Descripción General del Ciclo del Ácido Cítrico o Ciclo de Krebs

Descripción General del Ciclo del Ácido Cítrico

El ciclo del ácido cítrico, también conocido como ciclo de Krebs o ciclo del ácido tricarboxílico (TCA), es una serie de reacciones químicas en la célula que descompone las moléculas de los alimentos en dióxido de carbono, agua y energía. En plantas y animales (eucariotas), estas reacciones tienen lugar en la matriz de las mitocondrias de la célula como parte de la respiración celular. Muchas bacterias también realizan el ciclo del ácido cítrico, aunque no tienen mitocondrias, por lo que las reacciones tienen lugar en el citoplasma de las células bacterianas. En bacterias (procariotas), la membrana plasmática de la célula se usa para proporcionar el gradiente de protones para producir ATP.

A Sir Hans Adolf Krebs, un bioquímico británico, se le atribuye el descubrimiento del ciclo. Sir Krebs esbozó los pasos del ciclo en 1937. Por esta razón, a menudo se le llama ciclo de Krebs. También se conoce como ciclo del ácido cítrico, por la molécula que se consume y luego se regenera. Otro nombre para el ácido cítrico es ácido tricarboxílico, por lo que el conjunto de reacciones a veces se denomina ciclo del ácido tricarboxílico o ciclo TCA.

Reacción Química del Ciclo del Ácido Cítrico

La reacción global para el ciclo del ácido cítrico es:

Acetil-CoA + 3 NAD⁺ + Q + PIB + P_i + 2 Horas₂O → CoA-SH + 3 NADH + 3 H⁺ + QH₂ + GTP + 2 CO₂

donde Q es ubiquinona y P_i es fosfato inorgánico

Etapas del Ciclo del Ácido Cítrico

Para que los alimentos entren en el ciclo del ácido cítrico, deben dividirse en grupos acetilo (CH₃CO). Al comienzo del ciclo del ácido cítrico, un grupo acetilo se combina con una molécula de cuatro carbonos llamada oxaloacetato para producir un compuesto de seis carbonos, ácido cítrico. Durante el ciclo, la molécula de ácido cítrico se reorganiza y se despoja de dos de sus átomos de carbono. Se liberan dióxido de carbono y 4 electrones. Al final del ciclo, queda una molécula de oxaloacetato, que puede combinarse con otro grupo acetilo para comenzar el ciclo nuevamente.

Sustrato → Productos (Enzima)

Oxaloacetato + Acetil CoA + H₂O → Citrato + CoA-SH (citrato sintasa )

Citrato → cis-Aconitato + H₂O (aconitasa)

cis-Aconitato + H₂O → Isocitrato (aconitasa)

Isocitrato + NAD + Oxalosuccinato + NADH + H + (isocitrato deshidrogenasa)

Α-Cetoglutarato de Oxalosuccinato + CO2 (isocitrato deshidrogenasa)

α-Cetoglutarato + NAD⁺ + CoA-SH → Succinil-CoA + NADH + H⁺ + CO₂ (α-cetoglutarato deshidrogenasa)

Succinil-CoA + PIB + P_i → Succinato + CoA-SH + GTP (succinil-Coa sintetasa)

Succinato + ubiquinona (Q) → Fumarato + ubiquinol (QH₂) (succinato deshidrogenasa)

Fumarato + H₂O → L-malato (fumarasa)

L-Malato + NAD⁺ → Oxaloacetato + NADH + H⁺ (malato deshidrogenasa)

Funciones del Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es el conjunto clave de reacciones para la respiración celular aeróbica. Algunas de las funciones importantes del ciclo incluyen:

1. Se utiliza para obtener energía química a partir de proteínas, grasas y carbohidratos. El ATP es la molécula de energía que se produce. La ganancia neta de ATP es de 2 ATP por ciclo (en comparación con 2 ATP para la glucólisis, 28 ATP para la fosforilación oxidativa y 2 ATP para la fermentación). En otras palabras, el ciclo de Krebs conecta el metabolismo de grasas, proteínas y carbohidratos.
2. El ciclo se puede usar para sintetizar precursores de aminoácidos.
3. Las reacciones producen la molécula NADH, que es un agente reductor utilizado en una variedad de reacciones bioquímicas.
4. El ciclo del ácido cítrico reduce el dinucleótido de flavina adenina (FADH), otra fuente de energía.

Origen del Ciclo de Krebs

El ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs no es el único conjunto de reacciones químicas que las células podrían usar para liberar energía química, sin embargo, es el más eficiente. Es posible que el ciclo tenga orígenes abiogénicos, anteriores a la vida. Es posible que el ciclo evolucionara más de una vez. Parte del ciclo proviene de reacciones que ocurren en bacterias anaeróbicas.