Ciclo de Krebs y Regulación

Ciclo de Krebs y Regulación

• El Ciclo de Krebs, también conocido como el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (CAT) o el ciclo del ácido cítrico, es una ruta metabólica central en la mayoría de las células.
• Tiene lugar en la matriz mitocondrial de todas las células.
• No ocurre en los glóbulos rojos por la ausencia de mitocondrias.
• Es fundamental para el metabolismo, actuando como una ruta anfibólica.
• Está formado por una secuencia cíclica de 8 reacciones.
• Tres reacciones son irreversibles (1, 3 y 4) y son claves para su regulación.
• La función principal es producir energía, siendo parte vital del metabolismo al degradar glúcidos, lípidos y proteínas.

Reacciones 1-2

• La reacción 1 es una reacción de condensación catalizada por la citrato sintasa.
• Enlaza Acetil-CoA con oxalacetato para formar citrato.
• La reacción se caracteriza por ser altamente exergónica (AG° = -32.2 kJ/mol)
• La reacción 2 implica una isomerización de citrato a isocitrato catalizada por la aconitasa.
• Un cambio reversible de isómeros cis-aconitato, en el proceso.
• Caracterizada por ser una reacción reversible (AG° = 13.3 kJ/mol).

Reacción 3

• La reacción 3 implica una descarboxilación oxidativa catalizada por la isocitrato deshidrogenasa.
• El isocitrato se convierte en alfa-cetoglutarato liberando CO2.
• La reacción es irreversible.
• Se reduce NAD+ a NADH, mostrando un cambio en los coeficientes redox.
• Se requiere Mn2+ como cofactor.

Reacciones 4-5

• La reacción 4 una descarboxilación oxidativa catalizada por la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa.

• Produce Succinil-CoA, CO2 y NADH.

• Es una reacción fundamentalmente irreversible.

• Catalizado por un complejo enzimático.

• La reacción 5 implica la conversión de Succinil-CoA a succinato, produciendo GTP (o ATP)

• Catalizada por la succinil-CoA sintetasa.

• Es una reacción reversible.

• Se presenta un cambio de energía, que conduce a la formación de ATP o GTP.

Reacciones 6-7

• La reacción 6 es una deshidrogenación catalizada por la succinato deshidrogenasa.
• Se convierte succinato a fumarato, produciendo FADH2.
• Permite la producción de FADH2, el cual es un portador de electrones en la cadena respiratoria.
• La reacción 7 implica una hidratación catalizada por la fumarasa.
• Convierte succinato a malato.
• Es una reacción reversible.

Reacción 8

• La reacción 8 es una deshidrogenación catalizada por la malato deshidrogenasa.
• Transforma malato en oxalacetato, reduciendo NAD+ a NADH.
• La conversión de malato a oxalacetato necesita oxalacetato que será utilizado una vez más en el ciclo.
• Es una reacción reversible.

Balance Energético

• En cada vuelta del ciclo de Krebs:
  • Se producen 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP (que se convierte en ATP).
  • Se liberan 2 CO2.
• En la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, cada NADH genera 3 ATP y cada FADH2 genera 2 ATP.

Regulación

• Las enzimas PDH y PC controlan el nivel de Acetil-CoA y oxalacetato.
• El alosterismo regula las enzimas irreversibles, con efectores como Ca2+, 2ADP, NADH, ATP.
• Los efectores positivos son Ca2+ y 2ADP.
• Los efectores negativos son NADH y ATP.