Rutas Metabólicas: Glucólisis, Ciclo de Krebs y Cadena de Transporte de Electrones

Glucólisis

La glucólisis es la secuencia de reacciones en las que una molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico, liberando 2 ATP. Este proceso ocurre en el citosol y no requiere oxígeno.

Pasos de la glucólisis:

• 1) Fosforilación de la glucosa: se consume 1 ATP.
• 2) Isomerización: la glucosa-6-fosfato se desclicla y se forma fructosa.
• 3) Fosforilación de la fructosa-6-fosfato: se consume 1 ATP.
• 4) Escisión: rotura de la fructosa en dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato.
• 5) Oxidación y fosforilación: del gliceraldehído-3-fosfato; se emplea fosfato inorgánico y se reducen dos moléculas de NAD+ a NADH.
• 6) Desfosforilación: de lo formado anteriormente (+ 1 ATP).
• 7) Isomerización.
• 8) Formación de enlace: se pierde H y un OH, formándose H₂O y fosfoenolpiruvato.
• 9) Desfosforilación del fosfoenolpiruvato: formándose ácido pirúvico y ATP.

Ciclo de Krebs

Es una cadena cíclica de reacciones que ocurre en la matriz mitocondrial, una vez que el ácido pirúvico ha entrado por transporte activo en la mitocondria y se ha transformado en Acetil-CoA (liberando CO₂, 2H y entrando CoA-SH).

Etapas del ciclo:

• 1) Formación de ácido cítrico: el Acetil-CoA se transforma en ácido cítrico al añadir H₂O.
• 2) Isomerización: del ácido cítrico en ácido isocítrico.
• 3) Oxidación del ácido isocítrico: pérdida de carbono liberado como CO₂. Se reduce una molécula de NAD+ a NADH.
• 4) Oxidación posterior: se libera CO₂ para formar succinil-CoA. Se reduce NAD+ a NADH.
• 5) Rotura del enlace: entre succinil y CoA, liberando energía captada por el GDP para formar GTP, el cual cede un fosfato al ADP para formar ATP.
• 6) Oxidación del ácido succínico a ácido fumárico: se reduce FAD a FADH₂.
• 7) Hidratación del ácido fumárico: para formar ácido málico.
• 8) Oxidación del ácido málico: para formar ácido oxalacético, reduciendo NAD+ a NADH.

Cadena de transporte de electrones

En esta etapa, las coenzimas reducidas se oxidan para sintetizar ATP:

• 1) Transferencia: los electrones captados por el NADH son transferidos al FMN, que los cede a la Coenzima Q (CoQ). Se liberan dos protones.
• 2) Cadena redox: el proceso continúa de par redox en par redox pasando por los citocromos b, c, a y a₃.
• 3) Aceptación final: los electrones llegan hasta el oxígeno, que los acepta y se combina para formar agua.

Fosforilación oxidativa

Los protones pasan de la matriz mitocondrial al espacio intermembranoso. Para regresar a la matriz, utilizan las partículas F (complejos ATP-sintetasa) que, mediante fosforilación oxidativa, convierten ADP en ATP gracias a la energía protomotriz generada por el gradiente de protones. El rendimiento final de la respiración celular es de 38 ATP.