Ciclo de Krebs (Ácido Cítrico)

¿Qué es el ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA, por sus siglas en inglés), es una vía metabólica crucial en la producción de energía en las células. Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y es una de las etapas principales de la respiración celular. Su función principal es generar intermediarios que participen en la cadena de transporte de electrones, donde se produce la mayor parte del ATP celular (Nelson & Cox, 2008; Berg et al., 2015).

Este ciclo recibe su nombre del bioquímico Hans Krebs, quien describió este proceso en 1937. En términos generales, el ciclo de Krebs oxida el acetil-CoA (proveniente de carbohidratos, grasas y proteínas) para producir ATP, NADH, FADH₂ y dióxido de carbono (CO₂) como productos finales (Baynes & Dominiczak, 2015).

¿Cuál es la función del ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs tiene varias funciones críticas en la fisiología celular, incluyendo:
1. Producción de energía: El ciclo produce moléculas de alta energía (NADH y FADH₂) que alimentan la cadena de transporte de electrones para la síntesis de ATP, la “moneda energética” del organismo.
2. Generación de intermediarios metabólicos: El ciclo también proporciona precursores para la síntesis de aminoácidos, nucleótidos y otros compuestos esenciales para la vida celular.
3. Oxidación de Acetil-CoA: El ciclo es el principal mecanismo por el cual las células oxidan los productos derivados de los macronutrientes (carbohidratos, grasas y proteínas), contribuyendo a la conversión de la energía almacenada en estos nutrientes en ATP.

¿Dónde se lleva a cabo el ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs ocurre en la matriz mitocondrial, que es la parte interna de las mitocondrias. Las mitocondrias son conocidas como las “plantas de energía” de las células debido a su papel central en la generación de ATP. El ciclo comienza con la entrada del acetil-CoA en la matriz mitocondrial, tras haber sido generado a partir de la glucólisis (en el caso de los carbohidratos) o de la beta-oxidación (en el caso de los ácidos grasos) (Rodwell, 2011; Lieberman & Marks, 2008).

¿Cuáles son los pasos del ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs consta de una serie de ocho reacciones enzimáticas secuenciales que ocurren en la matriz mitocondrial, las cuales se detallan a continuación:
1. Formación de citrato: El ciclo comienza cuando el acetil-CoA (un compuesto de dos carbonos) se combina con el oxaloacetato (un compuesto de cuatro carbonos) para formar el citrato (seis carbonos), mediante la acción de la citrato sintasa (Berg et al., 2015; Champe & Harvey, 2004).
2. Isomerización del citrato: El citrato se convierte en isocitrato a través de la acción de la aconitasa. Esta reacción es una reordenación estructural que prepara al citrato para su posterior oxidación (Berg et al., 2015).
3. Descarboxilación de isocitrato: El isocitrato se oxida y descarboxila (pierde un carbono en forma de CO₂) para formar alfa-cetoglutarato, a través de la acción de la isocitrato deshidrogenasa. En este paso se genera NADH a partir de NAD⁺ (Nelson & Cox, 2008; Baynes & Dominiczak, 2015).
4. Descarboxilación de alfa-cetoglutarato: El alfa-cetoglutarato sufre una descarboxilación adicional, formando succinil-CoA (un compuesto de cuatro carbonos) mediante la acción de la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa. En este paso se produce otra molécula de NADH y se libera CO₂ (Rodwell, 2011).
5. Conversión de succinil-CoA a succinato: El succinil-CoA se convierte en succinato mediante la acción de la succinil-CoA sintetasa. En este paso se produce ATP (o GTP, dependiendo del tipo celular) mediante fosforilación a nivel de sustrato (Berg et al., 2015; Lieberman & Marks, 2008).
6. Oxidación de succinato a fumarato: El succinato se oxida a fumarato mediante la acción de la succinato deshidrogenasa. En este paso se produce FADH₂ a partir de FAD (Nelson & Cox, 2008).
7. Hidratación del fumarato a malato: El fumarato se convierte en malato mediante la acción de la fumarasa, que agrega una molécula de agua al fumarato (Berg et al., 2015).
8. Oxidación de malato a oxaloacetato: El malato se oxida a oxaloacetato mediante la malato deshidrogenasa, generando NADH en el proceso. El oxaloacetato es ahora capaz de combinarse nuevamente con un nuevo acetil-CoA, reiniciando el ciclo (Rodwell, 2011; Baynes & Dominiczak, 2015).

¿Por qué es importante el ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs es crucial para la producción de energía celular y el metabolismo. Algunas de sus principales funciones son:
1. Generación de ATP: Mediante la producción de NADH y FADH₂, que alimentan la cadena de transporte de electrones, el ciclo de Krebs es esencial para la generación de ATP, el cual es utilizado por la célula para realizar su trabajo metabólico y funcional.
2. Intermediarios metabólicos: Además de su papel en la generación de energía, los intermediarios del ciclo de Krebs sirven como precursores para la síntesis de moléculas importantes, como aminoácidos, bases nitrogenadas y hemo.
3. Conexión con otras vías metabólicas: El ciclo de Krebs es central en el metabolismo energético, ya que conecta varias vías metabólicas, como la glucólisis, la beta-oxidación de ácidos grasos y la síntesis de proteínas (Champe & Harvey, 2004; Lieberman & Marks, 2008).

¿Dónde ocurre?

En la matriz mitocondrial.|

Pasos principales:
1. Acetil-CoA + Oxalacetato → Citrato (citrato sintasa)
2. Citrato → Isocitrato
3. Isocitrato → α-cetoglutarato (isocitrato deshidrogenasa)
4. α-cetoglutarato → Succinil-CoA (α-CG deshidrogenasa)
5. Succinil-CoA → Succinato (genera GTP)
6. Succinato → Fumarato (succinato deshidrogenasa)
7. Fumarato → Malato
8. Malato → Oxalacetato

Productos (por vuelta):
• 3 NADH
• 1 FADH₂
• 1 GTP (→ ATP)
• 2 CO₂

Regulación:
• Activado por ADP, NAD+, Ca²⁺
• Inhibido por ATP, NADH, succinil-CoA, citrato

Material de complemento, créditos al canal de YouTube:

Scienza Educación https://www.youtube.com/c/ScienzaEducación

¿Qué tanto aprendiste sobre el ciclo de Krebs?

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