Cual es el ciclo de acido citrico o ciclo de Krebs

El ciclo del ácido cítrico, también conocido como ciclo de Krebs o ciclo de ácido tricarboxílico (TCA), es una serie de reacciones químicas en la célula que descomponen las moléculas de los alimentos en dióxido de carbono , agua y energía. En plantas y animales (eucariotas), estas reacciones tienen lugar en la matriz de las mitocondrias de la célula como parte de la respiración celular. Muchas bacterias también realizan el ciclo del ácido cítrico, aunque no tienen mitocondrias, por lo que las reacciones tienen lugar en el citoplasma de las células bacterianas. En bacterias (procariotas), la membrana plasmática de la célula se usa para proporcionar el gradiente de protones para producir ATP.

Ciclo de acido citrico o ciclo de Krebs

Sir Hans Adolf Krebs, un bioquímico británico, se le atribuye el descubrimiento del ciclo. Sir Krebs describió los pasos del ciclo en 1937. Por esta razón, se lo puede llamar el ciclo de Krebs. También se conoce como el ciclo del ácido cítrico, para la molécula que se consume y luego se regenera. Otro nombre para el ácido cítrico es el ácido tricarboxílico, por lo que el conjunto de reacciones a veces se denomina ciclo de ácido tricarboxílico o ciclo de TCA.

Reacción química del ciclo ácido cítrico

La reacción general para el ciclo del ácido cítrico es:

Acetil-CoA + 3 NAD + + Q + PIB + P i + 2 H 2 O → CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH 2 + GTP + 2 CO 2

donde Q es ubiquinona y P i es fosfato inorgánico

Pasos del ciclo de ácido cítrico

A fin de que los alimentos para entrar en el ciclo del ácido cítrico, que debe romperse en grupos acetilo, (CH 3 CO). Al comienzo del ciclo del ácido cítrico, un grupo acetilo se combina con una molécula de cuatro carbonos llamada oxaloacetato para formar un compuesto de seis carbonos, el ácido cítrico. Durante el ciclo , la molécula de ácido cítrico se reorganiza y se despoja de dos de sus átomos de carbono. Se liberan dióxido de carbono y 4 electrones. Al final del ciclo, queda una molécula de oxaloacetato, que puede combinarse con otro grupo acetilo para volver a ser el ciclo.

Sustrato → Productos (Enzima)

Oxaloacetato + Acetil CoA + H 2 O → Citrato + CoA-SH (citrato sintasa)

Citrato → cis-Aconitate + H 2 O (aconitasa)

cis-Aconitate + H 2 O → Isocitrate (aconitase)

Isocitrato + NAD + oxalosuccinato + NADH + H + (isocitrato deshidrogenasa)

Oxalosuccinato á-Ketoglutarato + CO2 (isocitrato deshidrogenasa)

α-Ketoglutarato + NAD + + CoA-SH → Succinil-CoA + NADH + H + + CO 2 (α-cetoglutarato deshidrogenasa)

Succinil-CoA + GDP + P i → Succinato + CoA-SH + GTP (succinil-CoA sintetasa)

Succinato + ubiquinona (Q) → Fumarato + ubiquinol (QH 2 ) (succinato deshidrogenasa)

Fumarato + H 2 O → L-malato (fumarasa)

L-Malate + NAD + → Oxaloacetato + NADH + H + (deshidrogenasa de malato)

Funciones del ciclo Krebs

El ciclo de Krebs es el conjunto clave de reacciones para la respiración celular aeróbica. Algunas de las funciones importantes del ciclo incluyen:

  1. Se usa para obtener energía química de proteínas, grasas y carbohidratos. ATP es la molécula de energía que se produce. La ganancia neta de ATP es de 2 ATP por ciclo (en comparación con 2 ATP para la glucólisis, 28 ATP para la fosforilación oxidativa y 2 ATP para la fermentación). En otras palabras, el ciclo de Krebs conecta el metabolismo de las grasas, las proteínas y los carbohidratos.
  2. El ciclo se puede usar para sintetizar precursores de aminoácidos.
  3. Las reacciones producen la molécula NADH, que es un agente reductor utilizado en una variedad de reacciones bioquímicas.
  4. El ciclo del ácido cítrico reduce el dinucleótido flavina adenina (FADH), otra fuente de energía.

Origen del ciclo de Krebs

El ciclo del ácido cítrico o el ciclo de Krebs no es el único conjunto de reacciones químicas que las células podrían usar para liberar energía química, sin embargo, es el más eficiente. Es posible que el ciclo tenga orígenes abiógenos, anteriores a la vida. Es posible que el ciclo haya evolucionado más de una vez. Parte del ciclo proviene de las reacciones que ocurren en las bacterias anaeróbicas.

Ciclo del ácido cítrico: cosechando la energía en los alimentos

El ciclo del ácido cítrico, también conocido como ciclo de Krebs o ciclo del ácido tricarboxílico (TCA), es la segunda etapa de la respiración celular . Este ciclo está catalizado por varias enzimas y lleva el nombre en honor del científico británico Hans Krebs, que identificó la serie de pasos que participan en el ciclo del ácido cítrico. La energía útil que se encuentra en los carbohidratos , proteínas y grasas que comemos se libera principalmente a través del ciclo del ácido cítrico. Aunque el ciclo del ácido cítrico no usa oxígeno directamente, solo funciona cuando hay oxígeno.

Pasos del ciclo de ácido cítrico

La primera fase de la respiración celular llamada glucólisis tiene lugar en el citosol del citoplasma de la célula . El ciclo del ácido cítrico, sin embargo, ocurre en la matriz de las mitocondrias celulares . Antes del comienzo del ciclo del ácido cítrico, el ácido pirúvico generado en la glucólisis cruza la membrana mitocondrial y se utiliza para formar la acetil coenzima A (acetil CoA) . El acetil CoA se usa luego en el primer paso del ciclo del ácido cítrico. Cada paso en el ciclo es catalizado por una enzima específica.

  • Paso 1 – El grupo acetilo CoA de dos carbonos se agrega al oxaloacetato de cuatro carbonos para formar el citrato de seis carbonos. El ácido conjugado del citrato es ácido cítrico, de ahí el nombre de ciclo del ácido cítrico. El oxaloacetato se regenera al final del ciclo para que el ciclo pueda continuar. Enzima: citrato sintasa
  • Paso 2 : el citrato pierde una molécula de agua y se agrega otra. En el proceso, el ácido cítrico se convierte en su isómero de isómero. Enzima: aconitasa
  • Paso 3 : el isocitrato pierde una molécula de dióxido de carbono (CO 2 ) y se oxida formando el alfa cetoglutarato de cinco carbonos. Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD + ) se reduce a NADH + H + en el proceso. Enzima: isocitrato deshidrogenasa.
  • Paso 4 : el alfa cetoglutarato se convierte en el succinil CoA de 4 carbonos. Se elimina una molécula de CO 2 y NAD + se reduce a NADH + H + en el proceso. Enzima: alfa cetoglutarato deshidrogenasa.
  • Paso 5 : se elimina CoA de la molécula de succinil CoA y se reemplaza por un grupo fosfato. El grupo fosfato se elimina y se une a guanosina difosfato (GDP) formando guanosina trifosfato (GTP). Al igual que el ATP, GTP es una molécula que produce energía y se utiliza para generar ATP cuando dona un grupo de fosfato a ADP. El producto final de la eliminación de CoA de succinil CoA es succinato . Enzima: succinil-CoA sintetasa.
  • Paso 6 : el succinato se oxida y se forma el fumarato . El dinucleótido flavina adenina (FAD) se reduce y forma FADH 2 en el proceso. Enzima: succinato deshidrogenasa.
  • Paso 7 – Se agrega una molécula de agua y los enlaces entre los carbonos en el fumarato se reorganizan formando malato . Enzima: fumarasa.
  • Paso 8 – El malato se oxida formando oxaloacetato , el sustrato inicial en el ciclo. NAD + se reduce a NADH + H + en el proceso. Enzima: malato deshidrogenasa.

Resumen del Ciclo de Acido Cítrico

En células eucariotas , el ciclo del ácido cítrico usa una molécula de acetil CoA para generar 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH 2 , 2 CO 2 y 3 H + . Dado que dos moléculas de acetil CoA se generan a partir de las dos moléculas de ácido pirúvico producidas en la glucólisis, el número total de estas moléculas producidas en el ciclo del ácido cítrico se duplica a 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH 2 , 4 CO 2 y 6 H + . Dos moléculas adicionales de NADH también se generan en la conversión de ácido pirúvico a acetil CoA antes del inicio del ciclo. Las moléculas NADH y FADH 2 producidas en el ciclo del ácido cítrico pasan a la fase final de la respiración celularllamado la cadena de transporte de electrones. Aquí NADH y FADH 2 se someten a fosforilación oxidativa para generar más ATP.

Fuentes:

  • Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 5ª edición. Nueva York: WH Freeman; 2002. Capítulo 17, El ciclo del ácido cítrico. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21163/
  • El ciclo de ácido cítrico. BioCarta. Actualizado en marzo de 2001. (http://www.biocarta.com/pathfiles/krebpathway.asp)
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