BIOQUIMICA

2. El ciclo de Krebs (también llamado ciclo
del ácido cítrico o ciclo de los ácidos
tricarboxílicos) es una ruta metabólica,
es decir, una sucesión de reacciones
químicas, que forma parte de la
respiración celular en todas las células
aeróbicas.

3. En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es
parte de la vía catabólica que realiza la
oxidación de glúcidos, ácidos grasos y
aminoácidos hasta producir CO2, liberando
energía en forma utilizable (poder reductor y
GTP).

4. El metabolismo oxidativo de glúcidos,
grasas y proteínas frecuentemente se
divide en tres etapas, de las cuales, el
ciclo de Krebs supone la segunda.

5. En la primera etapa, los carbonos de
estas macromoléculas dan lugar a
moléculas de acetil-CoA de dos carbonos,
e incluye las vías catabólicas de
aminoácidos (p. ej. desaminación
oxidativa), la beta oxidación de ácidos
grasos y la glucólisis.

6. La tercera etapa es la fosforilación
oxidativa, en la cual el poder reductor
(NADH y FADH) generado se emplea
para la síntesis de ATP según la teoría del
acomplamiento quimiosmótico.

8. El ciclo de Krebs también proporciona
precursores para muchas biomoléculas,
como ciertos aminoácidos.

9. Por ello se considera una vía anfibólica, es
decir, catabólica y anabólica al mismo
tiempo.

10. HISTORIA
El ciclo Krebs recibe su nombre en honor a
su descubridor Sir Hans Adolf Krebs, quien
propuso los elementos clave del consumo
de O2, en cantidad desproporcionada
respecto a las cantidades añadidas.

11. HISTORIA
En segundo lugar, empleando malonato
(inhibidor de la succinato deshidrogenasa),
lograba bloquear la oxidación del piruvato, lo
que indicaba su participación en la vía.

12. HISTORIA
Además, observó que las células tratadas
con malonato acumulaban citrato, succinato
y α-cetoglutarato, lo cual sugería que citrato
y α-cetoglutarato eran precursores del
succinato.

13. HISTORIA
En tercer lugar, la administración al tejido de
piruvato y oxaloacetato provocaba la
acumulación de citrato en el músculo, lo que
indicaba que son precursores del citrato.

14. HISTORIA
Con base en estas observaciones
experimentales Hans Krebs propuso una ruta
cíclica y su secuencia de reacciones. Este
esquema inicial, con ciertas modificaciones, dio
lugar al ciclo de Krebs tal y como hoy lo
conocemos.

15. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz
mitocondrial en eucariotas.

16. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
El acetil-CoA (Acetil Coenzima A)
es el principal precursor del ciclo.

17. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se
regenera en cada ciclo por condensación de
un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula
de oxaloacetato (4 carbonos).

18. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
 El citrato produce en cada ciclo una
molécula de oxaloacetato y dos CO2, por
lo que el balance neto del ciclo es:

19. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP
+ Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3
(NADH + H+) + FADH2 + GTP +
2 CO2

20. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
 Los dos carbonos del Acetil-CoA son
oxidados a CO2, y la energía que estaba
acumulada es liberada en forma de
energía química:

21. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
 GTP y poder reductor (electrones
de alto potencial): NADH y FADH2.

22. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
 NADH y FADH2 (flavín adenín dinucleótido)
son coenzimas (moléculas que se unen a
enzimas) capaces de acumular la energía en
forma de poder reductor para su conversión
en energía química en la fosforilación
oxidativa.

23. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
 El FADH2 de la succinato deshidrogenasa,
al no poder desprenderse de la enzima,
debe oxidarse nuevamente in situ. El FADH2
cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona
(coenzima Q), que se reduce a ubiquinol
(QH2) y abandona la enzima.

24. REACCIONES DEL
CICLO DE KREBS

25. Molécula Enzima Tipo de reacción
Reactivos/
Coenzim
as
Productos/
Coenzima
I. Citrato 1. Aconitasa Deshidratación H2O
II. cis-Aconitato 2. Aconitasa Hidratación H2O
III. Isocitrato 3. Isocitrato deshidrogenasa Oxidación NAD+ NADH + H+
IV. Oxalosuccinato 4. Isocitrato deshidrogenasa Descarboxilación
V. α-cetoglutarato
5. α-cetoglutarato
deshidrogenasa
Descarboxilación oxidativa
NAD+ +
CoA-SH
NADH + H+
+ CO2
VI. Succinil-CoA 6. Succinil-CoA sintetasa Hidrólisis
GDP
+ Pi
GTP +
CoA-SH
VII. Succinato 7. Succinato deshidrogenasa Oxidación FAD FADH2
VIII. Fumarato 8. Fumarato Hidratasa Adición (H2O) H2O
IX. L-Malato 9. Malato deshidrogenasa Oxidación NAD+ NADH + H+
X. Oxaloacetato 10. Citrato sintasa Condensación

26. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 El paso final es la oxidación del ciclo de
Krebs, produciendo un acetil-CoA y un
CO2.

27. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 El acetil-CoA reacciona con una molécula
de oxaloacetato (4 carbonos) para formar
citrato (6 carbonos), mediante una reacción
de condensación.

28. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 A través de una serie de reacciones, el
citrato se convierte de nuevo en
oxaloacetato.

29. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 Durante estas reacciones, se substraen 2
átomos de carbono del citrato (6C) para dar
oxalacetato (4C); dichos átomos de carbono
se liberan en forma de CO2.

30. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y
produce 2 CO2. También consume 3 NAD+
y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1
FADH2.

31. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 El rendimiento de un ciclo es (por cada
molécula de piruvato): 1 GTP, 3 NADH, 1
FADH2, 2CO2.

32. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 Cada NADH, cuando se oxide en la cadena
respiratoria, originará 2,5 moléculas de ATP
(3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dará
lugar a 1,5 ATP.

33. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por
cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de
Krebs.

34. Visión simplificada y rendimiento del
proceso
 Cada molécula de glucosa produce (vía
glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a
su vez producen dos acetil-CoA, por lo que
por cada molécula de glucosa en el ciclo
de Krebs se produce: 4CO2, 2 GTP, 6 NADH
+ 6H + , 2 FADH2; total 32 ATP.

35. Para obtener el balance energético del
catabolismo total de la glucosa es necesario
tener en cuenta las distintas fases que
comprende:

36. 1. La glucólisis o ruta de Embden-Meyerhof-
Parnas es una ruta catabólica y oxidativa
que convierte una molécula de glucosa (6
átomos de carbono) en dos de ácido pirúvico (3
átomos de carbono). Es la ruta central del
catabolismo de la glucosa en animales, plantas
y microorganismos, y se considera la ruta más
antigua utilizada por los seres vivos para
obtener energía. Tiene lugar en el hialoplasma
celular y consta de dos fases:

37. 1) Fase preparativa: Glucosa + 2 ATP 2
gliceraldehído-3-fosfato
2) Fase oxidativa: 2 gliceraldehído-3-fosfato 2 ácido
pirúvico + 4ATP + 2 NADH
 El balance energético global de la glucólisis es idéntico
para cualquier monosacárido y es el siguiente:
1 glucosa 2 ácido pirúvico + 2 NADH + H++ 2
ATP

38. 2. Mediante la respiración celular,. el ácido pirúvico es
oxidado completamente a CO2 y H2O, en presencia
de oxígeno. Este proceso de respiración tiene lugar en
las mitocondrias de las células eucariotas y en el
citoplasma y mesosomas de las células procariotas.
Consta de tres etapas sucesivas:, oxidación del ácido
pirúvico, ciclo de Krebs y la cadena respiratoria.
Esta ultima etapa está asociada al mecanismo de
fosforilación oxidativa.

39. 3. Transformación del ácido pirúvico en acetil-CoA:
Ácido pirúvico + CoA-SH + NAD+ acetil-CoA +
CO2 + NADH + H+
Como a partir de cada molécula de glucosa que entra
en la glucólisis se producen dos moléculas de ácido
pirúvico, en esta etapa se obtienen dos moléculas de
NADH por molécula de glucosa.

40. 4. Ciclo de Krebs: se caracteriza por una
serie de reacciones que se desarrollan a
expensas de una serie de ácidos orgánicos
que forman el denominado ciclo. Por cada
molécula de acetil-CoA que entra en el ciclo se
obtiene: 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2 y 1 GTP,
que se transformará en ATP.

41. 5. Cadena de transporte electrónico: En este
momento, la molécula de glucosa que inició la
glucólisis se encuentra totalmente oxidada. Parte de su
energía se ha utilizado en la síntesis de ATP. Sin
embargo, la mayoría de la energía se encuentra en los
electrones que fueron aceptados por las coenzimas.
NAD+ y FAD. Estos electrones procedentes de la
glucólisis, oxidación del ácido pirúvico y del ciclo de
Krebs, se encuentran en un nivel energético alto.

42. La cadena de transporte electrónico consta de una
serie de enzimas oxidorreductasas que recogen los
electrones de los coenzimas reducidos (NADH y
FADH2) de los fases anteriores y los van pasando de
una a otra hasta un aceptor final de electrones, el
oxígeno molecular, que al reducirse, origina agua.

43. La fosforilación oxidativa está asociada a la
cadena de transporte y consiste en la
producción de ATP en la mitocondria gracias a
la energía liberada durante el proceso de
transporte electrónico. Las medidas
cuantitativas demuestran que por cada dos
electrones que pasan de el NADH al oxígeno
se forman tres moléculas de ATP, mientras que
, en el caso del FADH2 sólo se forman dos.

44. Teniendo en cuenta que por cada NADH y
FADH2 que se transfieren a la cadena
respiratoria se obtienen 3 y 2 moléculas de ATP
respectivamente, el balance energético de la
oxidación completa de una molécula de glucosa
es el siguiente:

45. - Glucólisis: 1 Glucosa 2 ácido pirúvico
(glúcolisis) + 2 ATP + 2 NADH = 8ATP
- Oxidación del ácido pirúvico: 2 ácido pirúvico
2 acetil-CoA + 2 NADH = 6 ATP
- Ciclo de Krebs: 2 acetil-CoA 4 CO2 + 2
GTP + 6 NADH + 2 FADH2 = 24 ATP
Por lo tanto, tenemos un total de 38 ATP/mol de
glucosa.