Ciclo del ácido cítrico

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Ciclo del ácido cítrico
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Concepto:Ruta metabólica que permite a la mayoría de los seres vivos convertir, dentro de la célula, los componentes de los alimentos en energía utilizable para los procesos vitales.

Ciclo de Krebs. También denominado Ciclo Cítrico o ciclo tricarboxilico (TCA) fue descubierto por primera vez por Hans Adolf Krebs, un bioquímico británico que presentó este importante avance científico en 1937. Constituye una ruta metabólica, o sea una ordenada serie de reacciones químicas que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas se realiza en la mitocondria. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma, específicamente en el citosol. Esta serie de reacciones representan la vía común por la que se encausa la degradación final de los tres tipos principales de metabolitos: Glúcidos, Lípidos y Prótidos que se divide frecuentemente en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. Durante su actuación se produce la mayor parte del CO2 y el agua resultante del catabolismo de cadenas carbonadas y así mismo la mayor porción de la energía necesaria para facilitar los procesos endergónicos vitales. Por esas circunstancias el Ciclo Cítrico se ha codificado de turbina metabólica. Los enzimas y coenzimas necesarios para su actuación se encuentran concentrados en las mitocondrias, junto a los integrantes de la Cadena transportadora de electrones y de la fosforilación oxidativa con los que colabora estrechamente.

Historia

Todos los organismos vivos necesitan energía para funcionar y obtener esta energía de los alimentos o nutrientes. La forma más eficiente para las células para captar la energía almacenada en los alimentos es a través de la respiración celular, una ruta catabólica para la producción de trifosfato de adenosina (ATP) que es una molécula de alta energía, que se consume por las células de trabajo. La respiración celular se produce tanto en las células eucariotas y procariotas. Consta de tres etapas principales: transporte glucólisis, el ciclo del ácido cítrico, y la fosforilación oxidativa.

Este proceso llevado a cabo a través del metabolismo comprende una serie de transformaciones químicas y procesos energéticos que ocurren en los seres vivos. Para que sucedan cada una de esas transformaciones se necesitan enzimas que originen sustancias que sean a su vez productos de otras reacciones.

El metabolismo se divide en:

  • El catabolismo es el metabolismo de degradación de sustancias con liberación de energía.
  • El anabolismo es el metabolismo de construcción de sustancias complejas con necesidad de energía en el proceso.

En las rutas metabólicas se necesitan numerosas y específicas moléculas que van conformando los pasos y productos intermedios de las rutas. Pero, además, son necesarios varios tipos de moléculas indispensables para su desarrollo final:

  1. Metabolitos (moléculas que ingresan en la ruta para su degradación o para participar en la síntesis de otras sustancias más complejas),
  2. Nucleótidos (moléculas que permiten la oxidación y reducción de los metabolitos).
  3. Moléculas energéticas (ATP y GTP o la Coenzima A que, al almacenar o desprender fosfato de sus moléculas, liberan o almacenan energía),
  4. Moléculas ambientales (oxígeno, agua, dióxido de carbono, etc. que se encuentran al comienzo o final de algún proceso metabólico).

Visión simplificada y rendimiento del proceso

Si bien existen vías metabólicas, el Ciclo Cítrico constituye la ruta central común para el metabolismo degradatorio de todo tipo de sustancia destinada a la producción de energía. Gran parte de los procesos del metabolismo intermediario de Prótidos, Glúcidos y Lípidos constituyen fases preparatorias de metabolitos idóneos para su introducción en este ciclo.

El Ciclo de Krebs empieza y acaba con la combinación de la acetil coenzima A (acetil Co A) y el oxalacetato para formar ácido cítrico . El ciclo es alimentado en su funcionamiento por un número relativamente reducido de metabolitos, procedentes de la degradación previa de las moléculas de los alimentos y en las que se producen dióxido de carbono, agua y energía. Los alimentos, antes de poder entrar en el ciclo del ácido cítrico, deben descomponerse en pequeñas unidades llamadas grupos acetilo. Cada grupo acetilo (CH3CO) contiene sólo dos átomos de carbono, junto con hidrógeno y oxígeno. Al comienzo del ciclo, un grupo acetilo se combina con una molécula con cuatro átomos de carbono llamada oxalacetato, para producir un compuesto con seis átomos de carbono: el ácido cítrico. En los restantes pasos del ciclo, la molécula de ácido cítrico se transforma, y pierde dos de sus átomos de carbono, que salen en forma de dióxido de carbono. Así mismo, se liberan también cuatro electrones. Estos viajan dentro de la célula gracias a una serie de moléculas transportadoras, la cadena transportadora de electrones, en la que se produce energía en forma de una molécula rica en energía llamada trifosfato de adenosina, o ATP, antes de reaccionar con el oxígeno para formar agua. Un producto adicional del ciclo es otra molécula con gran contenido energético, llamada trifosfato de guanosina, o GTP. La célula utiliza estas moléculas, el ATP y el GTP, como combustible en muchos procesos. Otra molécula usada como combustible, el fosfato de creatina, puede servir también para proveer de energía extra a las células del cerebro y de los músculos. La molécula original de oxalacetato se regenera al final del ciclo. Esta molécula puede reaccionar entonces con otro grupo acetilo y comenzar el ciclo de nuevo. En cada giro del ciclo se produce energía.

Diagrama del Ciclo de Krebs.

El Ciclo de Krebs ocurre en todos los animales, plantas superiores y en la mayoría de las bacterias. En los organismos que tienen células con núcleo, el ciclo tiene lugar dentro de un orgánulo membranoso que se llama mitocondria, una estructura que se compara a menudo con la central de producción de energía de la célula.

El Ciclo de Krebs es una vía eficaz para convertir, dentro de la célula, los componentes de los alimentos en energía utilizable. En el ciclo, sólo se destruyen los grupos acetilo; tanto las siete enzimas que llevan a cabo las diferentes reacciones, como los compuestos intermedios sobre los que actúan, pueden volver a utilizarse una y otra vez. Muchos de los compuestos intermedios que se producen en el ciclo se usan también como materiales de construcción para la síntesis de aminoácidos, hidratos de carbono y otros productos celulares.

Al final del Ciclo de Krebs la célula ha ganado solo 4 ATP, 2 en la glucólisis y dos en el ciclo de Krebs, sin embargo ha capturado electrones energéticos en 10 NADH2 y 2 FADH2. Estos transportadores depositan sus electrones en el sistema de transporte de electrones localizado en la membrana interna de la mitocondria.

Fuente