Respiración Celular: Descarboxilación Oxidativa, Ciclo de Krebs y Cadena de Transporte de Electrones

Descarboxilación Oxidativa

Dentro de la mitocondria, en la matriz, se produce la descarboxilación oxidativa mediante un complejo enzimático llamado piruvato deshidrogenasa. En este proceso, el ácido pirúvico se descarboxila, se oxida su grupo acetil y se activa a la forma de acetil-CoA (2 átomos de carbono).

El ácido pirúvico tiene que llegar a convertirse en grupos acetilo, en forma de acetil-CoA, para poder entrar en el ciclo de Krebs y ser oxidado hasta CO2 y H2O.

• Pérdida del grupo carboxilo del piruvato, que se libera en forma de CO2 (descarboxilación) con el primer carbono y dos oxígenos.

• Balance de la descarboxilación oxidativa (a partir de 2 moléculas de ácido pirúvico):

  • 2 moléculas de acetil-CoA.
  • 2 NADH + 2 H+.
  • 2 CO2.

Ciclo de Krebs

El acetil-CoA es el primer paso del ciclo de Krebs. Se introduce en el ciclo y se oxida hasta CO2. Este proceso proviene de la degradación de principios inmediatos. Las etapas del ciclo son:

1. Reacción 1: Citrato sintasa (De oxalacetato a citrato)
2. Reacción 2: Aconitasa (De citrato a isocitrato)
3. Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa (De isocitrato a oxoglutarato)
4. Reacción 4: α-cetoglutarato deshidrogenasa (De oxoglutarato a Succinil-CoA)
5. Reacción 5: Succinil-CoA sintetasa (De Succinil-CoA a succinato)
6. Reacción 6: Succinato deshidrogenasa (De succinato a fumarato)
7. Reacción 7: Fumarasa (De fumarato a L-malato)
8. Reacción 8: Malato deshidrogenasa (De L-malato a oxalacetato)

El ciclo comienza con 2 carbonos del acetil-CoA, que luego pasan a 4 y de ahí a 6. Estos se oxidan y se convierten en oxalacetato, una molécula de dos carbonos.

El CO2 es liberado y el proceso también produce agua.

La función básica del ciclo de Krebs no es producir ATP o GTP, sino liberar grandes cantidades de electrones y protones que serán transportados hacia la cadena respiratoria a través del NAD.

Resultados del Ciclo de Krebs:

• 4 ATP (incluyendo 2 de la glucólisis)
• 10 NADH (incluyendo 2 de la glucólisis)
• 2 FADH2

Por cada vuelta del ciclo se convierten:

• 2 moléculas de NAD+ en 2 de NADH2
• 1 molécula de FAD se transforma en FADH2
• 1 molécula de GDP (guanina difosfato) forma GTP (guanina trifosfato).

Cadena de Transporte de Electrones

Ocurre en la membrana interna de la matriz de la mitocondria.

• 4 iones de H+ producen un ATP
• 1 NADH bombea 10 H+, hay 10 NADH que bombean 100 H+
• Esto produce 25 ATP
• 2 moléculas de agua