Ciclo de krebs

El ciclo de Krebs (conocido tambien como ciclo de los acidos tricarboxilicos o ciclo del acido citrico) es un ciclo metabolico de importancia fundamental en todas las celulas que utilizan oxigeno durante el proceso de respiracion celular. En estos organismos aerobicos, el ciclo de Krebs es el anillo de conjuncion de las rutas metabolicas responsables de la degradacion y desasimilacion de los carbohidratos, las grasas y las proteinas en anhidrido carbonico y agua, con la formacion de energia quimica. El ciclo de Krebs es una ruta metabolica anfibolica, ya que participa tanto en procesos catabolicos como anabolicos.

Este ciclo proporciona muchos precursores para la produccion de algunos aminoacidos, como por ejemplo el cetoglutarato y el oxalacetato, asi como otras moleculas fundamentales para la celula. *Etapas del Ciclo de Krebs Reaccion 1: Citrato sintasa (De oxalacetato a citrato) El sitio activo de la enzima, activa el acetil-CoA para hacerlo afin a un centro carbonoso del oxalacetato. Como consecuencia de la union entre las dos moleculas, el grupo tioester (CoA) se hidroliza, formando asi la molecula de citrato. La reaccion es sumamente exoergonica (?

G’°=-31. 4 kJ/mol), motivo por el cual este paso es irreversible. El citrato producido por la enzima, ademas, es capaz de

Lo sentimos, pero las muestras de ensayos completos están disponibles solo para usuarios registrados

Elija un plan de membresía
inhibir competitivamente la actividad de la enzima. Incluso estando la reaccion muy favorecida, porque es exoergonica, la citrato sintasa puede ser perfectamente regulada. Este aspecto tiene una notable importancia biologica, puesto que permite una completa regulacion del ciclo de Krebs completo, convirtiendo a la enzima en una especie de marcapasos del ciclo. Reaccion 2: Aconitasa (De citrato a isocitrato)

La aconitasa cataliza la isomerizacion del citrato a isocitrato, por la formacion de cis-aconitato. La enzima cataliza tambien la reaccion inversa, pero en el ciclo de Krebs tal reaccion es unidireccional a causa de la ley de accion de masa: las concentraciones (en condiciones estandar) de citrato (91%), del intermediario cis-aconitato (3%) y de isocitrato (6%), empujan decididamente la reaccion hacia la produccion de isocitrato. En el sitio activo de la enzima esta presente un cluster hierro-azufre que, junto a algunos residuos de aminoacidos polares, liga el sustrato.

En concreto, la union al sustrato se asegura por la presencia de un resto de serina, de arginina, de histidina y de aspartato, que permiten solo la union estereospecifica del citrato 1R,2S, rechazando la forma opuesta. Reaccion 3: Isocitrato deshidrogenasa (De isocitrato a oxoglutarato) La isocitrato deshidrogenasa mitocondrial es una enzima dependiente de la presencia de NAD+ y de Mn2+ o Mg2+. Inicialmente, la enzima cataliza la oxidacion del isocitrato a oxalsuccinato, lo que genera una molecula de NADH a partir de NAD+.

Sucesivamente, la presencia de un ion bivalente, que forma un complejo con los oxigenos del grupo carboxilo en posicion alfa, aumenta la electronegatividad de esa region molecular. Esto genera una reorganizacion de los electrones en la molecula, con la consiguiente rotura de la union entre el carbono en posicion gamma y el grupo carboxilo adyacente. De este modo se tiene una descarboxilacion, es decir, la salida de una molecula de CO2, que conduce a la formacion de ? cetoglutarato, caracterizado por dos carboxilos en las extremidades y una cetona en posicion alfa con respecto de uno de los dos grupos carboxilo. Reaccion 4: ? -cetoglutarato deshidrogenasa (De oxoglutarato a Succinil-CoA) Despues de la conversion del isocitrato en ? -cetoglutarato se produce una segunda reaccion de descarboxilacion oxidativa, que lleva a la formacion de succinil CoA. La descarboxilacion oxidativa del ? -chetoglutarato es muy parecida a la del piruvato, otro ? -cetoacido. Ambas reacciones incluyen la descarboxilacion de un ? cetoacido y la consiguiente produccion de una union tioester a alta energia con la coenzima A. Los complejos que catalizan tales reacciones son parecidos entre ellos. La ? -cetoglutarato deshidrogenasa (o, mas correctamente, oxoglutarato deshidrogenasa), esta compuesta de tres enzimas diferentes: * Subunidad E1: las dos cetoglutarato deshidrogenasas. * Subunidad E2: la transuccinilasa. (La subunidad E1 y E2 presentan una gran homologia con las de la piruvato deshidrogenasa. ) * Subunidad E3: la dihidrolipoamida deshidrogenasa, que es el mismo polipeptido presente en el otro complejo enzimatico.

Reaccion 5: Succinil-CoA sintetasa (De Succinil-CoA a succinato) El succinil-CoA es un tioester a alta energia (su ? G°? de hidrolisis esta en unos -33. 5 kJ mol-1, parecido al del ATP que es de -30. 5 kJ mol-1). La citrato sintasa se sirve de un intermediario con tal union a alta energia para llevar a cabo la fusion entre una molecula con dos atomos de carbono (acetil-CoA) y una con cuatro (oxalacetato). La enzima succinil-CoA sintetasa se sirve de tal energia para fosforilar un nucleosido difosfato purinico como el GDP.

La energia procedente del tioester viene convertida en energia ligada a una union fosfato. El primer paso de la reaccion genera un nuevo intermediario a alta energia, conocido como succinil fosfato. Sucesivamente, una histidina presente en el sitio catalitico remueve el fosfato de la molecula glucidica, generando el producto succinato y una molecula de fosfohistidina, que dona velozmente el fosfato a un nucleosido difosfato, recargandolo a trifosfato. Se trata del unico paso del ciclo de Krebs en el que se produce una fosforilacion a nivel de sustrato.

El GTP esta implicado principalmente en las rutas de transduccion de senales, pero su papel en un proceso energetico como el ciclo de Krebs es, en cambio, esencialmente trasladar grupos fosfato hacia el ATP, en una reaccion catalizada por la enzima nucleosid difosfoquinasa. Reaccion 6: Succinato deshidrogenasa (De succinato a fumarato) La parte final del ciclo consiste en la reorganizacion de moleculas a cuatro atomos de carbono hasta la regeneracion del oxalacetato. Para que eso sea posible, el grupo metilo presente en el succinato tiene que convertirse en un carbonilo.

Como ocurre en otras rutas, por ejemplo en la beta oxidacion de los acidos grasos, tal conversion ocurre mediante tres pasos: una primera oxidacion, una hidratacion y una segunda oxidacion. Estos tres pasos, ademas de regenerar oxalacetato, permiten la extraccion ulterior de energia mediante la formacion de FADH2 y NADH. La primera reaccion de oxidacion es catalizada por el complejo enzimatico de la succinato deshidrogenasa, la unica enzima del ciclo que tiene como aceptor de hidrogeno al FAD en vez de al NAD+. El FAD es enlazado de modo covalente a la enzima por un residuo de histidina.

La enzima se vale del FAD ya que la energia asociada a la reaccion no es suficiente para reducir el NAD+. El complejo enzimatico tambien es el unico del ciclo que pasa dentro de la membrana mitocondrial. Tal posicion se debe a la implicacion de la enzima en la cadena de transporte de los electrones. Los electrones pasados sobre el FAD se introducen directamente en la cadena gracias a la union estable entre la enzima y el cofactor mismo. Reaccion 7: Fumarasa (De fumarato a L-malato) La fumarasa cataliza la adicion en trans de un proton y un grupo OH- procedentes de una molecula de agua.

La hidratacion del fumarato produce L-malato. Reaccion 8: Malato deshidrogenasa (De L-malato a oxalacetato) La ultima reaccion del ciclo de Krebs consiste en la oxidacion del malato a oxalacetato. La reaccion, catalizada por la malato deshidrogenasa, utiliza otra molecula de NAD+ como aceptor de hidrogeno, produciendo NADH. La energia libre de Gibbs asociada con esta ultima reaccion es decididamente positiva, a diferencia de las otras del ciclo. La actividad de la enzima es remolcada por el consumo de oxalacetato por parte de la citrato sintasa, y de NADH por parte de la cadena de transporte de electrones.