7.10: Oxidación del piruvato y el Ciclo del Ácido Cítrico - Ciclo del Ácido Cítrico
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- Enumerar los pasos del ciclo de Krebs (o ácido cítrico)
Ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs)
Al igual que la conversión del piruvato en acetil CoA, el ciclo del ácido cítrico tiene lugar en la matriz de las mitocondrias. Casi todas las enzimas del ciclo del ácido cítrico son solubles, con la única excepción de la enzima succinato deshidrogenasa, la cual está incrustada en la membrana interna de la mitocondria. A diferencia de la glucólisis, el ciclo del ácido cítrico es un ciclo cerrado: la última parte de la vía regenera el compuesto utilizado en el primer paso. Los ocho pasos del ciclo son una serie de reacciones redox, deshidratación, hidratación y descarboxilación que producen dos moléculas de dióxido de carbono, una GTP/ATP, y formas reducidas de NADH y FADH2. Esto se considera una vía aeróbica porque el NADH y el FADH2 producidos deben transferir sus electrones a la siguiente vía en el sistema, que utilizará oxígeno. Si no se produce esta transferencia, tampoco se producen las etapas de oxidación del ciclo del ácido cítrico. Tenga en cuenta que el ciclo del ácido cítrico produce muy poco ATP directamente y no consume oxígeno directamente.
Pasos en el Ciclo del Ácido Cítrico
Paso 1. El primer paso es un paso de condensación, combinando el grupo acetilo de dos carbonos (de acetil CoA) con una molécula de oxaloacetato de cuatro carbonos para formar una molécula de citrato de seis carbonos. CoA se une a un grupo sulfhidrilo (-SH) y se difunde para eventualmente combinarse con otro grupo acetilo. Este paso es irreversible porque es altamente exergónico. La velocidad de esta reacción es controlada por retroalimentación negativa y la cantidad de ATP disponible. Si los niveles de ATP aumentan, la velocidad de esta reacción disminuye. Si el ATP es escaso, la tasa aumenta.
Paso 2. El citrato pierde una molécula de agua y gana otra a medida que el citrato se convierte en su isómero, el isocitrato.
Pasos 3 y 4. En el paso tres, el isocitrato se oxida, produciendo una molécula de cinco carbonos, α-cetoglutarato, junto con una molécula de CO 2 y dos electrones, que reducen NAD+ a NADH. Este paso también está regulado por retroalimentación negativa de ATP y NADH y por un efecto positivo de ADP. Los pasos tres y cuatro son etapas de oxidación y descarboxilación, que liberan electrones que reducen NAD + a NADH y liberan grupos carboxilo que forman moléculas de CO 2. α-cetoglutarato es el producto de la etapa tres, y un grupo succinilo es el producto de la etapa cuatro. CoA se une al grupo succinilo para formar succinilCoA. La enzima que cataliza la etapa cuatro está regulada por la inhibición por retroalimentación de ATP, succinilCoA y NADH.
Paso 5. Un grupo fosfato es sustituido por la coenzima A, y se forma un enlace de alta energía. Esta energía se utiliza en la fosforilación a nivel de sustrato (durante la conversión del grupo succinilo en succinato) para formar trifosfato de guanina (GTP) o ATP. Existen dos formas de la enzima, llamadas isoenzimas, para este paso, dependiendo del tipo de tejido animal en el que se encuentren. Una forma se encuentra en los tejidos que utilizan grandes cantidades de ATP, como el corazón y el músculo esquelético. Esta forma produce ATP. La segunda forma de la enzima se encuentra en tejidos que tienen un alto número de vías anabólicas, como el hígado. Esta forma produce GTP. El GTP es energéticamente equivalente al ATP; sin embargo, su uso es más restringido. En particular, la síntesis de proteínas utiliza principalmente GTP.
Paso 6. El paso seis es un proceso de deshidratación que convierte el succinato en fumarato. Dos átomos de hidrógeno se transfieren a FAD, produciendo FADH 2. La energía contenida en los electrones de estos átomos es insuficiente para reducir el NAD + pero adecuada para reducir el FAD. A diferencia del NADH, este portador permanece unido a la enzima y transfiere los electrones a la cadena de transporte de electrones directamente. Este proceso es posible gracias a la localización de la enzima que cataliza este paso dentro de la membrana interna de la mitocondria.
Paso 7. Se agrega agua al fumarato durante la etapa siete y se produce malato. El último paso en el ciclo del ácido cítrico regenera el oxaloacetato oxidando malato. Se produce otra molécula de NADH.
Productos del Ciclo del Ácido Cítrico
Dos átomos de carbono entran en el ciclo del ácido cítrico de cada grupo acetilo, representando cuatro de los seis carbonos de una molécula de glucosa. Dos moléculas de dióxido de carbono se liberan en cada giro del ciclo; sin embargo, éstas no necesariamente contienen los átomos de carbono añadidos más recientemente. Los dos átomos de carbono de acetilo eventualmente se liberarán en giros posteriores del ciclo; así, los seis átomos de carbono de la molécula de glucosa original finalmente se incorporan al dióxido de carbono. Cada giro del ciclo forma tres moléculas NADH y una molécula FADH 2. Estos portadores se conectarán con la última porción de la respiración aeróbica para producir moléculas de ATP. También se realiza un GTP o ATP en cada ciclo. Varios de los compuestos intermedios en el ciclo del ácido cítrico pueden ser utilizados en la síntesis de aminoácidos no esenciales; por lo tanto, el ciclo es anfibólico (tanto catabólico como anabólico).
Puntos Clave
- La molécula de cuatro carbonos, oxaloacetato, que inició el ciclo se regenera después de los ocho pasos del ciclo del ácido cítrico.
- Los ocho pasos del ciclo del ácido cítrico son una serie de reacciones redox, deshidratación, hidratación y descarboxilación.
- Cada giro del ciclo forma un GTP o ATP así como tres moléculas de NADH y una molécula FADH2, que se utilizarán en etapas posteriores de respiración celular para producir ATP para la célula.
Términos Clave
- ciclo del ácido cítrico: una serie de reacciones químicas utilizadas por todos los organismos aerobios para generar energía a través de la oxidación de acetato derivado de carbohidratos, grasas y proteínas en dióxido de carbono
- Ciclo de Krebs: una serie de reacciones enzimáticas que ocurren en todos los organismos aeróbicos; implica el metabolismo oxidativo de las unidades acetilo y sirve como fuente principal de energía celular
- mitocondrias: en biología celular, una mitocondria (mitocondrias plurales) es un orgánulo encerrado en la membrana, a menudo descrito como “plantas de energía celular” porque generan la mayor parte del ATP
Contribuciones y Atribuciones
- Colegio OpenStax, Biología. 16 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44433/latest...ol11448/latest. Licencia: CC BY: Atribución
- acetil CoA. Proporcionado por: Wikipedia. Ubicado en: es.wikipedia.org/wiki/Acetil%20CoA. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- 09 10Piruvatetoacetilcoa-L. Proporcionado por: Wikimedia. Ubicado en: Commons.wikimedia.org/wiki/Fi... cetylCoA-L.jpg. Licencia: CC BY: Atribución
- Ciclo de Krebs. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/Krebs_Cycle. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- Colegio OpenStax, Biología. 29 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44433/latest...ol11448/latest. Licencia: CC BY: Atribución
- Sin límites. Proporcionado por: Boundless Learning. Ubicado en: www.boundless.com//biology/de... tion/tca-ciclo. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- Sin límites. Proporcionado por: Boundless Learning. Ubicado en: www.boundless.com//biology/de... n/oxaloacetato. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- 09 10Piruvatetoacetilcoa-L. Proporcionado por: Wikimedia. Ubicado en: Commons.wikimedia.org/wiki/Fi... cetylCoA-L.jpg. Licencia: CC BY: Atribución
- Colegio OpenStax, Oxidación del Piruvato y el Ciclo del Ácido Cítrico. 10 de noviembre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44433/latest/. Licencia: CC BY: Atribución
- Ciclo de Krebs. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/Krebs_Cycle. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- Colegio OpenStax, Biología. 16 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44433/latest...ol11448/latest. Licencia: CC BY: Atribución
- mitocondrias. Proporcionado por: Wikipedia. Ubicado en: es.wikipedia.org/wiki/Mitocondria. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- ciclo del ácido cítrico. Proporcionado por: Wikipedia. Ubicado en: es.wikipedia.org/wiki/Cítrico%20acid%20Ciclo. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- 09 10Piruvatetoacetilcoa-L. Proporcionado por: Wikimedia. Ubicado en: Commons.wikimedia.org/wiki/Fi... cetylCoA-L.jpg. Licencia: CC BY: Atribución
- Colegio OpenStax, Oxidación del Piruvato y el Ciclo del Ácido Cítrico. 10 de noviembre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44433/latest/. Licencia: CC BY: Atribución
- Colegio OpenStax, Oxidación del Piruvato y el Ciclo del Ácido Cítrico. 16 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44433/latest...e_07_03_02.jpg. Licencia: CC BY: Atribución