Ciclo de Krebs: Ruta Metabólica y Reacciones Bioquímicas

Ciclo de Krebs: Ruta Metabólica y Respiración Celular

El Ciclo de Krebs es una ruta metabólica fundamental que forma parte de la respiración celular de los organismos aeróbicos. Constituye una vía catabólica que realiza la oxidación de las moléculas de acetil-CoA hasta producir CO₂, liberando gran cantidad de energía química, sobre todo en forma de poder reductor. Gracias a la cadena transportadora de electrones y a la fosforilación oxidativa, esta energía será utilizada en la síntesis de ATP.

El ciclo de Krebs también presenta una faceta anabólica, ya que proporciona precursores para muchas rutas biosintéticas de diferentes moléculas, como la biosíntesis de aminoácidos, ácidos grasos o azúcares. Por ello, se considera que el ciclo de Krebs es una ruta anfibólica, es decir, catabólica y anabólica a la vez. Este proceso tiene lugar en la matriz mitocondrial de las células eucariotas.

Reacciones del Ciclo de Krebs

Son una secuencia de reacciones que oxidan los dos átomos de carbono de una molécula de acetil-CoA hasta rendir CO₂:

• 1. Condensación: Entre una molécula de acetil-CoA (2C) y una de oxalacetato (4C). Es una condensación aldólica seguida de una hidrólisis que libera coenzima A. Esta reacción está catalizada por la citrato sintasa, dando como producto final el citrato (6C) en un proceso irreversible.
• 2. Transformación del citrato en isocitrato: Sucede en dos pasos; una deshidratación seguida de una hidratación, pasando de un alcohol terciario a uno secundario, que es más fácilmente oxidable.
• 3. Primera descarboxilación oxidativa: Se transforma el isocitrato (6C) en α-cetoglutarato (5C), lo que conlleva la reducción de una molécula de NAD⁺ a NADH+H⁺ y la eliminación de un átomo de carbono en forma de CO₂. Esta reacción es catalizada por la isocitrato deshidrogenasa en un proceso irreversible.
• 4. Segunda descarboxilación oxidativa: Se transforma el α-cetoglutarato (5C) en succinil-CoA (4C), lo que conlleva la reducción de una molécula de NAD⁺ a NADH+H⁺ y la eliminación de un átomo de carbono en forma de CO₂. Esta reacción es catalizada por la α-cetoglutarato deshidrogenasa en un proceso irreversible. (Hasta aquí ya se han producido las dos moléculas de CO₂, completando la oxidación neta del grupo acetilo).
• 5. Fosforilación a nivel de sustrato: Se produce la ruptura del enlace de alta energía del succinil-CoA con la síntesis de una molécula de GTP, a partir de GDP y Pi, liberando succinato y coenzima A libre gracias a la acción de la succinil-CoA sintetasa.
• 6. Oxidación del succinato a fumarato: Es una deshidrogenación de un enlace sencillo produciendo un doble enlace trans. Este hidrógeno se acopla al FAD para dar FADH₂.
• 7. Hidratación del doble enlace del fumarato: Originando L-malato gracias a la enzima fumarasa.
• 8. Oxidación del L-malato a oxalacetato: El grupo alcohol secundario del malato se oxida a la correspondiente cetona gracias a la reducción de una molécula de NAD⁺ a NADH+H⁺.

Reacción Global

Acetil-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + Pi + 2 H₂O → 2 CO₂ + 3 NADH + 3 H⁺ + FADH₂ + GTP + CoA-SH