Hans Adolf Krebs fue el que propuso los elementos clave de la ruta metabólica en el año 1937, razón por la que este proceso lleva su nombre. Además, el descubriendo le proporcionó un Premio Nobel de Medicina en 1953.
¿Qué es el ciclo de Krebs?
El ciclo de Krebs (también denominado ciclo del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxilicos), se puede definir como un conjunto de reacciones químicas de gran importancia que tienen lugar en la respiración celular.
En otras palabras, se trata de un ciclo metabólico llevado a cabo por las células que utilizan oxígeno (organisos aerobios o aeróbicos); en el cual se realiza la degradación y oxidación las grasas, proteínas y glúcidos para producir CO2, y liberar la energía necesaria para sintetizar el ATP (principal fuente de energía de los seres vivos).
También es importante destacar que es considerado como un “ciclo” debido a que la enzima resultante de una reacción, es el sustrato de la siguiente enzima.
Fases o etapas del ciclo de Krebs
El ciclo de Kreps, al igual que otros, está dividido en una serie de etapas en la que se describen las reacciones implicadas en el proceso.
Entre ellas encontramos el citrato sintasa, aconitasa, Iocitrato deshidrogenasa, a-cetoglutaato deshidrogenasa, succininil-CoA sintetasa, Sucinato deshidrogenasa, fumarasa y malato deshidrogenasa.
Además, para aquellos que se pregunten dónde se lleva a cabo el ciclo de Krebs es en el citoplasma para las células procariotas; mientras que en las células eucariotas es dentro de la matriz mitocondril.
1° Citrato sintasa
En esta reacción se activa el acetil-CoA. Además, también se hidroliza el CoA debido a la unión entre ambas moléculas; lo que forma la molécula de citrato.
La reacción es exoergónica, es decir, la variación de la energía libre de Gibbs es negativa y es irreversible.
2° Aconitasa
La enzima aconitasa produce una catalización de la isomerización del citrato a isocitrato, debido a la formación del cis-aconitato. También se ve catalizada la reacción inversa.
El sustrato se ve ligado gracias a la enzima presente en el clúster hierro-azufre y la unión con los restos de aminoácidos polares. Esto asegura que se mantengan restos de histidina, aspartato, serina y arginina.
3° Iocitrato deshidrogenasa
En la tercera reacción se pasa de isocitrato a oxoglutarato. Para iniciar, la enzima se encarga de oxidar el isocitrato a oxasuccinato, generando así la molécula NADH.
Luego se aumenta la electronegatividad en la región molecular debido a la presencia de un ión bivalente; generando de esa manera una reestructuración de los electrones presentes en la molécula, trayendo como consecuencia la rotura de la unión entre el grupo carboxilo y el carbono.
Así se obtiene una descarboxilación, es decir, la molécula de CO2 se expulsa y esto produce la formación del a-cetoglutarato.
4° A-cetoglutato deshidrogenasa
En las fases del ciclo de Krebs sucede nuevamente otra descarboxilación oxiditiva, la cual es la encargada de formar el Succinil-CoA.
La a-cetoglutarato deshidrogenasa está conformada por tres enzimas: Subunidad E1 (dos cetoglutarato deshidrogenasas), E2 (transuccinilasa) y E3 (dihidrolipoamida deshidrogenasa).
5° Succinil-CoA sintetasa
Sucede la función del acetil-Coa con el oxalacetato, gracias a la citrato sintenasa que hace de intermediario. Además, la succinil-Coa sintetasa cuenta con la energía necesaria para fosforilar el GDP.
La reacción genera un nuevo mediador de alta energía llamado succinil fosfato. Luego el fosfato de la molécula glucídica se ve removida por una histidina, lo cual genera una molécula fosfohistidina y el succinato. Finalmente, la fosfohistidina dona el fosfato al nucleósido difosfato y lo recarga de trifosfato.
6° Succinato deshidrogenasa
Ya finalizando el ciclo, la regeneración del oxalacetato se lleva a cabo mediante la reorganización de las moléculas a cuatro átomos de carbono. Para que esto suceda, es necesario que el grupo metilo ubicado en el succinato se convierta en un carbonilo; para lo que deben atravesar por una oxidación, hidratación y otra oxidación.
7° Fumarasa
En este punto la fumarasa se encarga de catalizar un protón y el grupo OH- derivados de una molécula de agua. El proceso de hidratación del fumarato produce el L-malato.
8° Malato deshdrogenasa
Finalmente, en este proceso el malato es oxidado para pasar a oxacelato; donde la reacción se ve catalizada por la malato deshidrogenasa. Esta última hace uso del NAD+ como aceptor de hidrógeno y produce la molécula NADH.
Productos del ciclo de Krebs
En la respiración celular, la mayoría de ATP teóricos (trifosfato de adenosina) son producidos a través de este ciclo. Además, el realizarse dos veces, los productos obtenidos deben multiplicarse por dos.
Por lo tanto, cada ciclo de los ácidos tricarboxilicos produce 6 NADH (18 ATP), 2 ATP y 2 FADH2 (4ATP), sumando un total de 24 de los 38 ATP que se obtienen mediante la respiración celular; mientras que los 14 restantes tienen lugar en la oxidación del piruvato y la glucólisis.
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¿ Cuál es importancia del ciclo de los ácidos tricarboxilicos ?
El ciclo de crebs es de gran importancia debido a que se tata del proceso central donde la mayoría de organismos del planeta obtienen energía.
Además, este ciclo proporciona una gran cantidad de precursores que sirven para producir aminoácidos; entre los que encontramos el oxealacetato y cetoglutarato.
Resumen del ciclo de Krebs en pdf
En pocas palabras, el ciclo de los ácidos tricarboxilicos se puede resumir (de forma muy básica) de la siguiente manera:
Es una vía donde los sustratos son oxidados por completo, es decir, todos ellos serán degradados hasta convertirlos en dióxido de carbono y agua. Para ello, se les extrae a los sustratos sus hidrógenos que pasan por NAD+ y FAD (coenzimas que se reducen a NADH y FADH).
Estos últimos ceden sus hidrógenos a la cadena respiratoria, generando así una concentración de protones mucho mayor en la mitocondria; lo que a su vez produce una fuerza mayor llamada “fuerza protonico-motora” que da como resultado la activación de la ATP que hay dentro de ellas; haciendo que las mismas produzcan más ATP (que se traduce en energía) para lograr que la célula pueda funcionar correctamente.
Puedes acceder a un documento pdf del ciclo de los ácidos cítricos a través de Ciclo de Krebs PDF.
Por otro lado, un resumen divertido y didáctico es el ciclo de Krebs para niños en rap, un vídeo realizado por el canal de Youtube Rapmedicina Oficial en el que se utiliza la música y ritmo característico del rap para explicar todo este complicado proceso metabólico.
