Ciclo de Krebs: Proceso Central del Metabolismo Celular

El ciclo de Krebs es una ruta anfibólica que participa en procesos catabólicos y anabólicos. Éste proporciona cetoglutarato y oxalacetato para la síntesis de glutamato y aspartato respectivamente, entre otras moléculas fundamentales para la célula.

El piruvato pierde el grupo carboxilo como CO₂ y los dos carbonos restantes unidos a la CoA conforman la acetil-CoA.

En la reacción se reduce un NAD⁺ a NADH + H⁺ que a su vez cede los H a los transportadores de la cadena respiratoria, con la consecuente formación de ATP.

Reacciones del Ciclo de Krebs

Reacción 1: Condensación del oxalacetato con la acetil-CoA. La enzima citrato sintasa condensa a la acetil-CoA (2C) con el oxalacetato (4C) para dar una molécula de citrato (6C). La reacción es fuertemente exergónica (irreversible).

Reacción 2: Isomerización del Citrato a Isocitrato. La isomerización del Citrato en Isocitrato ocurre por dos reacciones, que se resumen en una.

Reacción 3: Oxidación y descarboxilación del isocitrato. El isocitrato es sustrato de la isocitrato deshidrogenasa, enzima que tiene como cofactor un NAD⁺. Se resumen dos reacciones a partir de las cuales el isocitrato forma cetoglutarato (5C). Para lograr ese producto ocurre una descarboxilación, es decir, la liberación de la molécula de CO₂ y la reducción de un NAD⁺ que permite la formación de ATP.

Reacción 4: El cetoglutarato se transforma en succinil-CoA. Este paso implica la segunda descarboxilación oxidativa, catalizada por la cetoglutarato deshidrogenasa, que lleva a la formación de succinil-CoA (4C). El NAD⁺ es la coenzima de la deshidrogenasa, de manera que se formarán 3 ATP como consecuencia de la actividad de la cadena respiratoria.

Reacción 5: La succinil-CoA rinde succinato y GTP. La succinil-CoA es un tioéster de alta energía con un ΔG de hidrólisis de -33,5 KJ·mol^-1 aproximadamente. La energía liberada por la ruptura de ese enlace se utiliza para generar un enlace fosfoanhidro entre un fosfato y un GDP para dar 1 GTP por fosforilación a nivel de sustrato. En la reacción se libera HSCoA.

Reacción 6: El succinato se transforma en fumarato. El succinato es oxidado a fumarato por la succinato deshidrogenasa, enzima que tiene como cofactor al FAD. Se producen ATP en la cadena respiratoria.

Reacción 7: El fumarato se hidrata y genera malato. La fumarasa cataliza la adición de agua, es decir, la hidratación del fumarato. El producto de la reacción es el malato.

Reacción 8: El malato se oxida a oxalacetato. Dada la naturaleza cíclica de la vía, las reacciones en su conjunto conducen a la regeneración del oxalacetato. La malato deshidrogenasa cataliza la oxidación del malato a oxalacetato, con la reducción de un NAD⁺: Se forman ATP en la cadena respiratoria.