Ciclo de Krebs

Definición del Ciclo de Krebs

El Ciclo de Krebs, también llamado ciclo del ácido cítrico, es el segundo paso principal en la fosforilación oxidativa. Después de que la glucólisis rompa la glucosa en moléculas más pequeñas de 3 carbonos, el ciclo de Krebs transfiere la energía de estas moléculas a los portadores de electrones, que se utilizarán en la cadena de transporte de electrones para producir ATP.

Resumen del ciclo de Krebs

La mayoría de los organismos utilizan la glucosa como fuente principal de combustible, pero deben descomponer esta glucosa y almacenar la energía en ATP y otras moléculas. El ciclo de Krebs está contenido en las mitocondrias. Dentro de la matriz mitocondrial, las reacciones del ciclo de Krebs añaden electrones y protones a una serie de portadores de electrones, que luego son utilizados por la cadena de transporte de electrones para producir ATP.

El ciclo de Krebs comienza con los productos de la glucólisis, que son dos moléculas de tres carbonos conocidas como piruvato. Esta molécula es ácida, por lo que el ciclo de Krebs también se denomina ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). A lo largo de una serie de reacciones, estas moléculas se descomponen en dióxido de carbono. La energía de las moléculas se traslada a otras moléculas, llamadas portadoras de electrones. Estas moléculas llevan la energía almacenada a la cadena de transporte de electrones, que a su vez crea ATP.

Luego, la célula utiliza este ATP para alimentar diversas reacciones celulares, como la activación de enzimas o proteínas de transporte. El ciclo de Krebs es el segundo de los 4 procesos diferentes que deben ocurrir para extraer la energía de la glucosa. En total, el ciclo de Krebs consta de 9 reacciones secuenciales.

Productos del ciclo de Krebs

El primer paso de la utilización de la glucosa, la glucólisis, produce unos cuantos ATP así como las moléculas que serán procesadas con el ciclo de Krebs. Durante la glucólisis, una sola molécula de glucosa se divide en dos moléculas más pequeñas de tres carbonos llamadas piruvato. A continuación, el piruvato se convierte en acetil CoA. El acetil CoA se utiliza entonces dentro del ciclo de Krebs para producir varios productos principales. A su vez, estos productos impulsan la formación de ATP, la principal fuente de energía de la célula.

Antes de las primeras etapas del ciclo de Krebs, el piruvato se convierte en acetil CoA. Durante este proceso, se produce una molécula de CO2 y una molécula del portador de electrones NADH. El ciclo de Krebs consiste en convertir este acetil CoA en dióxido de carbono. Durante los pasos del ciclo, se liberan dos moléculas de CO2, además de 3 moléculas más de NADH, una de FADH2 y una de GTP.

Así, por cada 1 molécula de piruvato añadida, el ciclo de Krebs producirá:

• 2 moléculas de CO2
• 3 moléculas de NADH
• 1 molécula de FADH2
• 1 molécula de GTP

Una molécula de glucosa contiene 2 moléculas de piruvato, por lo que 1 molécula de glucosa producirá el doble de la cantidad de productos indicados anteriormente al pasar por el ciclo de Krebs. Estos productos se convertirán en ATP en etapas posteriores de la respiración aeróbica. El dióxido de carbono es el único producto de «desecho» y debe ser eliminado de la célula. Los organismos grandes deben eliminar el dióxido de carbono de todas sus células. En estos animales, el dióxido de carbono se intercambia típicamente en las branquias o los pulmones por oxígeno, lo que ayuda a impulsar las etapas finales de la respiración aeróbica.

¿Dónde tiene lugar el ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs ocurre sólo dentro de la matriz mitocondrial. El piruvato se forma en el citosol de la célula y luego se importa a las mitocondrias. Aquí, se convierte en acetil CoA y se importa a la matriz mitocondrial. La matriz mitocondrial es la parte más interna de las mitocondrias. El gráfico siguiente muestra las diferentes partes de la mitocondria.

La matriz mitocondrial tiene las enzimas y el entorno necesarios para que se produzcan las complejas reacciones del ciclo de Krebs. Además, los productos del ciclo de Krebs impulsan la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, que se producen en la membrana mitocondrial interna. Los transportadores de electrones vierten sus electrones y protones en la cadena, lo que finalmente impulsa la producción de ATP. Esta molécula es entonces exportada desde la mitocondria como la principal fuente de energía para la célula.

Las mitocondrias se encuentran en casi todos los organismos, especialmente en los multicelulares. Las plantas, los animales y los hongos utilizan el ciclo de Krebs como parte indispensable de la respiración aeróbica.

Pasos del ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs tiene 9 reacciones principales, que se suceden rápidamente. La imagen de abajo muestra estas reacciones.

Nótese que el citrato es la primera molécula que se crea después de añadir acetil CoA. Por eso el ciclo de Krebs se conoce también como ciclo del ácido cítrico. Los productos del ciclo están en la imagen de arriba. Este proceso se conoce como «ciclo» porque siempre termina en oxaloacetato que puede combinarse con un nuevo acetil CoA para producir una nueva molécula de citrato para cada ciclo.

Función del ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es probablemente la parte más importante del proceso de respiración aeróbica porque impulsa la formación de portadores de electrones. Estos portadores son importantes. Llevan la energía utilizada para crear un gran número de moléculas de ATP en los pasos finales de la respiración aeróbica. Los portadores de electrones producidos (NADH y FADH2) no pueden proporcionar energía al proceso celular directamente. En cambio, los procesos de la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa utilizarán la energía de estas moléculas para activar el complejo enzimático ATP sintasa, que produce ATP.