Ciclo de Krebs en Bioquímica

Ciclo de Krebs

• El ciclo de Krebs es central para el metabolismo, actuando como vía anfibólica (catabolismo y anabolismo).
• Catabolismo: Oxidación completa de glucosa, ácidos grasos y aminoácidos a CO2 y H2O. Acoplado a la cadena transportadora de electrones para producir ATP. Requiere oxígeno (O2).
• Anabolismo: Intermediarios del ciclo se utilizan para la síntesis de lípidos, aminoácidos (glutamato, purinas, etc.), porfirinas (hemoglobina, citocromos) y aminoácidos (aspartato, pirimidinas).
• Localización: Exclusivamente mitocondrial. Los eritrocitos no lo pueden usar para obtener energía.
• Combustible: Acetil-CoA, obtenida de la β-oxidación (falta de carbohidratos) o de la actividad de la enzima piruvato deshidrogenasa (PDH) cuando hay carbohidratos disponibles.
• Piruvato deshidrogenasa (PDH): Complejo enzimático irreversible que descarboxila oxidativamente el piruvato. Necesita 5 coenzimas (TPP, lipoato, CoA, NAD+ y FAD) y tiene lugar en la matriz mitocondrial. Produce Acetil-CoA, NADH y CO2.
• Ciclo de Krebs (8 pasos), 3 irreversibles:
  • Reacción 1 (Citrato sintasa): Condensación. Acetil-CoA + oxalacetato → citrato.
  • Reacción 2 (Aconitasa): Isomerización (2 pasos). Citrato → isocitrato
  • Reacción 3 (Isocitrato deshidrogenasa): Descarboxilación oxidativa. Isocitrato → α-cetoglutarato
  • Reacción 4 (α-cetoglutarato deshidrogenasa): Descarboxilación oxidativa. α-cetoglutarato → succinil-CoA
  • Reacción 5 (Succinil-CoA sintetasa): Generación de GTP(ATP) a nivel de sustrato. Succinil-CoA → succinato
  • Reacción 6 (Succinato deshidrogenasa): Succinato → fumarato, utilizando FAD como grupo prostético (Complejo II).
  • Reacción 7 (Fumarasa): Hidratación. Fumarato → malato.
  • Reacción 8 (Malato deshidrogenasa): Malato → oxalacetato, generando NADH. También sirve para transportar oxalacetato fuera de la matriz mitocondrial.
• Rendimiento por vuelta del ciclo: 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP (equivalente a 1 ATP) y 2 CO2. Rendimiento energético total, 12 ATP.
• Rendimiento por glucosa (completo): 38 ATP.
• Reacciones anapleróticas: Mantienen los niveles de intermediarios del ciclo, evitando que se agoten (ej. piruvato carboxilasa, PEPCK, enzima málica).
• Regulación: El ciclo está regulado por las enzimas que catalizan reacciones irreversibles (citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa). Los moduladores clave son ATP, NADH (negativos) y ADP, Ca2+ (positivos). La PDH también se regula.
• Deficiencia de PDH: Acumulación de piruvato, acidosis láctica, problemas neurológicos y musculares. Se corrige con dieta cetogénica.
• Deficiencia de tiamina: Problemas neurológicos, acidosis láctica por falta de producción de ATP.