Ciclo de Krebs: Proceso, Etapas y Significado Metabólico

Ciclo de Krebs: Proceso Fundamental en el Metabolismo Celular

El Ciclo de Krebs es un conjunto cíclico de reacciones que producen la oxidación completa del acetil-CoA hasta CO₂. Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y desempeña las siguientes funciones:

• Obtención de poder reductor.
• Obtención de precursores metabólicos.
• Obtención de energía en forma de GTP por fosforilación a nivel de sustrato.

El ciclo consta de 8 pasos:

1. Formación del citrato.
2. Formación del isocitrato.
3. Oxidación del isocitrato a alfa-cetoglutarato y CO₂.
4. Oxidación del alfa-cetoglutarato a succinil-CoA y CO₂.
5. Conversión del succinil-CoA en succinato.
6. Oxidación del succinato a fumarato.
7. Hidratación del fumarato a malato.
8. Oxidación del malato a oxalacetato.

Etapas Clave del Ciclo de Krebs

1. Formación del Citrato: El acetil-CoA se une a una molécula de 4 carbonos, el oxalacetato, que se regenera al completarse el ciclo. La energía necesaria para llevar a cabo esta unión la suministra la hidrólisis de la molécula de coenzima A que estaba unida al resto acetilo. Se obtiene citrato, una molécula de 6 carbonos.
2. Formación del Alfa-cetoglutarato: Después de la conversión del citrato en su isómero, el isocitrato, este compuesto experimenta una descarboxilación oxidativa. En ella se libera un carbono carboxílico en forma de CO₂ y se produce un cetoácido, el alfa-cetoglutarato. En esta oxidación se genera también poder reductor en forma de NADH.
3. Formación del Succinil-CoA: El alfa-cetoglutarato sufre, asimismo, una descarboxilación oxidativa semejante a la del piruvato, que da lugar a CO₂, NADH y un resto acilo de 4 carbonos, que se une a la coenzima A para formar succinil-CoA. La energía de oxidación se conserva en el enlace de alta energía establecido con la CoA.
4. Formación del Succinato: La hidrólisis del succinil-CoA libera la energía del enlace, que se transfiere a un nucleótido, el GDP, obteniéndose GTP (igual que ATP), mediante fosforilación a nivel de sustrato. Como productos de esa hidrólisis se obtienen succinato y CoA.
5. Formación del Fumarato: La transformación del succinato en fumarato está catalizada por una enzima del tipo deshidrogenasa, que utiliza FAD como coenzima. Esta reacción consiste en la formación de un doble enlace entre los carbonos centrales. Los átomos de hidrógeno son captados por la coenzima, que se convierte en FADH₂. A continuación, el fumarato se hidrata y se obtiene malato.
6. Regeneración del Oxalacetato: La oxidación del malato por la transformación de un grupo alcohol en un grupo carbonilo rinde más NADH y regenera el oxalacetato, con lo que el ciclo llega a su fin.

Resumen de una Vuelta Completa al Ciclo de Krebs

En una vuelta completa al ciclo de Krebs se obtiene:

• 1 molécula de GTP (convertible a ATP).
• 3 moléculas de NADH y 1 de FADH₂. Estas moléculas permiten, posteriormente, la formación de moléculas de ATP durante el proceso de fosforilación oxidativa.
• 2 moléculas de CO₂, que corresponden a los carbonos de una molécula de acetil-CoA completamente oxidados.

Importancia Metabólica del Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es el núcleo del metabolismo intermediario. Algunos compuestos procedentes de otras rutas catabólicas se incorporan a este ciclo para su degradación. Por otra parte, algunas moléculas del ciclo de Krebs sirven como punto de partida para las rutas biosintéticas. Es, por consiguiente, una vía anfibólica, lo que significa que resulta clave tanto en los procesos catabólicos como en procesos anabólicos.