Procesos Metabólicos: Descarboxilación, Ciclo de Krebs y Cadena Respiratoria

Descarboxilación oxidativa del piruvato

El piruvato procedente de la glucólisis penetra en la matriz mitocondrial, donde sufre una descarboxilación, liberando una molécula de CO2, a la vez que es oxidado por NAD+, que se reduce a NADH. El grupo acetilo resultante (CH3-CO-) es activado por el coenzima A y produce acetil-CoA. Esta reacción está catalizada por el complejo de la piruvato deshidrogenasa.

Como en la glucólisis se producen dos moléculas de pirúvico por molécula de glucosa, el balance de esta fase es:

• 2 acetil-CoA
• 2 NADH
• 2 H+
• 2 CO2

Ciclo de Krebs

Se inicia con la condensación del grupo acetilo del acetil-CoA (2C) con una molécula de ácido oxalacético (4C) para dar un ácido tricarboxílico de 6 átomos de carbono: el ácido cítrico. En esta reacción se libera el coenzima A.

Posteriormente, en una secuencia de siete reacciones catalizadas enzimáticamente, se eliminan dos átomos de carbono en forma de CO2 y se regenera el ácido oxalacético. Dando dos vueltas al ciclo de Krebs se obtienen:

• 4 CO2
• 2 ATP
• 6 NADH
• 2 FADH2

Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

La cadena de transporte de electrones mitocondrial utiliza electrones desde un donador, ya sea NADH o FADH2, y los pasa a un aceptor de electrones final, como el O2, mediante una serie de reacciones redox.

Mecanismo de transporte

1. Los electrones de alta energía del NADH y FADH2 son transportados por una cadena de transporte electrónico (CTE) hasta el oxígeno, que se reduce a agua.
2. La CTE está compuesta por cuatro complejos proteicos y coenzimas con un nivel energético determinado.

Complejos de la cadena

• Complejo I (NADH deshidrogenasa): Capta los electrones del NADH y los transfiere a la ubiquinona (Q). Al mismo tiempo, el Complejo I transloca cuatro protones a través de la membrana, produciendo un gradiente de protones.
• Complejo II (succinato deshidrogenasa): Dona electrones a la ubiquinona desde el succinato y los transfiere vía FAD a la ubiquinona.
• Complejo III (complejo citocromo bc1): Obtiene dos electrones desde QH2 y se los transfiere a dos moléculas de citocromo c. Al mismo tiempo, transloca dos protones a través de la membrana.