Ciclo de Krebs: Proceso, Pasos y Funciones Clave

El Ciclo de Krebs es un conjunto cíclico de reacciones que producen la oxidación completa del acetil-CoA hasta CO₂. El ciclo de Krebs se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y desempeña las siguientes funciones:

• Obtención de poder reductor.
• Obtención de precursores metabólicos.
• Obtención de GTP por fosforilación a nivel de sustrato.

Pasos del Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs consta de 8 pasos:

1. Formación del citrato.
2. Formación del isocitrato.
3. Oxidación del isocitrato a alfa-cetoglutarato y CO₂.
4. Oxidación del alfa-cetoglutarato a succinil-CoA y CO₂.
5. Conversión del succinil-CoA en succinato.
6. Oxidación del succinato a fumarato.
7. Hidratación del fumarato a malato.
8. Oxidación del malato a oxalacetato.

Proceso Detallado

El acetil-CoA se une a una molécula de 4 carbonos, el oxalacetato, que se regenera al completarse el ciclo. La energía necesaria para llevar a cabo esta unión la suministra la hidrólisis de la molécula de coenzima A que estaba unida al resto acetilo. Se obtiene el citrato.

Después de la conversión del citrato en isocitrato, este compuesto experimenta una descarboxilación oxidativa. En ella se libera un carbono carboxílico en forma de CO₂ y se produce un cetoácido, el alfa-cetoglutarato. En esta oxidación se genera también NADH.

El alfa-cetoglutarato sufre, asimismo, una descarboxilación oxidativa semejante a la del piruvato, que da lugar a CO₂, NADH y un resto acilo de 4 carbonos, que se une a la coenzima A para formar succinil-CoA. La energía de la oxidación se conserva en el enlace de alta energía establecido con la CoA.

La hidrólisis del succinil-CoA libera la energía del enlace, que se transfiere a un nucleótido, el GDP, obteniéndose GTP, mediante fosforilación a nivel de sustrato. Como productos de esa hidrólisis se obtienen succinato y CoA.

La transformación del succinato en fumarato está catalizada por una enzima del tipo deshidrogenasa, que utiliza FAD como coenzima. Esta reacción consiste en la formación de un doble enlace entre los carbonos centrales. Los átomos de hidrógeno son captados por la coenzima, que se convierte en FADH₂. A continuación, el fumarato se hidrata y se obtiene el malato.

Finalmente, la oxidación del malato por la transformación de un grupo alcohol en un grupo carbonilo rinde más NADH y regenera oxalacetato, con lo que el ciclo llega a su fin.

Resumiendo, se obtienen 1 molécula de GTP, 3 de NADH y 1 de FADH₂. Estas moléculas permiten, posteriormente, la formación de moléculas de ATP durante el proceso de fosforilación oxidativa, 2 moléculas de CO₂, que corresponden a los carbonos de acetil-CoA completamente oxidados.

Balances

• Glucólisis: glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD⁺ >> 2 ac. pirúvico + 2 ATP + 2NADH + 2H⁺ + 2H₂O
• Descarboxilación oxidativa: 2 ac. pirúvico + 2 NAD⁺ + 2Hs-CoA >> 2CO₂ + 2acetil-CoA + 2NADH + 2H⁺
• Krebs: 2acetil-CoA + 6NAD⁺ + 2FAD + 2GDP + 2Pi + 2H₂O

TOTAL: glucosa + 6O₂ >> 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP