Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs también se conoce como el ciclo del ácido cítrico, fue nombrado después de que Hans Adolf Krebs lo descubriera en 1937. También es conocido por otros nombres como el ciclo del ácido cítrico, el ciclo del ácido tricarboxílico o el ciclo de TCA.
El ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico o ciclo de TCA es una serie de reacciones bioquímicas que ocurren en la matriz mitocondrial. En esta reacción, la porción de acetilo de acetil CoA se oxida a dióxido de carbono y se producen las coenzimas reducidas FADH2 y NADH. El ciclo de Krebs es lo que se conoce como anfibólico, ya que es tanto catabólico (descompone las moléculas) como anabólico (construye las moléculas). Es una serie de reacciones químicas utilizadas por todos los organismos aeróbicos para generar energía a través de la oxidación del acetato derivado de carbohidratos, grasas y proteínas en dióxido de carbono.
Cada etapa del ciclo (y en la reacción de enlace – conversión de piruvato en acetil CoA) ocurre dos veces por cada molécula de glucosa que entra en la glucólisis porque se producen 2 moléculas de piruvato para cada glucosa. Los ocho pasos del ciclo del ácido cítrico son una serie de reacciones redox, deshidratación, hidratación y descarboxilación. Cada vuelta del ciclo forma un GTP o ATP, así como tres moléculas de NADH y una molécula de FADH2, que se usarán en etapas posteriores de la respiración celular para producir ATP para la célula.
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Desbloqueo de Términos
Oxidación
La eliminación de electrones de una molécula se llama oxidación. Esto posteriormente reduce el contenido de energía de una molécula. La mayoría de las oxidaciones biológicas implican la pérdida de átomos de hidrógeno. Este tipo de oxidación se denomina deshidrogenación y las enzimas utilizadas para este fin se denominan deshidrogenasas. Implica la ganancia de átomos de oxígeno. Por lo tanto
Reducción
Es lo opuesto a la oxidación. Es la adición de electrones a una molécula cuando una molécula se oxida, los iones de hidruro liberados (H-) no permanecen libres en la célula. Con el fin de aprovechar la energía de estos electrones, se transfieren inmediatamente a otro compuesto mediante coenzimas. Se caracteriza por la pérdida de átomos de oxígeno.
Fosforilación: se logra mediante la transferencia de un grupo fosfato a ADP.
Descarboxilación: la cadena de carbono se acorta mediante la eliminación de un átomo de carbono (COO-) como CO2.
Isomerización: es el proceso mediante el cual una molécula se transforma en otra molécula que tiene exactamente los mismos átomos.
Deshidratación: eliminación de moléculas de agua.
Hidratación: la adición de moléculas de agua.
La reacción del enlace entre la glucólisis y el ciclo de Krebs es la conversión de piruvato en acetil CoA. El piruvato se transporta a través de la membrana interna de la mitocondria y hacia el compartimento interno, llamado matriz. Una enzima llamada complejo de piruvato deshidrogenasa divide cada molécula de piruvato en una molécula de CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos. Por lo tanto
El CO2 se difunde fuera de la célula, y el grupo acetilo se combina con una molécula llamada coenzima A (abreviada como CoA). El producto de esta reacción es acetil-CoA. • NAD + cambia a su forma reducida, NADH, que ingresará en la cadena de transporte de electrones.
Reacciones Del Ciclo De Acido Citrico
Paso 1: formación de Citrato
El Acetil CoA, que lleva el producto de degradación de dos carbonos de la glucólisis, ingresa al ciclo al combinarse con el oxaloacetato para dar (S) -citryl CoA. La adición es catalizada por la citrato sintasa. (S) -citryl CoA se hidroliza a citrato catalizado por la misma citrato sintasa para producir CoA-SH y citrato.
Paso 2. Formación de Isocitrato
El citrato, un alcohol terciario, se convierte en su isómero, isocitrato, un alcohol secundario, en un proceso de isomerización que implica deshidratación seguida de hidratación que es catalizada por la enzima aconitasa. OH, un grupo de citrato se mueve a un átomo de carbono diferente.
Paso 3. Oxidación del isocitrato y formación de CO2
Este paso implica la oxidación-reducción (la primera de cuatro reacciones redox en el ciclo de Krebs) y la descarboxilación. La reacción catalizada por la isocitrato deshidrogenasa es compleja:
- El isocitrato se oxida a oxalo-succinato por NAD +, liberando 2 átomos de hidrógeno.
- Un hidrógeno y dos electrones se transfieren a NAD + para formar NADH; el ion de hidrógeno restante se libera.
- El oxalo-succinato permanece unido a la enzima y se somete a la descarboxilación, que produce la especie 5-carbono α-cetoglutarato.
- Este paso produce las primeras moléculas de CO2 y NADH en el ciclo.
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Paso 4: Oxidación de α-cetoglutarato y Formación de CO2
Esta segunda reacción redox del ciclo implica una molécula de NAD +, CoA-SH y α-cetoglutarato. El catalizador es un agregado de tres enzimas llamado el complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa. Tanto la reacción redox como la descarboxilación ocurren. Tres productos: CO2, NADH y la especie de 4 carbonos succinil CoA. Este paso produce la segunda molécula de CO2 y NADH en el ciclo.
Paso 5: Escisión Del Enlace Tioéster en Succinyl CoA y Fosforilación Del PIB Por lo Tanto
Dos moléculas reaccionan con succinil CoA – una molécula de GDP (similar a ADP) y un grupo de fosfato libre (Pi). La enzima succinil CoA sintetasa elimina la coenzima A mediante la escisión del enlace tioéster. La energía liberada se usa para combinar GDP y Pi para dar GTP. Succinyl CoA se ha convertido en succinato.
Paso 6: Oxidación de Succinato
Esta es la tercera reacción redox del ciclo. El succinato es deshidrogenado por FAD catalizado por succinato deshidrogenasa para producir fumarato, una especie de 4 carbonos con doble enlace trans. El FAD se reduce a FADH2. Por lo tanto porque
Paso 7: Hidratación de Fumarate
La enzima fumarasa cataliza la adición de agua al doble enlace de fumarato y, por lo tanto, se conoce como la adición nucleófila. La enzima es estereoespecífica, por lo que solo se produce el isómero L del producto malato. Por lo tanto porque
Paso 8: Oxidación de L-malato Para Regenerar Oxaloacetato
Esta es la cuarta reacción redox del ciclo. Una molécula de NAD + reacciona con malato, recogiendo dos átomos de hidrógeno (oxidación) con la energía asociada para formar NADH + H +. Esta reacción es catalizada por malato deshidrogenasa. El producto de esta reacción es oxaloacetato que se puede combinar con otra molécula de Acetil CoA, y el ciclo puede comenzar de nuevo.
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