CICLO DE KREBS

DOCENTE:Dr. VICTOR HUGO FLORES CARRUITERO

El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una serie de reacciones químicas que forman parte de la respiración celular en todas las células aerobias, es decir que utilizan oxígeno.

CICLO DE KREBS

En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de hidratos de carbono, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable.

FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS

Produce la mayor parte del CO2 metabólico

Es la principal fuente de coenzimas reducidas (NADH+H, y FADH2) que posteriormente se oxidan en la cadena respiratoria para producir ATP.

Es la vía común para la degradación metabólica de carbohidratos, lípidos y proteínas.

Representa la oxidación metabólica del acetato: (como acetil-CoA)

Lo primero que ocurre tras la glucólisis es que el ácido pirúvico pasa desde el citoplasma a la matriz mitocondrial, atravesando las membranas.

En las células eucariotas el ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz de la mitocondria en presencia de oxígeno.

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H S - C oA

S - C oAN A D N A D H H

P iruva to Acetil - C oAPIR U VATO

D ESH ID R O G EN A SA

O xidación de l p iruva to a ace til - C oA

El ácido pirúvico sufre una oxidación, se libera una molécula de CO2 y se forma un grupo acilo (CH3-CO). En esta reacción se forma una molécula de NADH. (Se forman ahora dos de NADH por cada molécula de glucosa)

Cada grupo acilo se une a un Coenzima A y se forma acetil Coenzima A. En este momento empieza el ciclo de Krebs.

Citrato

Isocitrato

-Cetoglutáricoa

S CoA

Succinil-CoASuccinato

Fumarato

Malato

OxalacetatoCitratoCitratoCitratoCitratoCitratoCitratoCitrato

CO 2

CO 2

NAD+

NAD+

NAD+

NADH+H+

NADH+H+

NADH+H+

GTP

FAD

FADH2

3S - CoA

Acetil - CoA

HS - CoA

HS - CoA GDP+ Pi

H O2

Ciclo de Krebs

1

2

3

45

6

7

8

1.-Formación del citrato: La primera reacción del ciclo es la condensación de acetil-CoA con oxalacetato para dar lugar a citrato, es una reacción catalizada por la citato sintasa

El grupo carbono metilico del grupo acetilo se une al grupo carbonilico (C2) del oxalacetato.

2.-Formación de isocitrato via cis-aconitato: La enzima aconitasa (aconitato hidratasa) cataliza la transformación reversible del citrato en isocitrato a través de la formación intermediaria del ácido tricarboxílico cis-aconitato.

En la célula la reacción transcurre hacia la derecha gracias a la rapidez del consumo de isocitato en el siguiente paso del ciclo.

3.- Oxidación del isocitrato a a-cetoglutarato y CO2: La enzima isocitato deshidrogenasa cataliza la descaboxilación oxidativa del isocitato dando lugar a la formación de a-cetoglutarato

4.-Oxidación del a-cetoglutarato a succinil CoA y CO2: El paso siguientes es otra descarboxilacilación oxidativa por la que el a-cetoglutarato se convierte en succinil-CoA y CO2 por acción del complejo -cetoglutarato deshidrogenasa; el NAD+ actua como aceptor de electrones.

Esta reacción es virtualmente idéntica a la de la piruvato deshidrogenasa

5.- Conversión de succinil CoA en succinato: La enzima que cataliza esta reacción reversible es la succinil CoA o succinico tioquinasa.

La energía liberada en la rotura del enlace se utiliza para promover la síntesis de un enlace fosfoanhidrido de GTP o ATP y dar lugar al mismo tiempo a la formación de succinato

6.- Oxidación de succinato a fumarato: Por acción de la flavoproteína succinato deshidrogenasa.

En eucariotas la succinato deshidrogenasa se encuentra unida fuertemente a la membrana mitocondrial interna, es la única enzima del ciclo de krebs unida a membrana.

El malonato un análogo del succinato, es un fuerte inhibidor competitivo de la succinato deshidrogenasa y puede bloquear el ciclo del ácido cítrico

7.- Hidratación del fumatato y producción de malato: La hidratación reversible del fumarto a L-malato es catalizada por la fumarasa (fumarato deshidrogenasa), es una enzima estereospecífica.

8.- Oxidación del malato a oxalacetato: Es la ultima reacción del ciclo del acido citrico, la L-malato deshidrogenasa dependiente de NAD+ cataliza la oxidación del L-malato a oxalacetato.

En la célula el oxalacetato está siendo continuamente retirado por la reacción altamente exergónica de la citrato sintasa. Como consecuencia de ello la concentración intracelular de oxalacetato, se mantiene en niveles muy bajos, lo que empuja la reacción de la malato deshidrogenasa a la formación de oxalacetato.

PRINCIPALES VÍAS QUE CONVERGEN EN

EL CICLO DE KREBS

Las reacciones que forman intermediarios del ciclo se conocen como reacciones anapleróticas.

El ciclo de Krebs constituye la segunda etapa del catabolismo de carbohidratos. La glucólisis rompe la glucosa (6 carbonos) generando dos moléculas de piruvato (3 carbonos).

En eucariotas el piruvato se desplaza al interior de la mitocondria (gracias a un transportador específico de membrana interna). En la matriz mitocondrial produce acetil-CoA que entra en el ciclo de Krebs.

En el catabolismo de proteínas, los enlaces peptídicos de las proteínas son degradados por acción de enzimas proteasas en el tracto digestivo liberando sus constituyentes aminoacídicos. Estos aminoácidos penetran en las células, donde pueden ser empleados para la síntesis de proteínas o ser degradados para producir energía en el ciclo de Krebs.

En el catabolismo de grasas, los triglicéridos son hidrolizados liberando ácidos grasos y glicerol.

En muy diversos tejidos, especialmente en músculo cardiaco, los ácidos grasos son degradados en la matriz mitocondrial mediante sucesivos ciclos de beta oxidación que liberan unidades de acetil-CoA, que pueden incorporarse al ciclo de Krebs.

Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O

 2CO2 + 3NADH + 3H+ + GTP + FADH2 + HS-CoA

RESUMEN DEL CICLO Entran dos carbonos en forma de Acetilo. Salen dos carbonos en forma de CO2

Salen 4 pares de átomos de Hidrógeno:3 (NADH + H+) y 1 FADH2

Se forma un compuesto de alta energía: GTP

ESTEQUIOMETRÍA DEL CICLO

El ciclo de Krebs siempre es seguido por la fosforilación oxidativa.

Este proceso extrae la energía en forma de electrones de alto potencial de las moléculas de NADH y FADH2, regenerando NAD+ and FAD, gracias a lo cual el ciclo de Krebs puede continuar.

Los electrones son transferidos a moléculas de O2, rindiendo H2O.

Pero esta transferencia se realiza a través de una cadena transportadora de electrones capaz de aprovechar la energía potencial de los electrones para bombear protones al espacio intermembrana de la mitocondria.

De este modo el ciclo de Krebs no utiliza directamente O2, pero lo requiere al estar acoplado a la fosforilación oxidativa.

Por cada molécula de glucosa la energía obtenida mediante el metabolismo oxidativo, es decir, glucolisis seguida del ciclo de Krebs, equivale a unas 36 moléculas de ATP.