El Ciclo de Krebs

En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).

El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico.

El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.

El Ciclo de Krebs fue descubierto el por el alemán Hans Adolf Krebs, quien obtuvo el Premio Nobel

El ciclo de Krebs 

Conocido también como ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico, es un ciclo metabólico de importancia fundamental en todas las células que utilizan oxígeno durante el proceso de respiración celular. En estos organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de conjunción de las rutas metabólicas responsables de la degradación y desasimilación de los carbohidratos, las grasas y las proteínas en anhídrido carbónico y agua, con la formación de energía química.

Etapas del Ciclo de Krebs

Reacción 1: Citrato sintasa (De oxalacetato a citrato): El grupo acetilo del acetil-CoA se condensa con el oxalacetato formando citrato, una molécula de 3 grupos carboxilos y 6 carbonos.

Reacción 2: Aconitasa (De citrato a isocitrato): El citrato se isomeriza a isocitrato que es más fácilmente oxidable.

Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa (De isocitrato a oxoglutarato): Por descarboxilación oxidativa el isocitrato se convierte en α-cetoglutarato. En esta reacción se desprende CO2 y se forma NADH + H+.

Reacción 4: α-cetoglutarato deshidrogenasa (De oxoglutarato a Succinil-CoA): De nuevo tiene lugar una descarboxilación oxidativa en la que el α-cetoglutarato pasa a succinil-CoA. También aquí se desprende CO2 y se forma NADH + H+.

Reacción 5: Succinil-CoA sintetasa (De Succinil-CoA a succinato): El succinil-CoA pierde la CoA y pasa a succinato, liberando la energía suficiente como para que se forme GTP mediante un proceso de fosforilación a partir del sustrato.

Reacción 6: Succinato deshidrogenasa (De succinato a fumarato): El succinato se oxida a fumarato, mediante una reacción acoplada en la que la coenzima FAD se reduce a FADH2.

Reacción 7: Fumarasa (De fumarato a L-malato): Por hidratación del doble enlace del fumarato se forma malato.

Reacción 8: Malato deshidrogenasa (De L-malato a oxalacetato): A partir del malato se regenera el oxalacetato con el que se iniciaba el ciclo. La oxidación del malato se acopla a la formación de otra molécula de NADH + H+.

¿Cuál es el destino del Hidrogeno y Electrógenos?

Durante la glucólisis se utilizan diferentes transportadores de electrones, uno de los más importantes es el NAD+, o mejor conocido como Dinucleótido de Adenina y Nicotinamida (NAD en inglés).

Este transportador de electrones puede aceptar hasta un par de electrones dentro de su estructura molecular. Y al mismo tiempo que acepta un par de electrones, también acepta un Hidrógeno (que ha sido removido del sustrato de la glucólisis).

El transpoortador electrónico puede "ingresar" hacia la mitocondria, y ahí. Ceder el par de electrones a la CTE (Cadena Transportadore de Electrones o cadena respiratoria) y al mismo tipo ceder el Hidrógeno para ayudar a formar el potencial electrostático entre los dos lados de ma membrena mitocondrial interna.

El hidrógeno (ion) Entrará por medio de la ATP sintasa mitocondrial para ayudar a la síntesis de ATP, pero se van a unir al Oxígeno, que se ha reducido con los 2 electrones que le llegan. Y de ésta forma tendremos que se forman moléculas de agua.

¿En qué parte de la cadena respiratoria se genera energía?

En la quinta reacción, El succinil-CoA es un tioéster a alta energía (su ΔG°′ de hidrólisis está en unos -33.5 kJ mol-1, parecido al del ATP que es de -30.5 kJ mol-1). La citrato sintasa se sirve de un intermediario con tal unión a alta energía para llevar a cabo la fusión entre una molécula con dos átomos de carbono (acetil-CoA) y una con cuatro (oxalacetato). La enzima succinil-CoA sintetasa se sirve de tal energía para fosforilar un nucleósido difosfato purinico como el GDP. 

La energía procedente del tioéster viene convertida en energía ligada a una unión fosfato. El primer paso de la reacción genera un nuevo intermediario a alta energía, conocido como succinil fosfato. Sucesivamente, una histidina presente en el sitio catalítico remueve el fosfato de la molécula glucídica, generando el producto succinato y una molécula de fosfohistidina, que dona velozmente el fosfato a un nucleósido difosfato, recargándolo a trifosfato. Se trata del único paso del ciclo de Krebs en el que se produce una fosforilación a nivel de sustrato. El GTP está implicado principalmente en las rutas de transducción de señales, pero su papel en un proceso energético como el ciclo de Krebs es, en cambio, esencialmente trasladar grupos fosfato hacia el ATP, en una reacción catalizada por la enzima nucleósido difosfoquinasa.

¿Cuáles son los componentes de la cadena respiratoria?

NADH

El dinucleótido de nicotinamida y adenina más conocido como nicotinamida adenín dinucleótido; abreviado NAD+ en su forma oxidada y NADH en su forma reducida, es una coenzima encontrada en células vivas y compuesta por un dinucleótido, ya que está formado por dos nucleótidos unidos a través sus grupos fosfatos, siendo uno de ellos una base de adenina y el otro de nicotinamida. Su función principal es el intercambio de electrones e hidrogeniones en la producción de energía de todas las células.

FMN

El flavin mononucleótido (FMN), o riboflavina-5’-fosfato, es un derivado de la riboflavina (vitamina B2) que actúa como coenzima de diversas oxidoreductasas. Durante el ciclo catalítico se produce la interconversión reversible entre la forma oxidada (FMN), semiquinona (FMNH•) y reducida (FMNH2) de la coenzima.

El FMN es un agente oxidante más fuerte que el NAD+ y es particularmente útil ya que puede tranferir uno o dos electrones.

COENZIMA Q

Esta molécula se denomina también ubiquinona ya que es producida por prácticamente todos los organismos conmetabolismo respiratorio. En las células, al ser un lípido, se encuentra distribuido en todas las membranas celulares llevando a cabo diversas funciones relacionadas con su capacidad redox, es decir, la capacidad de alternar una forma oxidada (quinona) con una forma reducida (quinol).

CITOCROMO C OXIDASA

La enzima citocromo c oxidasa  es una proteína transmembrana que se encuentra incluida en bicapas lipídicas debacterias y en mitocondrias.

Se trata de la última enzima de la cadena de transporte de electrones, recibiendo un electrón de cada uno de las cuatro moléculas de citocromo c; después, los transfiere a una molécula de oxígeno, reduciéndola a dos moléculas de agua.

Acoplada a este proceso, se produce una translocación de protones a través de la membrana, lo cual genera un gradiente electroquímico que la enzima ATP sintasa emplea para sintetizar adenosín trifosfato (ATP).

CONCLUSIONES

Este trabajo de investigación nos ha permitido concluir que la respiración celular es el proceso en el cual se libera la energía que nuestro cuerpo ocupa para todas las funciones del organismo, gracias al ATP.

Además, aprendimos sobre los procesos de la respiración, como son la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria. Las mitocondrias son los orgánulos encargados de este proceso vital de todo ser vivo.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.monografias.com/trabajos92/ciclo-krebs/ciclo-krebs.shtml#bibliograa

http://www.buenastareas.com/ensayos/Ciclo-De-Krebs-Resumen/417645.html

http://www.ciclodekrebs.com/visin_general_del_ciclo_de_krebs

http://www.ciclodekrebs.com/etapas_del_ciclo_de_krebs

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Krebs

http://biotrabajo.galeon.com/#CADENA