MedicinABC

30/6/2012

El Ciclo de Krebs

Hans Adolf Krebs
Hans Adolf Krebs
El ciclo de Krebs, o ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos, toma su nombre de su descubridor, Hans Adolf Krebs, un bioquímico alemán premiado con el Nobel en el 1953.
Esta ruta metabólica es la tercera etapa de la respiración celular, el proceso de producción de energía en las células. Forma parte de la respiración aerobia, es decir, se realiza en presencia de oxígeno y se desarrolla entre los procesos de glicolisis y cadena respiratoria. Su fin es la obtención de NADH, una molécula con poder reductor, que se utiliza para la producción de ATP mediante la cadena respiratoria.


La Transformación del Piruvato en Acetil-CoA mediante Descarboxilación Oxidativa.

La descarboxilación oxidativa del piruvato es un paso anterior al propio ciclo de Krebs. Durante la glicolisis en el citoplasma se produce el piruvato, que pasa por una etapa de transición para convertirse en acetil-CoA para que pueda entrar en el ciclo de Krebs.

El piruvato pasa del citoplasma en las mitocondrias donde el complejo enzimático piruvato-deshidrogenasa lo convierte en acetil-CoA. Esto ocurre mediante la eliminación de una molécula de CO2  (descarboxilación) y la unión del resto acílico obtenido a la coenzima A por oxidación.

El esquema siguiente visualiza este proceso:

Esquema de la descarboxilación oxidativa del piruvato
Descarboxilación oxidativa del piruvato.


La transformación del piruvato en acetil-CoA es de gran importancia ya que une la glicolisis y el ciclo de Krebs. Hay que mencionar que los acetil-CoA que participan en él, no proceden solamente de la glicólisis, sino también de la oxidación de los ácidos grasos y del catabolismo de los aminoácidos. Resulta que el ciclo del ácido cítrico une todas las rutas catabólicas de las sustancias que aportan energía para nuestro cuerpo.


El Ciclo de Krebs: Resumen.


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En general, el ciclo consiste en la formación de citrato, una molécula de 6 átomos de carbono, mediante la reacción del acetil-CoA (2 carbonos) con oxalacetato (4 carbonos). A continuación, el citrato sufre algunas transformaciones químicas hasta llegar a formar otra vez oxalacetato (4 carbonos). La reducción del número de átomos de carbono a lo largo del ciclo ocurre porque el compuesto pierde dos grupos carboxílicos como CO2, respectivamente en el paso 4 y 5. Todos los pasos son catalizados por enzimas.


Entradas y Salidas.

En total, en el ciclo de Krebs entran 1 molécula de acetil-CoA y 3 moléculas de H2O. Después de su transcurso obtenemos:
  • 1 molécula de Coenzima A
  • 3 NADH/H+ a partir NAD+
  • 1 molécula de GTP (guanosina trofosfato) a partir de GDP + P
  • 1 molécula de Coenzima Q reducida (ubiquinol)

Los NADH/H+ y el ubiquinol tienen un papel importante en la cadena respiratoria para la producción de ATP, producto final de la respiración celular.


Las reacciones en concreto.

En el esquema de abajo, por medio de los colores es fácil observar cuántos átomos de carbono contiene el producto de cada paso. Las moléculas de color naranja contienen 6 carbonos, la verde (alfa-cetoglutarato) 5 carbonos y las moléculas azules 4. El acetil-CoA (rosa) tiene 2 átomos de carbono.

Esquema del ciclo de Krebs
El Ciclo de Krebs.


Las enzimas que juegan un papel en el ciclo de Krebs y las reacciones que catalizan son las siguientes:

1 -  La citrato sintetasa facilita la unión del oxalacetato  con el resto acílico que lleva la coenzima A. Para ello se necesita adicionalmente un H2O y al final la coenzima A queda libre.

2 y 3 – La aconitasa cataliza la producción de cis-aconitato quitándo un H2O del citrato. Después incorpora un H2O al cis-aconitato para formar isocitrato.

4 – La isocitrato deshidrogenasa oxida el isocitrato (y reduce al mismo tiempo NAD+, produciendo NADH/H+). Como producto intermedio de este paso resulta oxalosuccinato (no aparece en el esquema) que se convierte en alfa-cetoglutarato mediante la descarboxilación. Resulta que el producto de este paso contiene 5 átomos de carbono en vez de 6. El grupo carboxílico se libera en forma de dióxido de carbono (CO2).

5 – El alfa-cetoglutarato se une con una coenzima A con la ayuda de la alfa-cetoglutarato-deshidrogenasa para formar succinil-CoA. En este paso se libera otro CO2, lo que deja el producto con 4 átomos de carbono. Además se genera un NADH/H+.

6 - Durante la reacción 6 que es catalizada por la succinil-CoA-sintetasa, se genera el succinato y una molécula de GTP (un compuesto rico en energía). La coenzima A queda libre otra vez para reacciones siguientes.

7 – La succinato-deshidrogenasa procede a la oxidación del succinato formando el fumarato. En la misma reacción se obtiene un FADH2, que a continuación reduce a la coenzima Q (ubiquinona), generando QH2 (ubiquinol).

8 – Sigue la hidratación del fumarato por la fumarasa y se obtiene el malato.

9 – Finalmente, la malato-deshidrogenasa permite la oxidación del malato, generando oxalacetato y otro NADH/H+. Regenerado, el oxalacetato puede aceptar de nuevo un acetil-CoA y recorrer el ciclo, ganando más “energía” en forma de NADH/H+ y QH2 que puede ser utilizada en la cadena respiratoria.


El ciclo de Krebs no es solamente una ruta catabólica sino que también juega un papel importante en varios procesos anabólicos (por eso se llama una vía anfibólica). Por ejemplo, el oxalacetato y el alfa-cetoglutarato sirven como precursores en la biosíntesis de algunos aminoácidos. Otros de los metabolitos del ciclo participan en la gluconeogénesis y en la síntesis de los ácidos grasos.



Fuentes y enlaces externos:
J. Monza, S. Doldán y S. Signorelli: "Ciclo de Krebs." Facultad de Agronomía, UdelaR
"Ciclo de Krebs" Wikipedia, la enciclopedia libre
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Acerca del Autor:

Dorina Ferrario es la fundadora de MedicinABC y estudiante de Medicina Humana en la Universidad Humboldt de Berlín. Su reto es conseguir la difusión de información médica gratuita y de calidad a sus lectores. Bloguera en formación continua para una continua difusión de información. Sígue MedicinABC en Twitter.

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