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El ciclo de Krebs (tambien llamado ciclo del acido citrico o ciclo de los acidos tricarboxilicos) es una ruta metabolica, es decir, una sucesion de reacciones quimicas, que forma parte de la respiracion celular en todas las celulas aerobicas. En organismos aerobicos, el ciclo de Krebs es parte de la via catabolica que realiza la oxidacion de glucidos, acidos grasos y aminoacidos hasta producir CO2, liberando energia en forma utilizable (poder reductor y GTP). El metabolismo oxidativo de glucidos, grasas y proteinas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda.

En la primera etapa, los carbonos de estas macromoleculas dan lugar a moleculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vias catabolicas de aminoacidos (p. ej. desaminacion oxidativa), la beta oxidacion de acidos grasos y la glucolisis. La tercera etapa es la fosforilacion oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la sintesis de ATP segun la teoria del acomplamiento quimiosmotico. El ciclo de Krebs tambien proporciona precursores para muchas biomoleculas, como ciertos aminoacidos.

Por ello se considera una via anfibolica, es decir, catabolica y anabolica al mismo tiempo. . Reacciones del ciclo de Krebs [editar] El ciclo

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de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariotas. El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El acido citrico (6 carbonos) o citrato se regenera en cada ciclo por condensacion de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molecula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molecula de oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:

Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3 H2O > CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP + 2 CO2 + 3 H+ Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energia que estaba acumulada es liberada en forma de energia quimica: GTP y poder reductor (electrones de alto potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2 son coenzimas (moleculas que se unen a enzimas) capaces de acumular la energia en forma de poder reductor para su conversion en energia quimica en la fosforilacion oxidativa. El FADH2 de la succinato deshidrogenasa, al no poder desprenderse de la enzima, debe oxidarse nuevamente in situ.

El FADH2 cede sus dos hidrogenos a la ubiquinona (coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona la enzima. Las reacciones son: Molecula | Enzima | Tipo de reaccion | Reactivos/ Coenzimas | Productos/ Coenzima | I. Citrato | 1. Aconitasa | Deshidratacion | | H2O | II. cis-Aconitato | 2. Aconitasa | Hidratacion | H2O | | III. Isocitrato | 3. Isocitrato deshidrogenasa | Oxidacion | NAD+ | NADH + H+ | IV. Oxalosuccinato | 4. Isocitrato deshidrogenasa | Descarboxilacion | | | V. ?-cetoglutarato | 5. ?-cetoglutarato deshidrogenasa | Descarboxilacion oxidativa | NAD+ +

CoA-SH | NADH + H+ + CO2 | VI. Succinil-CoA | 6. Succinil-CoA sintetasa | Hidrolisis | GDP + Pi | GTP + CoA-SH | VII. Succinato | 7. Succinato deshidrogenasa | Oxidacion | FAD | FADH2 | VIII. Fumarato | 8. Fumarato Hidratasa | Adicion (H2O) | H2O | | IX. L-Malato | 9. Malato deshidrogenasa | Oxidacion | NAD+ | NADH + H+ | X. Oxaloacetato | 10. Citrato sintasa | Condensacion | | | | | | | | NOTA: El cis-aconitato es un intermedio de reaccion muy inestable que rapidamente se transforma en citrato, antes de comenzar la tercera reaccion. 3. 3.

La cadena respiratoria Los transportadores de electrones NADH y FADH2, originados fundamentalmente en el ciclo de Krebs, pero tambien en otros procesos catabolicos, albergan el poder reductor que les confieren los electrones «energeticos» que transportan. Esa energia sera liberada, poco a poco, a lo largo de la cadena respiratoria que tiene lugar en las crestas y en la membrana mitocondrial interna. En dicha membrana existen tres complejos enzimaticos transportadores de electrones: – El complejo NADH deshidrogenasa – El complejo citocromo b-c1 El complejo citocromo oxidasa. Tanto el NADH como el FADH2 ceden los electrones «energeticos» a la cadena formada por esos tres transportadores y, a medida que pasan de un transportador a otro, los electrones van liberando energia. Esa energia (segun la teoria quimiosmotica de Mitchell) permite el bombeo de protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembranoso de la mitocondria. De este modo se genera un gradiente electroquimico de protones, con una concentracion de protones mayor en el espacio intermembrana que en la matriz.

La fuerza proton-motriz generada, impulsa los protones a traves de las ATP sintasas presentes en la membrana mitocondrial interna, permitiendo la union del ADP a un grupo fosfato, con la consiguiente formacion de ATP. El conjunto de estos procesos, que culminan con la formacion de ATP, constituyen la fosforilacion oxidativa. Con fines practicos, aunque no es del todo exacto, se considera que una molecula de NADH permite la formacion de 3 moleculas de ATP, mientras que una de FADH2 solo aportara 2 ATP

Tanto los electrones como los protones, que han sido impulsados a lo largo de la cadena respiratoria, deben unirse a un aceptor final. En la respiracion aerobia el aceptor ultimo de electrones (y protones) es el O2, que al unirse al H2, forma H2O como producto final. Figura 12: Transferencia de electrones y fosforilacion oxidativa en la cadena respiratoria mitocondrial La fosforilacion oxidativa es una ruta metabolica que utiliza energia liberada por la oxidacion de nutrientes para producir adenosin trifosfato (ATP).

Aunque las diversas formas de vida utilizan una gran variedad de nutrientes, casi todas realizan la fosforilacion oxidativa para producir ATP, la molecula que provee de energia al metabolismo. Esta ruta es tan ubicua, debido a que es una forma altamente eficaz de liberacion de energia, en comparacion con los procesos alternativos de fermentacion, como la glucolisis anaerobica. Durante la fosforilacion oxidativa, los electrones son transferidos desde un donante de electrones a un aceptor de electrones, como el oxigeno, a traves de reacciones redox.

Estas reacciones liberan energia, la cual es utilizada para producir ATP. En eucariotas, estas reacciones redox son llevadas a cabo en las mitocondrias por una serie de complejos de proteinas, mientras que en los procariotas, estas proteinas se encuentran ubicadas en la membrana interna de la celula. Estos grupos relacionados de enzimas son llamados cadena de transporte de electrones. En eucariotas, estan involucrados cinco complejos de proteinas, mientras que en procariotas se presentan muchas enzimas diferentes, utilizando una variedad de donantes y aceptores de electrones.

La energia liberada por estos electrones desplazandose a traves de la cadena de transporte de electrones es utilizada para transportar protones a traves de la membrana interna mitocondrial, en un proceso llamado quimiosmosis. Esto genera energia potencial bajo la forma de un gradiente de pH y un potencial electrico a traves de la membrana. El almacenamiento de energia es aprovechado permitiendo que los protones fluyan de regreso a la membrana a favor del gradiente, a traves de la enzima ATP sintasa. La enzima utiliza esta energia para generar ATP desde el adenosin difosfato (ADP), en una reaccion de fosforilacion.

Esta reaccion es llevada a cabo por el flujo de protones, que provoca la rotacion de una parte de la enzima. Aunque la fosforilacion oxidativa es una parte vital del metabolismo, produce especies reactivas del oxigeno tales como superoxido y peroxido de hidrogeno, lo que lleva a la propagacion de radicales libres, provocando dano celular, contribuyendo a enfermedades y, posiblemente, al envejecimiento. Las enzimas que llevan a cabo esta ruta metabolica son blanco de muchas drogas y productos toxicos que inhiben su actividad