SEMANA 6 Ciclo de Krebs

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CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
■ MSC . ADELA MARLENE COLLANTES LLACZA
 El ciclo de Krebs 
(también llamado ciclo 
del ácido cítrico o ciclo de 
los ácidos tricarboxílicos) 
es una serie de 
reacciones químicas de 
gran importancia, que 
forman parte de la 
respiración celular en 
todas las células 
aerobias, es decir que 
utilizan oxígeno.
Ciclo de los Tres Nombres
 En organismos aeróbicos 
el ciclo de Krebs es parte 
de la vía catabólica que 
realiza la oxidación de 
hidratos de carbono, 
ácidos grasos y 
aminoácidos hasta 
producir CO2 y agua, 
liberando energía en 
forma utilizable (poder 
reductor y ATP).
 El ciclo de Krebs también 
proporciona precursores 
para muchas biomoléculas 
tales como ciertos 
aminoácidos. Por ello se 
considera una vía 
anfibólica, es decir, 
catabólica y anabólica al 
mismo tiempo.
S - CoA
3
Acetil - CoA
Oxalacetato
+
Citrato
CITRATO
SINTASA HS - CoA
2
La formación del citrato era la pieza faltante para poder 
armar completamente un rompecabezas metabólico.
El descubrimiento que resolvió este rompecabezas y 
unificó el metabolismo fue hecho en 1937 por Sir Hans 
Krebs y W.A. Johnson: ellos mostraron que el citrato es 
derivado del piruvato y del oxaloacetato completando lo 
que se conoce como el ciclo del ácido cítrico.
Condensación del acetil - CoA
 En condiciones anaerobias, las células animales 
reducen el piruvato a lactato, en las levaduras a etanol.
 En condiciones aerobias, el piruvato ingresa a la matriz 
mitocondrial y es convertido a acetil-Coenzima A 
(AcCoA) para llevar estos Carbonos a su estado de 
oxidación total en el ciclo del ácido cítrico.
2
HH
H + H++
Transformación del piruvato en Acetil-CoA
Los grupos acetilo entran en el ciclo en forma de acetil-CoA
Es este el producto común de la degradación de carbohidratos, 
ácidos grasos y aminoácidos
El grupo acetilo esta unido al grupo sulfhidrilo del CoA por un 
enlace tioéster
O
O O
H3C C C
HSCoA
NAD+ NADH
+ CO2
Pyruvate Dehydrogenase
pyruvate
O
H3C C S CoA
acetyl-CoA
El acetil-CoA se forma por descarboxilación 
oxidativa del piruvato, por la acción del complejo 
enzimático piruvato deshidrogenasa
 El trabajo acoplado del 
ciclo del ácido cítrico y la 
cadena de transporte de 
electrones es la mayor 
fuente de energía 
metabólica.
 El metabolismo aerobio 
del piruvato por el ciclo 
del ácido cítrico y la 
cadena de transporte de 
electrones produce 
mucha mas energía que 
la simple conversión 
aerobia del piruvato a 
lactato o etanol .
 En condiciones aerobicas, el piruvato sufre 
una descarboxilacion oxidativa con la 
formación de AcCoA. El grupo acetilo del 
AcCoA es transferido al oxaloacetato para dar 
citrato.
 En reacciones subsecuentes, dos de los 
átomos de Carbono del citrato se oxidan a 
CO2 y el oxaloacetato es regenerado.
 La reacción neta de ciclo del 
ácido cítrico también 
produce tres moléculas de 
NADH, una de FADH2 y una 
molécula del
compuesto trifosfato de 
guanosina (GTP) 
altamente energético (en 
algunos organismos es
directamente ATP) por cada 
molécula de AcCoA oxidada.
 Las moléculas de NADH y 
FADH2 son oxidadas en la 
cadena de transporte de 
electrones con la formación 
de ATP en la fosforilación 
oxidativa.
 El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz 
mitocondrial en eucariotas y en el citoplasma 
de procariotas.
REACCIONES DEL CICLO DE 
KREBS
Condensación del Acetil CoA, gracias a la Citrato 
sintasa
 Citrato sintasa es una Enzima condensante, cataliza la 
condensación aldólica entre el grupo metilo del acetil-CoA y el 
carbonilo del Oxalacetato.
 La velocidad depende de la disponibilidad de los sustratos, 
además de la Succinil-CoA.
Conversión del Citrato en Isocitrato.
 La enzima es denominada aconitato hidratasa.
 La mezcla en equilibrio, contiene aproximadamente un 93% 
citrato y un 7% de isocitrato.
 Se tiene un compuesto intermediario, denominado cis-aconitato.
 La
aconitasa 
contiene 
Fe(II) y
precisa 
de un tiol 
como el 
de la 
Cisteína 
o el 
Glutatión
Oxidación del Isocitrato a α-cetoglutarato 
(α-oxoglutarato)
 Existen 2 tipos de Isocitrato deshidrogenasa, uno dependiente 
del NAD+ y otro del NADP+.
 Estudios recientes indican que la primera es la que cataliza la 
reacción correspondiente.
Oxidación del α-cetoglutarato (α-oxoglutarato) a 
Succinil-CoA
 Es biológicamente irreversible en células animales.
 Participan como coenzimas el Pirofosfato de tiamina, ácido 
lipoico, CoA, FADy NAD+.
Desacilación del Succinil-CoA
 La pérdida del CoA no se dá por simple hidrólisis sino por reacción de 
conservación de energía (GTP).
 El GTP formado en esta reacción cede su fosfato terminal al ADP para 
formar ATP mediante acción de la nucleósido-difosfato-quinasa.
 Existe formación de 
una fosfoenzima 
intermedia.
Conversión de Succinato a Fumarato
 La succinato deshidrogenasa está ligada covalentemente al FAD 
que actúa como aceptor de un hidrógeno en la reacción.
Hidratación del Fumarato
 La enzima se denomina fumarato hidratasa, y tiene la capacidad 
de catalizar una hidratación en forma Trans, para obtener Malato.
Oxidación del Malato a Oxalacetato.
 Es la última reacción del ciclo, aún siendo endergónica se dá con 
mucha facilidad.
 Es estereoespecífica para la forma L del malato.
ENERGÉTICA DEL CICLO DE 
KREBS
 El ciclo de Krebs siempre es seguido por 
la fosforilación oxidativa.
 Este proceso extrae la energía en forma 
de electrones de alto potencial de las 
moléculas de NADH y FADH2, 
regenerando NAD+ y FAD, gracias a lo 
cual el ciclo de Krebs puede continuar.
REACCIÓN 
CATALIZADA POR:
MÉTODO DE 
PRODUCCIÓN DE 
FOSFATOS
NÚMERO DE ATP 
FORMADOS
Isocitrato 
deshidrogenasa
Ox. del NADH en la 
Cad.Respiratoria
3
α-cetoglutarato 
deshidrogenasa
Ox. del NADH en la 
Cad.Respiratoria
3
Succinato tionasa Ox.a nivel del 
Sustrato
1
Succinato 
deshidrogenasa
Ox. del FADH en la 
Cad.Respiratoria
2
Malato 
deshidrogenasa
Ox. del NADH 
Cad.Respiratoria
3
TOTAL NETO 12 ATP / MOLAcetil 
CoA
 La glucosa origina 2 moléculas de piruvato y por 
ende 2 moléculas de AcetilCoA, lo que nos da 
lugar a 24 moléculas de ATP.
 Si hacemos un análisis de rendimiento de ATP 
por molécula de glucosa, tendríamos lo 
siguiente:
 Glucólisis 8 ATP
 Piruvato a AcCoA 6 ATP
 Ciclo de Krebs
TOTAL
24 ATP
38 ATP
Glucólisis
REACCIÓN 
CATALIZADA POR:
MÉTODO DE 
PRODUCCIÓN DE 
FOSFATOS
NÚMERO DE ATP 
FORMADOS
Gliceraldehido-3-
fosfato 
deshidrogenasa
Ox. De 2 NADH en la 
Cad.Respiratoria
6
Fosfoglicerato 
cinasa
Ox. A nivel del 
Sustrato
2
Piruvato cinasa Ox.a nivel del 
Sustrato
2
TOTAL 10
Consumo de 2 ATP Nivel de Hexocinasa 
y fosfofructocinasa
-2
TOTAL NETO 8 ATP / MOL Glucosa
 En teoría solo 
trabajamos con un 
total de 2 ATP como 
ganancia neta, pero 
eso se debe a que 
se emplean estos, 
en la transformación 
de ácido pirúvico a 
ácido láctico, se 
pierden:
-2 NADH = -6 ATP
Oxidación del Ácido pirúvico 
hasta Acetil Coenzima A
 Se forman 2 NADH, por lo tanto se tienen 
6 ATP.
2
HH
H + H++
IMPORTANCIA BIOMÉDICA
 La función principal de Ciclo del Ácido 
Cítrico es actuar como vía común final de 
la oxidación de carbohidratos, lípidos y 
proteínas.
 Esto se debe a que estos son 
metabolizados a acetil-CoA o a 
intermediarios del ciclo.
 Interviene en forma principal 
en:
 Gluconeogénesis
 Transaminación
 Desaminación
 Lipogénesis
 Algunos de estos procesos se 
llevan a cabo en los tejidos 
pero el hepático es el único 
donde ocurren todos, por lo 
que una Cirrosis o una 
Hepatitis aguda afecta este 
proceso.
Hepar = Hígado