Bioquímica

Clasificado en Otras materias

Escrito el en español con un tamaño de 6,05 KB

 

CICLO de KREBS

El ciclo de krebs es un conjunto cíclico de reacciones que producen la oxidación completa del acetil-CoA hasta CO2. Los electrones cedidos en esta oxidación son captados por las coenzimas NAD+ y FAD, liberándose las correspondientes moléculas reducidas, NADH y FADH2.

El ciclo de Krebs se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y desempeña las siguientes funciones:

  • Obtención de poder reductor. NADH y FADH2
  • Obtención de precursores metabólicos.
  • Obtención de energía en forma de GTP por fosforilación a nivel de sustrato.

1. La citrato sintasa cataliza la condensación entre acetil-CoA y oxalacetato para rendir citrato, que da nombre al ciclo.

2. Las dos etapas siguientes conllevan la transformación del citrato en un isómero más fácilmente oxidable. Para ello, la aconitasa convierte el citrato en isocitrato mediante una deshidratación, produciéndose cis-aconitato unido al enzima, seguida de una hidratación. Así, el grupo hidroxilo del citrato es transferido a un átomo de carbono adyacente.

3. La isocitrato deshidrogenasa oxida el isocitrato a oxalosuccinato, con la reducción acoplada de NAD+ a NADH. Posteriormente, el oxalosuccinato es descarboxilado, rindiendo -oxoglutarato.  Esta es la primera etapa en la que la oxidación se acopla a la producción de NADH, y también la primera en la que se genera dióxido de carbono.

4. El complejo enzimático -oxoglutarato deshidrogenasa descarboxila oxidativamente el -oxoglutarato a succinil-CoA. Esta reacción conlleva la reducción de una segunda molécula de NAD+ a NADH y la generación de una segunda molécula de dióxido de carbono. Hasta aquí ya se han producido dos moléculas de dióxido de carbono, por lo que se ha completado la oxidación neta del grupo acetilo.

5. La succinil-CoA sintetasa convierte el succinil-CoA en succinato. La energía libre de la reacción se conserva aquí por la formación de GTP, a partir de GDP y Pi.

6. Las reacciones restantes suponen la preparación de otra vuelta del ciclo, y para ello completan la oxidación de succinato a oxalacetato gracias a la succinato deshidrogenasa, la cual cataliza la oxidación del enlace sencillo situado en el centro de la molécula de succinato a un doble enlace trans, dando lugar a fumarato con la reducción simultánea de FAD a FADH2.

7. La fumarasa cataliza después la hidratación del doble enlace del fumarato para rendir malato.

8. Finalmente, la enzima malato deshidrogenasa regenera el oxalacetato, oxidando el grupo alcohol secundario del malato a la correspondiente cetona, con la reducción de una tercera molécula de NAD+ a NADH.



 La oxidación completa de los grupos acetilo sigue entonces la siguiente estequiometría:

3NAD+ + FAD + GDP + acetil-CoA + Pi ® 3NADH + FADH2 + GTP + CoA + 2CO2

Resumiendo en una vuelta completa del ciclo de Krebs se obtiene:

  • Una molécula de GTP (convertible en ATP)
  • Tres moléculas de NADH y una de FADH2, que permiten, posteriormente la formación de moléculas de ATP en la fosforilación oxidativa.
  • Dos moléculas de CO2, que corresponden a los carbonos de una moléculas de acetil-CoA completamente oxidados.

Regulación del ciclo de Krebs

El flujo de carbono desde el piruvato a través del ciclo del ácido cítrico está finamente regulado mediante efectores alostéricos y/o modificación covalente de ciertas enzimas regulatorias. Además de la regulación  a nivel de la piruvato deshidrogenasa, este ciclo está regulado a nivel de la entrada de acetil-CoA en el ciclo (citrato sintasa). Además, también juegan un importante papel en la regulación del ciclo la IDH y la a-cetoglutarato deshidrogenasa. Es decir, los tres pasos irreversibles son nuevamente los pasos de control del ciclo. Estas enzimas, en la mayoría de los casos, parecen estar controladas de tres maneras simples:

a) disponibilidad de sustrato.

b) inhibición por producto.

c) inhibición competitiva por retroalimentación de los intermediarios que se encuentran más adelante en el ciclo.

Naturaleza anfibólica del ciclo de Krebs

El ciclo tiene naturaleza anfibólica pues actúa tanto en el catabolismo como en la generación de precursores de rutas anabólicas, por ejemplo, el citrato se emplea en la biosíntesis de ácidos grasos y colesterol, el oxalacetato en la biosíntesis de aminoácidos y glucosa, el succinato en la biosíntesis de aminoácidos y el malato en la biosíntesis de glucosa.