Ciclo De Krebs

El ciclo de los ácidos tricarboxílicos

Este ciclo, conocido también como de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs, es la vía de oxidación de la mayor parte de carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos y genera numerosos metabolitos intermediarios de otras rutas metabólicas. Es, por lo tanto, un ciclo anfibólico, es decir, opera catabólica y anabólicamente.

Una visión general del ciclo del ácido cítrico nos muestra una secuencia de reacciones que, en la mitocondria, oxidan el grupo acetilo del acetil-CoA a dos moléculas de dióxido de carbono, de forma que se conserva la energía libre producida, utilizándola en la síntesis de ATP. El ciclo fue propuesto por Hans Krebs en 1937.

Las ocho enzimas del ciclo catalizan una serie de reacciones que, globalmente, oxidan un grupo acetilo a dos moléculas de dióxido de carbono, con la generación de tres moléculas de NADH, una de FADH2 y una de GTP. Tal y como se muestra en la Figura 5.

1. La citrato sintasa cataliza la condensación entre acetil-CoA y oxalacetato para rendir citrato, que da nombre al ciclo.

2. Las dos etapas siguientes conllevan la transformación del citrato en un isómero más fácilmente oxidable. Para ello, la aconitasa convierte el citrato en isocitrato mediante una deshidratación, produciéndose cis-aconitato unido al enzima, seguida de una hidratación. Así, el grupo hidroxilo del citrato es transferido a un átomo de carbono adyacente.

3. La isocitrato deshidrogenasa oxida el isocitrato a oxalosuccinato, con la reducción acoplada de NAD+ a NADH. Posteriormente, el oxalosuccinato es descarboxilado, rindiendo -oxoglutarato. Esta es la primera etapa en la que la oxidación se acopla a la producción de NADH, y también la primera en la que se genera dióxido de carbono.

4. El complejo enzimático -oxoglutarato deshidrogenasa descarboxila oxidativamente el -oxoglutarato a succinil-CoA. Esta reacción conlleva la reducción de una segunda molécula de NAD+ a NADH y la generación de una segunda molécula de dióxido de carbono. Hasta aquí ya se han producido dos moléculas de dióxido de carbono, por lo que se ha completado la oxidación neta del grupo acetilo. Hay que resaltar que no son los átomos del grupo acetilo entrante los que han sido oxidados.

5. La succinil-CoA sintetasa convierte el succinil-CoA en succinato. La energía libre de la reacción se conserva aquí por la formación de GTP, a partir de GDP y Pi.

6. Las reacciones restantes suponen la preparación de otra vuelta del ciclo, y para ello completan la oxidación de succinato a oxalacetato gracias a la succinato deshidrogenasa, la cuál cataliza la oxidación del enlace sencillo situado en el centro de la molécula de succinato a un doble enlace trans, dando lugar a fumarato con la reducción simultánea de FAD a FADH2.

7. La fumarasa cataliza después la hidratación del doble enlace del fumarato para rendir malato.

8. Finalmente, la enzima malato deshidrogenasa regenera el oxalacetato, oxidando el grupo alcohol secundario del malato a la correspondiente cetona, con la reducción de una tercera molécula de NAD+ a NADH.

La oxidación completa de los grupos acetilo sigue entonces la siguiente estequiometría:

3NAD+ + FAD + GDP + acetil-CoA + Pi  3NADH + FADH2 + GTP + CoA + 2CO2

Catalíticamente, el ciclo funciona como consecuencia de la regeneración del oxalacetato. Se pueden oxidar un número ilimitado de grupos acetilo con la mediación de una sola molécula de oxalacetato, ya que ésta se regenera en el ciclo.

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