Ciclo De Krebs

El Ciclo Tricarboxílico (CTC) es donde convergen los intermediarios de los Hidratos de Carbono, Ácidos Grasos y Aminoácidos desaminados, para su oxidación total a CO2.

Este Ciclo es también conocido por los nombres de Ciclo del Ácido Cítrico y/o Ciclo de Krebs. Este último, fue quién lo descubrió al determinar la función de una serie de reacciones que ocurrían en la matriz mitocondrial y cuyo propósito era la descarboxilación oxidativa del Acetil-SCoA. Esta molécula se encuentra formada por la unión de dos carbones que forman el grupo Acetilo (CH3-CO-) a la Coenzima A que cuenta con el grupo tiol (-SH), formando un tio-éster. La Coenzima A, es conocida como transportadora y activadora de grupos de dos o más carbones que se encuentran representados por los Acetilos y los Acilos, estos últimos como derivados de los ácidos grasos. Como aceptor del grupo Acilo, el Ciclo Tricarboxílico emplea a una molécula de cuatro carbones denominada Ác. Oxaloacético. De esta manera se produce una molécula mayor representada por el Ác. Cítrico, que posee seis carbones con tres grupos carboxilos. Esta molécula después de unos arreglos estructurales, es oxidada por la

Coenzima NAD, cuya función es atrapar los protones desde los sucesivos intermediarios liberando a la vez CO2 durante el proceso. La molécula de cuatro carbones que se forma después de ambas oxidaciones o descarboxilaciones, es la Succinil-SCoA que libera energía para formar GTP y posteriormente se vuelve a oxidar de Succínico a Fumárico con FAD.

Luego, se hidrata y reordena experimentando una oxidación más, con NAD para formar nuevamente el aceptor Oxaloacetato, completando el Ciclo. Las Coenzimas oxidantes NAD y

FAD una vez reducidas, dependen del Oxígeno para su regeneración, ya que pasan a la

Cadena de Transporte de Electrones (CTE), ubicada en la membrana interna de la

Mitocondria, para entregar allí sus protones y volver nuevamente al Ciclo por más,

El camino que recorren los protones aportados por las Coenzimas del Ciclo Tricarboxílico es algo complejo, ya que antes de pasar al aceptor final de elementos reductores, que en este caso es el Oxígeno, son aún capaces de aportar energía para generar ATP mediante un mecanismo de tipo quimiosmótico. Este proceso ocurre a ambos lados de la membrana interna de la mitocondria y se denomina Fosforilación Oxidativa (PO). En este lugar se aprovecha la energía aportada por las Coenzimas reducidas que a su vez la obtuvieron de oxidar a los intermediarios del Ciclo Tricarboxílico. Las Coenzimas una vez oxidadas repiten su acción y de esta manera se mantiene un flujo constante hacia y desde la CTE,

El CTC es uno de los procesos del metabolismo intermediario donde se produce CO2 por descarboxilación oxidativa y a la vez ocurre una fosforilación a nivel de sustrato que forma GTP. La reacción de balance general incluye tanto el proceso que ocurre en el Ciclo como la oxidación de las coenzimas NAD y FAD en la Cadena de Transporte de Electrones (CTE):

CTC

CH3-CO-S-CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi-------------

>GTP+2CO2+CoASH+3NADH+3H+FADH2

CTE

3NADH+3H+11ADP+11Pi+FADH2+2O2--------------->3NAD+FAD+11ATP+4H2O

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CH3-CO-SCoA+GDP+11ADP+12Pi----------------->11ATP+GTP+2CO2+CoASH+4H2O

Mientras mayor sea el número de mitocondrias en un tejido mayor será la cantidad de

ATP generado, con la excepción del tejido graso pardo. Este tejido tiene unas mitocondrias que no generan un gradiente quimiosmótico para sintetizar ATP, sino

que liberan la energía directamente en forma de calor (ver Cadena Transportadora de

Electrones, Capítulo 12).

El Ciclo Tricarboxílico parece ser el colector principal de sustratos y a su vez el productor mayoritario de coenzimas reducidas. Por ejemplo en el salmón las fibras musculares de contracción rápida y anaeróbicas emplean como combustible Glucosa, mientras que las lentas y aeróbicas emplean ácidos grasos y algún Piruvato que proviene de la Glucosa, sin embargo también concurren al metabolismo aeróbico los aminoácidos deaminados. Por ejemplo cuando se emplean marcadamente ambas fibras durante las migraciones de estos peces corriente arriba, se recurre a estás durante las últimas etapas cuando se han quemado los otros combustibles, para reponer a los intermediarios del Ciclo.

En los músculos voladores de los himenópteros (mariposas), se emplea como combustible para sus vuelos el Piruvato de la Glucosa y del Glicerol-P. En otros, como es el caso de la langosta se emplea Glucosa para vuelos cortos y para vuelos migratorios se recurre a la β-

Oxidación de los ácidos grasos y su posterior oxidación en el CTC.

Entre los cefalópodos (calamares, pulpos) se emplea la Prolina como combustible la que entra como α-Cetoglutárico al CTC. El hombre no es mucho más distinto de los otros especímenes, ya que un maratonista emplea en primer término Glucosa proveniente de los músculos y almacenada como

Glicógeno, posteriormente ocupa el Glicógeno hepático el cuál se agota como a los 15 Km dependiendo de su tamaño y peso. Continúa luego, con la oxidación de los ácidos grasos para terminar con la energía aportada por los aminoácidos, que se obtienen mediante la degradación de proteínas tisulares, especialmente del músculo. En el caso de una huelga de hambre el mecanismo de degradación de substratos ocurre de orden similar (Ver Capítulo

10).

APORTE DE SUBSTRATOS Y SALIDA DE PRECURSORES EN EL CICLO

El aporte de carbonos al Ciclo proviene de los Hidratos de Carbono, los Ácidos Grasos y los

Aminoácidos:

1) Los sustratos que provienen de la Glucosa son el Piruvato y el Oxaloacetato. El primero entra a la Mitocondria por medio del Complejo Piruvato Deshidrogenasa y formará después de una descarboxilación Acetil-SCoA, mientras que el Oxaloacetato también se formará a partir de Piruvato en el interior de la Mitocondria por medio de una reacción anapleriótica en que ocurre una carboxilación con gasto de ATP y catalizada por la enzima Piruvato

Carboxilasa .

El ácido Málico es uno de los intermediarios del Ciclo y bajo ciertas condiciones de regulación, puede salir de este y de la Mitocondria para formar en el citoplasma Fosfoenol-

Piruvato, este último se dirige a la síntesis de la Glucosa.

2) El Acetil-SCoA es también producto de la β-Oxidación que sufren los Ácidos Grasos en el interior de la Mitocondria, ya que pueden ser oxidados en sucesivas unidades de dos carbones. Los ácidos grasos impares al oxidarse de dos en dos desde

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