Reacciones químicas en el Ciclo de Krebs

Escrito por david chandler | Traducido por mayra cabrera
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Reacciones químicas en el Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs se refiere a la producción y transporte de energía a nivel celular. (Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images)

La vida requiere energía. En los organismos aerobios, gran parte de esta energía se genera a través de vías dependientes de oxígeno conocidas como el ciclo de Krebs, también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) y la cadena de transporte de electrones y ---. El ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones trabajan juntos para generar la energía de la célula. Los electrones de alta energía emitidos por el ciclo de Krebs se almacenan en moléculas portadoras. La cadena de transporte de electrones después transfiere la energía de los electrones en el enlace de fosfato de la adenosina trifosfato (ATP), que se utiliza para impulsar las reacciones en toda la célula. En eucariotas, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones se producen en orgánulos de células especializadas llamadas mitocondrias.

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Glicólisis

La glicólisis es el proceso inicial en el metabolismo celular, que rompe una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato. La glicólisis ocurre en el citoplasma de la célula y no requiere oxígeno. Bajo condiciones aeróbicas, la glicólisis captura dos moléculas de ATP y reduce dos moléculas de NAD + NADH en dos. En condiciones aerobias, el NADH generado en la glicólisis se puede utilizar en la cadena de transporte de electrones para generar ATP adicional. Sin embargo, en condiciones anaerobias, la cadena de transporte de electrones no está disponible y las células deben emplear las vías de fermentación para recuperar NAD + NADH de forma que la glicólisis pueda continuar.

Acetil CoA

En presencia de oxígeno, el piruvato se convierte en acetil CoA, que entonces entra en la primera etapa del ciclo de Krebs. La conversión de piruvato a acetil CoA libera una molécula de dióxido de carbono y genera NADH + H + para la cadena de transporte de electrones. Ni la glucólisis, ni la formación de acetil CoA son considerados como parte del ciclo de Krebs, pero ambos son importantes para recordar cuándo se considera el total de la producción de ATP de la respiración aeróbica.

Citrato

Al comienzo del ciclo de Krebs, la enzima citrato sintasa se une al grupo acetilo (que contiene dos átomos de carbono) de acetil CoA a oxaloacetato (una molécula de cuatro carbonos) para formar la molécula de citrato de seis carbonos.

Isocitrato

La enzima aconitasa reubica el citrato en isocitrato al mover el grupo hidroxilo en el átomo de tres carbonos al átomo de dos carbonos. La aconitasa en realidad se hace de dos pasos, primero elimina el grupo hidroxilo ya continuación une el grupo hidroxilo. El producto intermedio con el grupo hidroxilo eliminado es cis-aconitato.

Alfa-cetoglutarato

La isocitrato deshidrogenasa realiza una serie de reacciones para convertir el isocitrato en alfa-cetoglutarato en el proceso, proporcionando el primer eslabón de la cadena de transporte de electrones y la liberación de dióxido de carbono. En primer lugar, el alcohol que fue movido al átomo de dos carbonos en las reacciones anteriores se convierte en una cetona. Dos hidrógenos y sus electrones se eliminan en este proceso. Los átomos de hidrógeno eliminados se utilizan para reducir el NAD + a NADH. El producto NADH en la cadena de transporte de electrones para la generación de ATP. El isocitrato deshidrogenasa procede entonces con una segunda reacción,arrastra y libera una molécula de dióxido de carbono, dando como resultado la molécula de cinco carbonos alfa-cetoglutarato.

Succinil CoA

Mientras que todos los demás pasos en el ciclo de Krebs son reversibles, la producción de succinil CoA a partir de alfa-cetoglutarato es el único paso que no es reversible paso y asegura que el ciclo completo proceda en una sola dirección. El alfa-cetoglutarato deshidrogenasa cataliza esta reacción, primero la transferencia de dos hidrógenos y sus electrones para reducir NAD + a NADH, que a su vez se utiliza en la cadena de transporte de electrones para la producción de ATP. La eliminación de los hidrógenos convierte un alcohol a una cetona. A continuación, otro dióxido de carbono se separa y se libera de la molécula. Por último, la coenzima A está unida a través de un enlace tiol (azufre), produciendo succinil CoA.

Succinato

El succinato tiocinasa elimina CoA a partir de succinil CoA, dejando la molécula de succinato de cuatro carbonos. Esta reacción se acopla a la conversión de difosfato de guanina (GDP) a trifosfato de guanina (GTP). El GTP es rápida y fácilmente convertido en ATP y el único ATP generado directamente por el ciclo de Krebs.

Fumarato

Dos hidrógenos más y sus electrones se eliminan conforme el succinato deshidrogenasa convierte el succinato en fumarato. En otra parte del ciclo de Krebs, la eliminación de los hidrógenos y sus electrones se asocia con la reducción de NAD + a NADH. Sin embargo, en este paso los hidrógenos reducen FAD a FADH2. FADH2 también se utiliza en la cadena de transporte de electrones para generar ATP, pero entra en la cadena en un punto posterior de NADH y, por consiguiente genera menos ATP.

Malato

La fumarasa cataliza la hidratación de un alqueno, un doble enlace carbono-carbono dentro de fumarato a un alcohol que produce malato. En términos simples, se añade agua a fumarato con el doble enlace que se convierte en un enlace simple conforme un hidrógeno está unido a un átomo de carbono y un grupo hidroxilo está unido a otro carbono.

Oxaloacetato

En el paso final del ciclo de Krebs, la malato deshidrogenasa elimina dos hidrógenos más y sus electrones para reducir NAD + en NADH. Estos son los portadores de energía final enviada a la cadena de transporte de electrones. El oxaloacetato resultante está entonces disponible para ser unido con el acetil CoA, reiniciando el ciclo.

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