CICLO DE KREBS

Definición y objetivos.

El ciclo de Krebs, también llamado ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) o ciclo del acido cítrico, consiste en una serie de reacciones bioquímicas en las que la gran cantidad de energía química potencial almacenada en la acetil CoA se libera en forma gradual.

En este ciclo una secuencia de oxidaciones reducciones transfieren la energía potencial en la forma de electrones a coenzimas portadoras de electrones, NAD+. Los derivados del acido pirúvico experimentan un proceso de oxidación con reducción simultanea de las coenzimas.

El Ciclo de Krebs fue descubierto por el alemán Hans Adolf Krebs, quien obtuvo el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1953.

Comprende una serie de reacciones química que ocurren en la mitocondria, a través de las cuales se realiza la descomposición final de la biomoléculas, carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos grasos, presentes en los alimentos.

Las biomoléculas se descomponen en pequeñas unidades denominadas grupos acetilo (CH3CO), las cuales al comienzo del ciclo se combina con oxalacelato para producir ácido cítrico.

ENZIMAS DEL CICLO DE KREBSDEGRADACIÓN CH3CO-COA

• El ciclo es una serie de ocho reacciones enzimáticas que degradan al grupo acetilo de la acetil-CoA a dos moléculas de CO2, con la formación de equivalentes de reducción (3 NADH, 1 FADH2) y un ATP.

• Todas las enzimas se encuentran en la matriz, a excepción de la succinato deshidrogenasa que está asociada a la membrana mitocondrial interna.

¿Cuántas reacciones comprende el ciclo?

1. Citrato sintasa 2. Aconitasa 3. Isositrato deshidrogenasa 4. α Cetoglutarato deshidrogenasa 5. Succinil-CoA sintetasa 6. Succinato deshidrogenasa 7. Fumarasa 8. Malato

REACCIONES DEL CICLO

• Las enzimas del ciclo de Krebs se localizan de forma ordenada en el interior de la mitocondria. La membrana mitocondrial es impermeable a los compuestos fosforilados y al acetil CoA, por lo que el piruvato de la ruta glicolitica, que se origina en el citosol, es transportado, mediante difusión facilitada, al interior de la mitocondria. Posteriormente, el piruvato, a través de una descarboxilación oxidativa, se transforma en acetil-CoA, según la ecuación global:

ESQUEMA:CICLO DE KREBS

REACCIÓN 1, 2, 3 :

REACCIÓN 4,5,6:

REACCIÓN 7,8 :

Enzimas

Cataliza la condensación de acetil-CoA y oxalacetato. Esta reacción inicial del ciclo del ácido cítrico es el momento en el cual los átomos de carbono se “introducen en la caldera” en la forma de acetil – CoA. La reacción de la citrato sintasa prosigue por medio de un mecanismo cinético secuencial ordenado, en el que el oxalacetato se agrega a la enzima antes que el acetil-CoA.

Citrato sintasa

Cataliza la descarboxilación

oxidativa del isocitrato para

formar 2-oxoglutarato

Isocitrato deshidrogenasa

a- cetoglutarato deshidrogenasa

Convierte el α-cetoglutarato (o 2-oxo-glutarato) en succinil-CoA. Es un complejo multienzimático, cuya acción es análoga a la piruvato deshidrogenasa y utiliza los mismos cofactores: pirofosfato de tiamina (TPP), ácido lipoico, NAD+, FAD y coenzima A. La reacción es prácticamente irreversible y en ella se forma el segundo CO2, que proviene del oxalacetato. Para que la acetil-CoA convierta en CO2 su radical acetato, el ciclo ha de dar dos vueltas.

• La deshidrogenación y descarboxilación combinadas de piruvato para formar el grupo acetilo del acetil-CoA, requiere la acción secuencial de tres enzimas diferentes, así como de cinco coenziamas o grupos prostéticos diferente

• El pirofosfato de tiamina (TPP)• El flavina adenida dinucleotido (FAD)• El coenzima A (CoA, aveces mostrtado como

CoA-SH para poner de relieve el papael del grupo –SH), • El ticotinamida adenina dinucleotido (NAD) y • El lipoato.

Cuatro vitaminas diferentes esenciales, son componentes vitales de este sistema: la tiamina (en el TPP), la riboflavina (en el FAD), la nicotinamida (en el NAD) y el pantotenato (en el conezima A)

Por cada acetil-CoA oxidado por el ciclo del acido cítrico, la ganancia energética consiste en:

• Tres moléculas de NADH

•Una de FADH2

• Y un nucleosido trifosfato (ATP o GTP)

Estequimetria de la reducción de coenzimas y de formación de ATP en la oxidación aeróbica de la glucosa vía glucolisis, reacción del complejo de la piruvato deshidrogenada, ciclo del acido cítrico y fosforilacion oxidativa.

• Las reacciones anapleroticas convierten piruvato o fosfoenelpiruvato en axalacetato o malato en diversos tejidos y organismos.

• La reaccion anaplerotica mas importante en hígado y riñon de mamimefos es la carboxilacion reversible del piruvato por el CO2 para formar oxalacetato, catalizada por la piruvato carboxilasa.

Reacciones anapleróticas.

• ¿Cuántos equivalentes de hidrogeno NADH+H se producen cuando el Piruvato es oxidado y descarboxilado para convertirse en Acetil-CoA antes de entrar al ciclo de Krebs?