Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs o ciclo del ácido tricarboxílico (CAT), es una vía común para la oxidación de las moléculas combustibles. Tanto los azucares, como los ácidos grasos y los aminoácidos derivan en moléculas que entran en el CAT. La mayoría entran en forma de acetil‐CoA.

En el caso de los azucares, como la glucosa, primero se convierten en piruvato a través de la glucólisis. Aunque la glucolisis libera energia de la molecula tanto en forma de ATP como de NADH+, no oxida la molecula completamente. Las moleculas de piruvato creadas aun conservan la mayoria de la energia.

El piruvato puede seguir diferentes vias. En organismos anaerobios, en eritrocitos y en células musculares durante actividad intensa, el piruvato no entra en CAT, si no que será fermentado a lactato o etanol. En presencia de oxigeno el piruvato es convertido a acetil-CoA y oxidado completamente mediante el ciclo de Krebs.

Piruvato deshidrogenasa (PDH)

Este complejo enzimatico conecta la glicólisis con el CAT. En condiciones aeróbicas, el piruvato obtenido en la glucolisis es convertido a acetil-CoA por la piruvato deshidrogenasa (PDH).

El acetil‐CoA tiene dos destinos principales:
1. Obtención de energía mediante su oxidación a CO2 en el CAT
2. Síntesis de ácidos grasos.

La elección de uno u otro destino dependerá de las necesidades metabólicas de la célula en cada momento. Si la célula necesita energía el acetil-CoA entrara en CAT. Si en cambio no se necesita energía, el acetil-CoA sera convertido a ácidos grasos que serán almacenados hasta que sea necesario.

Etapas del ciclo de Krebs

El CAT consta de 8 reacciones. A continuación pongo las reacciones y las enzimas que participan en cada una de ellas entre paréntesis.

1. Acetil‐CoA + Oxalacetato ‐‐> Citrato + CoA (Citrato sintasa).

2. Citrato + Cis‐Aconitato –> Isocitrato + H2O + H2O (Aconitasa).

3. Isocitrato + NAD ‐‐>alfa‐cetoglutarato + NADH + H+ + CO2 (Isocitrato‐DH).

4. α‐cetoglutarato + NAD ‐‐>Succinil‐CoA + NADH + H+ + CO2 (α‐cetoglutarato‐DH).

5. Succinil‐CoA + Pi + GDP –> Succinato + GTP + CoA (Succinil‐CoA sintetasa).

Ciclo de Krebs

6. Succinato + FAD –> Fumarato + FADH2 + H+ (Succinato‐DH).

7. Fumarato + H2O –> Malato (Fumarasa).

8. Malato + NAD –> Oxalacetato + NADH + H+ (Malato‐DH).

En este ciclo hay 4 vitaminas que participan como cofactores de algunas de las enzimas:
1. Tiamina (Vit B1), implicada en la descarboxilación del alfa‐cetoglutarato
2. Riboflavina (Vit B2), forma parte de la mólecula FAD
3. Niacinamida (Vit B3): parte del NAD
4. Acido pantoténico (Vit B5), en el CoA.

Balance energético

En sí, el CAT sólo genera 1 ATP (procedente del GTP), pero genera NADH+ y FADH+. Se necesita de la fosforilación oxidativa para producir ATP con estos productos, proceso que veremos en el próximo tema.

3 NADH x 2.5 = 7.5 ATP
1 FADH2 x 1.5 = 1.5 ATP
1GTP = 1.0 ATP

En total se producen 10 ATPs por vuelta en el CAT.

Reacciones anapleróticas

Además de producir moléculas energéticas, el ciclo de Krebs también es un importante productor de compuestos para las rutas biosinteticas como la gluconeogénesis y la lipogénesis. La producción de oxalacetato a partir de piruvato es probablemente una de sus funciones más importante.

Piruvato + CO2 + H2O + ATP –> oxalacetato + ADP + Pi + 2H+ (Piruvato carboxilasa) (hígado, cerebro y riñón)
Piruvato + CO2 + NADPH + H+ –> Malato + NADP+ (Malato‐DH / enzima málica) (corazón y tejido muscular)

reacciones-anaplerotica

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