El ciclo de Krebs explicado fácil
¿Qué es el ciclo de Krebs?
El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA), es una vía metabólica fundamental para la generación de energía en las células. Descubierto por Hans Krebs en la década de 1930, este ciclo es una etapa crucial en el metabolismo aeróbico, permitiendo la oxidación completa de los grupos acetilo provenientes de la glucosa, ácidos grasos y aminoácidos, para producir moléculas de ATP y cofactores reducidos indispensables para la vida celular.
El ciclo de Krebs y sus enzimas, paso a paso.
En la fracción mitocondrial de la célula, próximas a las enzimas de la cadena respiratoria, se encuentran las enzimas responsables del ciclo del ácido cítrico o Ciclo de Krebs. En él, ocurren diversas reacciones químicas catalizadas por un gran número de enzimas. Echemos un rápido vistazo de las reacciones que ocurren en este ciclo.
Antes de que el piruvato proveniente de la vía glucolítica pueda ingresar al Ciclo de Krebs, se debe convertir en acetil-CoA (llamado “acetato activo”) gracias a una descarboxilación oxidativa. La reacción que permite esto es catalizada por cinco enzimas diferentes que cumplen su función de forma escalonada. En conjunto, reciben el nombre de deshidrogenasa pirúvica.
Como resultado de la descarboxilación oxidativa del piruvato (también llamado “ácido pirúvico”), se obtiene acetil CoA, además de NADH+ y dióxido de carbono. La acetil CoA se combina con ácido oxalacético (también llamado “oxalacetato”) para formar ácido cítrico (también llamado, “citrato”). La condensación de la acetil CoA con el ácido oxalacético es catalizada por la enzima sintetasa cítrica.
Luego, el ácido cítrico -por acción de la enzima aconitasa– da lugar al ácido cis-aconítico, liberando agua. La aconitasa catalizará la reacción del ácido cis-aconítico en ácido isocítrico, también liberando H2O.
Por acción de la deshidrogenasa isocítrica, el ácido isocítrico se convertirá en ácido oxalosuccínico. En dicho proceso, el NAD+ da lugar al NADH+H+.
Catalizado por la deshidrogenasa isocítrica, el ácido oxalosuccínico se transforma en ácido α-cetoglutárico, liberando dióxido de carbono en el proceso.
El ácido α-cetoglutárico se transformará en succinil-CoA (reacción catalizada por la deshidrogenasa α-cetoglutárica). La reacción requiere cofactores como pirofosfato de tiamina, ácido lipoico, NAD+, FAD y CoA y da por resultado la formación de succinil-CoA. La succinil-CoA es convertida en ácido succínico por la enzima succintiocinasa. Esta reacción necesita GDP o IDP, los cuales son convertidos, en presencia del fosfato inorgánico, en GTP o ITP. Por medio de una fosfocinasa, el ATP se puede formar a partir del GTP o del ITP.
El ácido succínico es posteriormente metabolizado (primero, por una deshidrogenación seguida de la adición de agua y, luego, por una deshidrogenación que regenera el oxalacetato. Para ello, se cumplen las siguientes reacciones:
La primera reacción de deshidrogenación es catalizada por la deshidrogenasa succínica. Aquí, la reacción implica la transferencia del hidrógeno desde el substrato a una flavoproteína, sin la participación del NAD. La enzima contiene FAD y hierro no hemico. Esta reacción genera el ácido fumárico.
La adición de malonato u oxalacetato inhibirá la deshidrogenasa succínica competitivamente, por lo que se acumulará ácido succínico. Bajo la influencia de fumarasa, el agua se añade al ácido fumárico para dar ácido málico. Éste es convertido a ácido oxalacético por la enzima deshidrogenasa málica, que es una reacción que necesita NAD+. De esta manera, el ácido oxalacético es nuevamente formado y el ciclo se inicia nuevamente.
En conclusión, podemos decir que el resultado del ciclo de Krebs es la formación de 2 moléculas de dióxido de carbono, que se eliminan al exterior, la producción de ATP por liberación de energía y la formación de átomos de hidrógeno que son aceptados por el NAD y por otra coenzima: el FAD.
Por cada giro del ciclo, se forma una molécula de FADH2 a partir de FAD. No se requiere de O2 para el ciclo de Krebs: los electrones y los protones eliminados en la oxidación del carbono son aceptados por el NAD+ y el FAD. Se necesitan dos vueltas del ciclo de Krebs para completar la oxidación de sólo una molécula de glucosa. De esta manera, el rendimiento energético total del ácido cítrico para molécula de glucosa es 2 moléculas de ATP, 6 moléculas de NADH y 2 moléculas de FADH2.
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