Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs

Al Ciclo de Krebs también se le conoce como ciclo de los ácidos tricarboxílicos, o ciclo del ácido cítrico. Sin embargo, ¿Sabes exactamente qué es el ciclo de Krebs? ¿Cuál es su función y qué importancia tiene para el organismo?

A continuación te hablaremos sobre este tema. Lo haremos de una manera clara y precisa para que puedas entender fácilmente qué significa el ciclo del ácido cítrico. Incluso por qué se le llama así.

¿Quién fue Hans Adolf Krebs?

Hans Adolf Krebs es básicamente el responsable de lo que hoy conocemos como Ciclo de Krebs. El fue un bioquímico alemán que gracias a sus estudios sobre el metabolismo celular, obtuvo el Premio Nobel de Fisiología en 1953.

Mientras realizaba el análisis del metabolismo en las células. Hans descubrió que en el interior de las células, todas las reacciones que se producen se relacionan entre sí.

Fue entonces que en 1937, el decide nombrar a dicha cadena de reacciones “Ciclo del ácido cítrico”. Con el transcurso de los años, y en parte también al Nobel obtenido. El ciclo del ácido cítrico fue conocido simplemente como el Ciclo de Krebs.

¿Qué es el ciclo de Krebs?

La definición científica del ciclo de Krebs nos dice lo siguiente:

El ciclo del ácido cítrico es un conjunto de reacciones metabólicas que se originan en las mitocondrias de las células eucariotas”.

Al igual que con el aparato de Golgi, lo anterior significa que el ciclo de Krebs solo es posible en plantas, animales y hongos, más no en bacterias. Esto es porque las células de las bacterias no son eucariotas, son procariotas.

En realidad, el ciclo de Krebs es uno de dos procesos relacionados con la respiración aeróbica, y la cadena de transporte de electrones.

La glucosa en el ciclo de Krebs

Tarde o temprano, la glucosa ingresa en el ciclo del ácido cítrico para ser transformada en energía. Se trata de una molécula que los seres vivos metabolizan en forma de trifosfato de adenosina.

Como tal, la glucosa se puede almacenar en el cuerpo de diferentes formas. El glucógeno es mucho más que una larga cadena de moléculas de glucosa que se almacena en las células de los músculos y el hígado.

Por su parte, los carbohidratos, las grasas y las proteínas, también cuentan con componentes que pueden metabolizarse a glucosa. Al ingresar a una célula, la molécula de glucosa se descompone en el citoplasma dentro del piruvato.

Lo que sucede después depende de si el piruvato ingresa en la vía respiratoria aeróbica, o de fermentación del lactato. Esto, antes de que permita la producción de ATP, así como la liberación de CO2 y H2O como subproductos.

¿Cómo funciona el ciclo de Krebs?

El ciclo del ácido cítrico es el primer paso en la vía aeróbica. Su función es la de sintetizar continuamente la suficiente cantidad de una sustancia conocida como “oxaloacetato”, necesaria para mantener el ciclo en marcha.

¿Cómo funciona el ciclo del ácido cítrico?

Pero en realidad, esta no es la función principal del ciclo de Krebs. Es decir, el ciclo de los ácidos tricarboxílicos brinda al organismo otros beneficios.

La glucólisis

La glucosa es un azúcar compuesto por seis carbonos. Como cualquier otro monosacárido, también se compone de hidrógeno y oxígeno, por lo que su fórmula es C6 H12 O6. Es además, uno de los productos que se obtienen al metabolizar las proteínas, los carbohidratos y los ácidos grasos.

Evidentemente, el azúcar sirve como combustible en cualquier tipo de organismos. Desde bacterias unicelulares, hasta seres humanos. Incluso animales de gran tamaño. La glucólisis se considera anaeróbica, en el sentido que no contiene oxígeno.

En las reacciones de la glucólisis, la glucosa de seis carbonos tiene un grupo fosfato adjunto. Como resultado, la molécula es una forma fosforilada de fructuosa, sin embargo, esta misma molécula experimenta el mismo proceso por segunda vez.

Cada uno de estos procesos requiere de una molécula de trifosfato de adenosina. Dichas moléculas se transforman en difosfato de adenosina. Después, la molécula de seis carbonos se convierte en dos moléculas con tres átomos de carbono, los cuales a su vez se convierten en piruvato.

En el proceso se generan cuatro moléculas de trifosfato de adenosina, con la ayuda de dos moléculas: dinucleótido de nicotinamida y adenina. Estas últimas se transforman en dos moléculas de NADH.

En consecuencia, por cada molécula que ingresa en la glucólisis, se produce una cadena de dos trifosfatos de adenosina, dos piruvatos y dos NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina).

¿Qué sucede durante el ciclo de Krebs?

Como se indicaba anteriormente, lo que ocurre con el piruvato depende de las demandas metabólicas. También del entorno del organismo en cuestión. En seres vivos con células procariotas, la glucólisis en conjunto con la fermentación, brindan prácticamente todas las necesidades energéticas de una única célula.

Tanto en organismos con células procariotas, como con células eucariotas, con excepción de las levaduras. Cuando no existe oxígeno disponible, o si las necesidades de energía de la célula no se pueden satisfacer completamente. El piruvato se transforma en ácido láctico.

Lo anterior debido a la fermentación y bajo la influencia de la enzima LDH. Además, el piruvato destinado al ciclo de Krebs se mueve a través de los componentes funcionales en el citoplasma, conocidos como mitocondrias.

Cuando el piruvato se encuentra en la matriz mitocondrial, se encuentra bajo la influencia de la enzima LDH y se convierte en un compuesto diferente de tres carbonos. A dicho compuesto se le conoce como acetil CoA.

Las moléculas centrales del ciclo de Krebs

El motivo por el que el ciclo del ácido cítrico se denomina de esa manera, se debe a que uno de sus principales componentes, el oxaloacetato, también es un reactivo. En otras palabras, cuando el axcetil CoA de dos carbonos ingresa al ciclo. Reacciona con el oxaloacetato, que es una molécula de cuatro carbonos.

Citrato

Como resultado se forma un citrato, es decir, una molécula de seis carbonos. Dicho citrato cuenta con tres grupos de carboxilo. En su forma protonada su fórmula es -COOH, mientras que en su forma no protonada su fórmula es -COO-.

Este grupo de tres carboxilos es lo que le da el nombre de ácido tricarboxílico al ciclo. Por otra parte, la síntesis es generada por la adición de una molécula de agua. Por lo tanto se tiene una reacción de condensación, así como una pérdida de porción de la coenzima A del acetil CoA.

A-cetoglutarato

Después de esto, el citrato se reorganiza en una molécula con iguales átomos, aunque en una disposición diferente. A esto se le conoce como isocitrato. Como resultado, dicha molécula emite un CO2 para transformarse en el compuesto a-cetoglutarato de cinco átomos.

Succinil CoA y Succinato

En el siguiente paso del ciclo, ocurre lo mismo ya que el a-cetoglurato pierde un CO2, al tiempo que recupera una coenzima A para convertirse en succinil CoA. Dicha molécula de cuatro carbonos, se transforma en succinato con la pérdida de CoA.

Posteriormente, la molécula se reorganiza en una sucesión de ácidos desprotonados con cuatro carbonos que son: fumarato, malato y oxaloacetato.

En consecuencia tenemos que las moléculas centrales en el ciclo de Krebs son las siguientes:

  • Acetil CoA

  • Citrato

  • Isocitrato

  • A-cetoglutarato

  • Succinil CoA

  • Succinato

  • Fumarato

  • Malato

  • Oxalacetato

Las reacciones en el ciclo del ácido cítrico

Es importante mencionar que en el ciclo de Krebs faltan dos moléculas fundamentales en la respiración aeróbica. Hablamos del oxígeno, y también del trifosfato de adenosina. Este último es la forma de energía que las células y los tejidos utilizan en sus tareas.

El motivo de esto tiene que ver con que el ciclo del ácido cítrico es un factor clave para las reacciones en cadena que transportan electrones. Principalmente las reacciones que ocurren muy cerca de la membrana mitocondrial, en lugar de la matriz mitocondrial.

Además, los electrones que son transportados por los nucleótidos durante el ciclo, se utilizan corriente abajo. Es decir, cuando son aceptados por los átomos de oxígeno en dicha cadena de transporte.

Lo que hace el ciclo de Krebs es retirar el material valioso y después lo exporta a un centro de procesamiento donde se llevan a cabo las funciones reales. En todo caso hay que considerar que las reacciones que son aparentemente innecesarias en el ciclo, también generan moléculas.

Estas moléculas, si bien son intermedias en el ciclo, pueden ser utilizadas como reactivos en otras reacciones que no tienen relación con el ciclo.

¿Cuáles son los reactivos del ciclo de Krebs?

En el ciclo del ácido cítrico únicamente existen dos reactivos. El acetil CoA, y la molécula de cuatro átomos conocida como oxalacetato. Sin embargo, la existencia del acetil CoA, depende de que exista una cantidad adecuada de oxígeno para satisfacer las necesidades de una célula en particular.

Por lo tanto, si un organismo se ejercita vigorosamente, sus células pueden depender casi de forma exclusiva de la glucólisis. Esto hasta que el requerimiento de oxígeno se haya satisfecho al momento de reducir la intensidad del ejercicio.

Se puede decir que el ciclo de Krebs es como una rueda que jamás deja de girar. Por supuesto esto solo será cierto siempre y cuando al ciclo se le suministre Acetil CoA para que la rueda se mantenga girando.