Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs

El Ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una vía metabólica fundamental que forma parte del catabolismo oxidativo de los carbohidratos, lípidos y proteínas.

Tiene lugar en la matriz mitocondrial de las células eucariotas y representa una etapa central del metabolismo aeróbico, donde se oxidan moléculas derivadas de nutrientes para producir energía en forma de trifosfato de adenosina (ATP).

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Este ciclo opera en estrecha conexión con la glucólisis, el ciclo de la urea, la β-oxidación de ácidos grasos y la cadena de transporte de electrones (CTE).

Su función principal es la generación de equivalentes reductores (NADH y FADH₂) que posteriormente son oxidados en la CTE para producir ATP mediante fosforilación oxidativa.

Ciclo de Krebs

La molécula que ingresa al ciclo es el acetil-CoA, el cual se genera a partir de la descarboxilación oxidativa del piruvato, producto final de la glucólisis.

La enzima piruvato deshidrogenasa convierte el piruvato en acetil-CoA, liberando una molécula de CO₂ y generando una de NADH.

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Ciclo de Krebs

A continuación se describen las principales reacciones del ciclo, que consta de ocho pasos enzimáticos:

Condensación: El acetil-CoA (2C) se condensa con el oxaloacetato (4C) para formar citrato (6C). Enzima: citrato sintasa.

Isomerización: El citrato se convierte en isocitrato (6C) por acción de la aconitasa.

Descarboxilación oxidativa I: El isocitrato es oxidado a α-cetoglutarato (5C), generando NADH y CO₂. Enzima: isocitrato deshidrogenasa.

Descarboxilación oxidativa II: El α-cetoglutarato es convertido en succinil-CoA (4C), también produciendo NADH y CO₂. Enzima: α-cetoglutarato deshidrogenasa.

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Fosforilación a nivel de sustrato: El succinil-CoA se convierte en succinato, generando GTP (o ATP). Enzima: succinil-CoA sintetasa.

Oxidación: El succinato se convierte en fumarato, produciendo FADH₂. Enzima: succinato deshidrogenasa.

Hidratación: El fumarato se convierte en malato. Enzima: fumarasa.

Oxidación final: El malato es oxidado a oxaloacetato, regenerando el aceptor inicial y produciendo NADH. Enzima: malato deshidrogenasa.

Ciclo de Krebs

Por cada molécula de acetil-CoA que ingresa al ciclo:

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  • 3 moléculas de NADH
  • 1 molécula de FADH₂
  • 1 molécula de GTP (equivalente a ATP)
  • 2 moléculas de CO₂ (como desecho metabólico)

Dado que cada molécula de glucosa genera 2 acetil-CoA, el ciclo se repite dos veces por glucosa.

Ciclo de Krebs

El ciclo está regulado por:

  • Disponibilidad de sustratos (acetil-CoA, NAD⁺, FAD)
  • Inhibición alostérica por productos (NADH, ATP, succinil-CoA)
  • Activación alostérica por ADP y Ca²⁺
  • Enzimas reguladoras clave: citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa, α-cetoglutarato deshidrogenasa.
Ciclo de Krebs

Alteraciones en el ciclo de Krebs pueden observarse en enfermedades mitocondriales, ciertos cánceres, y en estados de hipoxia.

Algunos fármacos y toxinas pueden inhibir enzimas del ciclo (ej. el fluoracetato inhibe la aconitasa).

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Además, la acumulación de intermediarios como el succinato y el fumarato se asocia con disfunción metabólica y señales pseudohipóxicas.

Ciclo de Krebs

El Ciclo de Krebs es una ruta metabólica esencial que integra y coordina el metabolismo energético celular.

Su eficiencia y regulación son críticas para la homeostasis bioquímica, y su disfunción puede contribuir al desarrollo de múltiples patologías metabólicas y degenerativas.

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