Catabolismo y ciclo de Krebs: rutas metabólicas y reacciones químicas

El catabolismo y la glucólisis

El catabolismo es el conjunto de reacciones químicas del metabolismo celular, que llevan a cabo la degradación de moléculas orgánicas, mediante reacciones de oxidación, en las que se libera energía, que se conserva en el enlace fosfato del ATP. La Glucólisis es la ruta metabólica mediante la que se degrada la glucosa hasta dos moléculas de piruvato, a la vez que se produce energía en forma de ATP y de NADH.

Etapa 1: Fosforilación de la glucosa

La glucosa es fosforilada por el ATP para formar glucosa-6-fosfato (hexoquinasa).

Etapa 2: Isomerización de la glucosa-6-fosfato

Por una reacción de isomerización, la glucosa-6-fosfato pasa a fructosa-6-fosfato (isomerasa).

Etapa 3: Fosforilación de la fructosa-6-fosfato

De nuevo se utiliza ATP para fosforilar la fructosa-6-fosfato a fructosa-1,6-difosfato (quinasa).

Etapa 4: División del azúcar

Este azúcar, de 6 carbonos se divide para producir 2 moléculas de 3 carbonos cada una, el gliceraldehido-3-fosfato, y la dihidroxiacetona fosfato (aldolasa).

Etapa 5: Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato

La dihidroxiacetona fosfato, es una cetosa, isómera de la aldosa, gliceraldehido-3-fosfato, y por una reacción de isomerización se transforma en ella. De este modo, son 2 las moléculas de trifosfato que continúan la glucólisis.

Etapa 6: Reacción de oxidación

Esta es la etapa más importante, pues se trata de una reacción de oxidación, catalizada por la GA-3P-deshidrogenasa, en la que las 2 moléculas de gliceraldehido-3-fosfato se oxida a 1,3-difosfoglicerato. Un aldehído se oxida a un ácido carboxílico. La coenzima NAD + se reduce a NADH + H +.

Etapa 7: Fosforilación del 1,3-difosfoglicerato

El 1,3-difosfoglicerato transfiere un grupo fosfato al ADP que se fosforila a ATP, y se obtiene el 3- fosfoglicerato (quinasa).

Etapa 8: Transformación del 3-fosfoglicerato

El grupo fosfato se mueve ahora de la posición 3 a la 2, obteniendo así 2-fosfoglicerato.

Etapa 9: Deshidratación del 2-fosfoglicerato

La eliminación de agua por deshidratación del 2-fosfoglicerato, da lugar a fosfoenolpiruvato.

Etapa 10: Formación de ATP y piruvato

Finalmente, el fosfoenolpiruvato transfiere un grupo fosfato al ADP, para formar ATP y piruvato.

Fermentaciones y ciclo de Krebs

Las fermentaciones permiten la producción de ATP en ausencia de oxígeno. En estas condiciones anaerobias los electrones del piruvato y el NADH permanecen en el citosol. El piruvato se convierte en productos que se excretan por la célula. En este proceso, el NADH cede electrones y se transforma en NAD+. Se requiere esta regeneración del NAD+ para mantener las reacciones de la glucólisis.

CICLO DE KREBS: (ACETILCOA+3NAD+GDP+PI+FAD+H20)--(ACETIL COA+3NADH+3H++GTP+FADH2)

Etapa 1: Unión de la acetil-coenzima A al oxalacetato

La acetil-coenzima A se une al oxalacetato, para formar un ácido tricarboxílico, en forma iónica, el citrato, liberándose, así mismo, la molécula se coenzima A.

Etapa 2: Isomerización del citrato

Una reacción de isomerización transforma el citrato en isocitrato, simplemente variando la posición de un OH.

Etapa 3: Oxidación del isocitrato

El isocitrato se oxida por dehidrogenacion a oxalsuccinato, mientras que el NAD+ pasa a NADH, y el oxalsuccinato se descarboxila, para dar lugar a α-cetoglutarato y CO2.

Etapa 4: Transformación del α-cetoglutarato

De nuevo, una deshidrogenacion y una descarboxilacion transforman el α-cetoglutarato a succinil-coenzima A. para ello se consume una molécula de coenzima A. se obtiene una molécula de coenzima reducido NADH, y una molécula se CO2.

Etapa 5: Liberación de coenzima A y síntesis de GTP

Una molécula de H2O rompe el enlace liberando coenzima A, y dando lugar al succinato libre. La energía liberada es aprovechada para la síntesis de una molécula de GTP a partir de GDP y P. en la plantas y bacterias se obtiene ATP.

Etapa 6: Oxidación del succinato

De nuevo una reacción de oxidación por deshidrogenacion transforma el succinato en fumarato.

Etapa 7: Hidratación del fumarato

La hidratación del doble enlace del fumarato da lugar a un grupo alcohol (OH) en el malato.

Etapa 8: Última reacción del ciclo

Esta es la última reacción del ciclo y la 4º reacción de oxidación. En este caso, la deshidrogenación del malato a oxolacetato provoca la reducción del NAD+ a NADH.