18.3C: Ciclo de ácido cítrico (Krebs)
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Objetivos de aprendizaje
- Afirme otros dos nombres para el ciclo del ácido cítrico.
- Describir brevemente la función del ciclo del ácido cítrico durante la respiración aeróbica e indicar los reactivos y productos.
- Compara dónde ocurre el ciclo del ácido cítrico en células procariotas y en células eucariotas.
- Indicar el número total de ATP producido por fosforilación a nivel de sustrato para cada acetil-CoA que ingresa al ciclo del ácido cítrico.
- Indicar el número total de NADH y FADH 2 producidos por cada acetil-CoA que ingresa al ciclo del ácido cítrico.
- Durante la respiración aeróbica, indique qué sucede con el NADH y el FADH 2 producidos durante el ciclo del ácido cítrico.
El ciclo del ácido cítrico, también conocido como el ciclo del ácido tricarboxílico y el ciclo de Krebs, completa la oxidación de la glucosa tomando los piruvatos de la glucólisis (y otras vías), por medio de la reacción de transición mencionada anteriormente, y descomponiéndolos completamente en\(CO_2\) moléculas,\(H_2O\) moléculas, y generar ATP adicional por fosforilación oxidativa. En las células procariotas, el ciclo del ácido cítrico ocurre en el citoplasma; en las células eucariotas el ciclo del ácido cítrico tiene lugar en la matriz de las mitocondrias.
La reacción general para el ciclo del ácido cítrico es:
\[\text{2 acetyl groups} + 6 NAD^+ + 2 FAD + 2 ADP + 2 P_i\]
\[ \rightarrow 4 CO_2 + 6 NADH + 6 H^+ + 2 FADH_2 + 2 ATP\]
El ciclo del ácido cítrico (Figura Figura\(\PageIndex{1}\)) proporciona una serie de compuestos intermedios que donan protones y electrones a la cadena de transporte de electrones por medio de las coenzimas reducidas\(NADH\) y\(FADH_2\). La cadena de transporte de electrones genera entonces ATPs adicionales por fosforilación oxidativa. El ciclo del ácido cítrico también produce 2 ATP por fosforilación del sustrato y juega un papel importante en el flujo de carbono a través de la célula al suministrar metabolitos precursores para diversas vías biosintéticas.
El ciclo del ácido cítrico implica 8 etapas distintas, cada una catalizada por una enzima única. No eres responsable de conocer las estructuras químicas o enzimas involucradas en los pasos a continuación. Se incluyen para ayudar a ilustrar cómo las moléculas en la ruta son manipuladas por las enzimas con el fin de lograr los productos requeridos.
Paso 1: El ciclo del ácido cítrico comienza cuando la Coenzima A transfiere su grupo acetilo de 2 carbonos al compuesto de 4 carbonos oxaloacetato para formar la molécula de citrato de 6 carbonos (Figura Figura\(\PageIndex{2}\)).
Paso 2: El citrato se reordena para formar una forma isomérica, isocitrato (Figura\(\PageIndex{3}\)).
Paso 3: Se oxida el isocitrato de 6 carbonos y se elimina una molécula de dióxido de carbono produciendo la molécula de 5 carbonos alfa-cetoglutarato. Durante esta oxidación,\(NAD^+\) se reduce a\(NADH\) y\(H^+\) (Figura\(\PageIndex{4}\)).
Paso 4: Se oxida el alfa-cetoglutarato, se elimina el dióxido de carbono y se agrega la coenzima A para formar el compuesto de 4 carbonos succinil-CoA. Durante esta oxidación, el NAD+ se reduce a NADH + H+ (Figura\(\PageIndex{5}\)).
Paso 5: Se retira CoA de succinil-CoA para producir succinato. La energía liberada se utiliza para hacer trifosfato de guanosina (GTP) a partir de guanosina difosfato (GDP) y Pi por fosforilación a nivel de sustrato. Luego se puede usar GTP para hacer ATP (Figura\(\PageIndex{6}\)).
Paso 6: El succinato se oxida a fumarato. Durante esta oxidación,\(FAD\) se reduce a\(FADH_2\) (Figura\(\PageIndex{7}\)).
Paso 7: Se agrega agua al fumarato para formar malato (Figura\(\PageIndex{8}\)).
Paso 8: El malato se oxida para producir oxaloacetato, el compuesto de partida del ciclo del ácido cítrico. Durante esta oxidación, el NAD + se reduce a NADH + H + (Figura\(\PageIndex{9}\)).
El NADH + H + y el FADH 2 llevan protones y electrones a la cadena de transporte de electrones para generar ATP adicional por fosforilación oxidativa.
Resumen
- La respiración aeróbica implica cuatro etapas: glucólisis, una reacción de transición que forma acetil coenzima A, el ciclo del ácido cítrico (Krebs), y una cadena de transporte de electrones y quimioósmosis.
- El ciclo del ácido cítrico, también conocido como el ciclo del ácido tricarboxílico y el ciclo de Krebs, completa la oxidación de la glucosa tomando los piruvatos de la glucólisis, a través de la reacción de transición, y descomponiéndolos completamente en moléculas de CO 2, moléculas de H 2 O, y generando ATP adicional por fosforilación oxidativa.
- El ciclo del ácido cítrico proporciona una serie de compuestos intermedios que donan protones y electrones a la cadena de transporte de electrones por medio de las coenzimas reducidas NADH y FADH 2. La cadena de transporte de electrones genera entonces ATPs adicionales por fosforilación oxidativa. El ciclo del ácido cítrico también produce 2 ATP por fosforilación del sustrato.
- La reacción general para el ciclo del ácido cítrico es:\[ 2 acetyl groups + 6 NAD^+ + 2 FAD + 2 ADP + 2 P_i yields 4 CO_2 + 6 NADH + 6 H^+ + 2 FADH_2 + 2 ATP.\]
- El ciclo del ácido cítrico también juega un papel importante en el flujo de carbono a través de la célula al suministrar metabolitos precursores para diversas vías biosintéticas.