El ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs, también denominado ciclo de ácido cítrico o de ácido tricarboxílico, es un proceso metabólico celular vital. Durante este mecanismo aparecen diversas reacciones químicas que forman parte de la respiración celular, mediante las cuales se obtiene energía.
En los organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de enlace de las rutas metabólicas responsables de la degradación y desasimilación de los carbohidratos, las grasas y las proteínas en anhídrido carbónico y agua. El resultado es energía que puede destinarse a producir ATP y NADH.
¿Dónde ocurre el ciclo de Krebs?
El ciclo de krebs puede estar ubicado en:
- El citoplasma, para las células procariotas. Específicamente en el citosol.
- Dentro de la matriz mitocondrial, para las células eucariotas.
¿Qué procesos se dan dentro del ciclo de Krebs?
Para poder realizar su función correctamente, el ciclo de Krebs debe encargarse de generar una combinación de energía química entre el trifosfato de adenosina (ATP), dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH) y el flavín adenín dinucleótido (FADH2) con el fin de oxidar el ácido pirúvico.
Este proceso de metabolización oxidativa de glúcidos, lípidos y proteínas se divide en tres etapas, en las cuales el ciclo de Krebs se ofrece como la segunda.
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Primera etapa
En esta etapa, los carbonos de las macromoléculas dan lugar al acetil-CoA, incluyendo las vías catabólicas de aminoácidos, la beta oxidación de los ácidos grasos y de la glucólisis.
Segunda etapa- Ciclo de Krebs
En la mitocondria de la célula, dentro del cristae que se encuentra en el interior de sus membranas, toman lugar las enzimas más importantes y necesarias para la producción del trifosfato de adenosina (ATP).
Primer paso
Durante el proceso, la molécula de ácido pirúvico se descompone mediante una enzima. Así se libera un átomo de carbono en forma de dióxido de carbono. Los dos átomos de carbono restantes se combinan con una coenzima llamada coenzima A. Esta combinación forma acetil-CoA.
En el proceso, los electrones y un ion de hidrógeno se transfieren al dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD) para formar dinucleótido de nicotinamida y adenina de alta energía (NADH).
Segundo paso
El acetil-CoA entra en el ciclo de Krebs al combinarse con un ácido de cuatro carbonos llamado ácido oxaloacético, esta combinación forma el ácido de seis carbonos llamado ácido cítrico. Este se somete a una serie de conversiones catalizadas por enzimas, las cuales involucran hasta diez reacciones químicas.
Los electrones de alta energía son liberados en forma de NAD. El cual también adquiere un ion de hidrógeno y se convierte en NADH. Además, FAD sirve como aceptor de electrones y adquiere dos iones de hidrógeno para convertirse en FADH2.
En una de las reacciones, se libera suficiente energía para sintetizar una molécula de ATP. Ya que por cada molécula de glucosa hay dos moléculas de ácido pirúvico que ingresan al sistema, se forman dos moléculas de ATP.
Cabe destacar que, durante el ciclo de Krebs, se liberan los dos átomos de carbono de la acetil-CoA. Cada uno forma una molécula de dióxido de carbono que al combinarse con el ácido pirúvico en acetil-CoA serán desprendidos como gas residual.
Tercer paso
Al final del ciclo de Krebs, el producto final es ácido oxaloacético. Este es idéntico al ácido oxaloacético del inicio pero ahora la molécula está lista para aceptar otra molécula de acetil-CoA. Así comenzará otro nuevo ciclo.
El ciclo de Krebs forma (por dos moléculas de ácido pirúvico) dos moléculas de ATP. Además de diez moléculas de NADH y dos moléculas de FADH2. El NADH y el FADH2 se usarán en el sistema de transporte de electrones dentro de la respiración celular.
Tercera etapa
En la tercera etapa se da la fosforilación oxidativa de los componentes. Así se obtiene el dinucleótido de nicotinamida y la adenina (NADH) y el flavín adenín dinucleótido (FADH2). Este último se utiliza para la reducción del trifosfato de adenosina (ATP).
Otras funciones del ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para ciertas biomoléculas y aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica; es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.
El nombre de esta vía metabólica es un derivado del ácido cítrico, pues del mismo modo, este se consume y luego se regenera por la secuencia de reacciones para completar el ciclo.
La importancia del ciclo de Krebs
Como hemos visto, el ciclo de Krebs es una ruta que permite la obtención de energía a partir de distintos sustratos. Dependiendo de la flexibilidad metabólica del individuo, dicho proceso podrá ser más o menos eficiente, según una investigación publicada en la revista Endocrine Reviews . Este concepto resulta clave a la hora de hablar de eficiencia energética y de prevención de enfermedades metabólicas.
Para conseguir mejorar la flexibilidad metabólica del individuo y, con ello, la capacidad del ciclo de Krebs de introducir sustratos procedentes de diferentes macronutrientes, se pueden poner en marcha una serie de estrategias dietéticas.
Una de ellas es el ayuno intermitente, eficaz sobre la pérdida de peso y sobre el aumento de la eficiencia en la oxidación de las grasas. Así lo afirma un estudio publicado en la revista American Journal of Physiology, Endocrinology and Metabolism, en el que se estudiaron los efectos del ayuno en el metabolismo de los ratones.
El ciclo de Krebs es una pieza clave
Como hemos visto, el ciclo de Krebs constituye una pieza clave a la hora de hablar de metabolismo energético. Determina la producción de energía en condiciones aeróbicas y un defecto en su funcionamiento podría poner en riesgo la salud del individuo.
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- Smith RL., Soeters MR., Wust RCI., Houtkooper RH., Metabolic flexibility as an adaptation to energy resources and requirements in health and disease. Endocr Rev, 2018. 39 (4): 489-517.
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