoglutarato con liberación de NADH, y de CO2. Lo alfa-cetoglutarato va a dar origen a otros compuestos de cuatro carbonos con formación de GTP, FADH2 y NADH y oxaloacetato.

Después del ciclo de Krebs, ocurre otro proceso denominado fosforilação oxidativa.

Tabla de contenido

Visión simplificada del Ciclo de Krebs

El ciclo del ácido cítrico comienza con el Acetil-CoA, transfiriendo su grupo acetila de dos carbonos al compuesto receptor oxaloacetato, de cuatro carbonos, formando un compuesto de seis carbonos, el citrato.

El citrato entonces pasa por una serie de transformaciones químicas, perdiendo dos grupos carboxila en la forma de CO2. Los carbonos liberados en la forma de CO2 son oriundos del oxaloacetato, y no directamente del Acetil-CoA. Los carbonos donados por el Acetil-CoA se hacen parte del oxaloacetato después del primer paso del ciclo del ácido cítrico.

La transformación de los carbonos donados por el Acetil-CoA en CO2 requiere varios pasos en el ciclo de Krebs. Sin embargo, a causa del papel del ácido cítrico en el anabolismo (síntesis de substancias orgánicas), él puede no ser perdido ya que muchas substancias intermediarias del ciclo también son usadas como precursoras para la biosíntese en otras moléculas.

La mayor parte de la energía disponible gracias al proceso oxidativo del ciclo es transferida por electrones altamente energéticos que reducen el NAD+, tranformando-lo en NADH. Para cada grupo acetila que entra en el cliclo de Krebs, tres moléculas de NADH son producidas (el equivalente a 2,5 ATPs).

Electrones también son transferidos al receptor Q, formando QH2.

A finales de cada ciclo, el Oxoalocetato de cuatro carbonos es regenerado, y el proceso continúa.

Vía metabólica del ciclo de Krebs

Dos carbonos son oxidados, haciéndose CO2, y la energía de esas reacciones es almacenada en GTP, NADH y FADH 2. NADH y FADH2 son coenzimas (moléculas que activan o intensifican enzimas) que almacenan energía y son utilizadas en la fosforilação oxidativa.

Paso Substrato Enzima Tipo de la reacción Reagentes/
Coenzimas
Productos/
Coenzimas
1 Oxaloacetato Citrato sintase Condensação Acetil CoA +
H2Lo
CoA-SH
2 Citrato Aconitase Desidratação/Hidratação H2Lo H2Lo
3 Isocitrato Isocitrato desidrogenase Oxidação NAD+ NADH + H+
4 Oxalosuccinato Isocitrato desidrogenase Decarboxilação H+ CO2
5 α-Cetoglutarato α-Cetoglutarato desidrogenase Decarboxilação
oxidativa
NAD+ +
CoA-SH
NADH + H+
+ CO2
6 Succinil-CoA Succinil-CoA sintetase Fosforilação al nivel del substrato GDP + Pi GTP +
CoA-SH
7 Succinato Succinato desidrogenase Oxidação FAD FADH2
8 Fumarato Fumarase Adición (H2Lo) H2Lo
9 L-Malato Malato desidrogenase Oxidação NAD+ NADH + H+

Las principales etapas del ciclo de Krebs

1°: Oxalacetato(4 carbonos) Citrato(6 carbonos)

El ácido acético proveniente de las vías de oxidaçao de glicídios, lipídios y proteínas, se quedan con la coenzima a formando el Acetil - CoA. La entrada de este compuesto en el ciclo de Krebs ocurre por la combinación del ácido acético con el oxalacetato presente en la matriz mitocondrial. Esta etapa resulta en la formación del primer producto del ciclo de Krebs, el citrato. El coenzima A, sale de la reacción como CoASH.

2°: Citrato (6 carbonos) Isocitrato(6 carbonos)

El citrato sufre una desidratação originando el isocitrato. Esta etapa acontece para que la molécula de citrato sea preparada para las reacciones de oxidação siguientes

3°: Isocitrato αcetoglutarato (5 carbonos)

En esta reacción hay participaçao de NAD, donde el isocitrato sufre una descaborxilação y una desidrogenação transformando el NAD en NADH, liberando un CO2 y originando como producto lo alfa-cetoglutarato

4°: αcetoglutarato Succinato (4 carbonos)

El α-cetoglutarato sufre una descarboxilação, liberando un CO2. También ocurre una desidrogenação con un NAD originando un NADH, y el producto de la reacción acaba siendo el Succinato

5°: Succinato Succinil - CoA

El succinato se combina inmediatamente con la coenzima A, originando un compuesto de potencial energético más alto, el succionil-Coa.

6°: Succinil-Coa Succinato

En esta reacción hube entrada de GDP+Pi, y liberação de CoA-SH

El succinil-CoA libera gran cantidad de energía cuando pierde la CoA, originando succinato. La energía liberada es aprovechada para hacer la conexión del GDP con el Pi(fosfato inorgânico), formando el GTP, como el GTP no es utilizado para realizar trabajo debe ser convertido en ATP, así esta es la única etapa del Ck que forma ATP.

7°: Succinato Fumarato

En esta estapa entra FAD

El succinato sufre oxidaçao a través de una desidrogenação originando fumarato y FADH2. El FADH2 es formado apartir de la reducción del FAD.

8°: Fumarato Malato

El fumarato es hidratado formando malato.

9°: Malato Oxalacetato

En esta etapa entra NAD

El malato sufre una desidrogenacão originando NADH, a partir del NAD, y regenerando el oxalacetato.

El ciclo de Krebs y la respiración

La influencia del ciclo de Krebs en el proceso de la respiración celular comienza con la glicólise, proceso ocurrido en el citoplasma de una célula, donde la glicose , obtenida a través de los alimentos ingeridos, pasa por una serie de diez reacciones químicas que culminan en la formación de dos moléculas de ácido pirúvico. ES a partir de ese punto que comienza la participación del ciclo de Krebs en la respiración propiamente dicha.

El ciclo de Krebs ocurre dentro de la mitocôndria, luego las moléculas de ácido pirúvico tienen que entrar en ella. Ese proceso sólo ocurre cuando hay moléculas de oxígeno suficientes para cada molécula de glicose; si hay, en la entrada del ácido pirúvico en la mitocôndria hace con que el oxígeno reaccione con el ácido formando gas carbónico y libera los electrones de los átomos de hidrogênio presentes en la fórmula de la glicose.Esos electrones son transportados por el NADH y el FADH, dos moléculas transportistas.

Los electrones entonces se responsabilizan por la unión de más un átomo de fósforo , con una molécula de adenosina difosfato(ADP) formando la adenosina trifosfato el famoso ATP.

Esta molécula de ATP entonces es que suministrará la energía para la vida de la célula y el transporte activo de substancias por el cuerpo.

Función anabólica del ciclo de Krebs

Los compuestos intermediarios del ciclo de Krebs pueden ser utilizados como precursores en vías biossintéticas: oxaloacetato y la-cetoglutarato van a formar respectivamente aspartato y glutamato. La eventual retirada de esos intermediarios puede ser compensada por reacciones que permiten restablecer su nivel. Entre esas reacciones, que son llamadas de anapleróticas por ser reacciones de preenchimento, de más importante es a que lleva a la formación de oxaloacetato a partir del piruvato y que es catalisada por la piruvato carboxilase. El oxaloacetato además de ser un intermediario del ciclo de Krebs, participa también de la gliconeogênese. La degradación de varios aminoácidos también produce intermediarios del ciclo de Krebs, funcionando como reacciones anapleróticas adicionales.

Ver también

Conexiones externas

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