Enzimas del Ciclo de Krebs

Por la Dra. Catherine Shaffer, Ph. D. Revisado por la Dra. Liji Thomas, MD

El ciclo de Krebs, también conocido como el ciclo del ácido cítrico, es una serie de reacciones enzimáticas que liberan energía de los carbohidratos, grasas y proteínas almacenados.

Crédito de la imagen: 3d_man /

El ciclo de Krebs fue propuesto por primera vez por Hans Adolf Krebs en 1937. El ciclo también produce precursores de aminoácidos y dinucleótido de nicotinamida adenina reducido (NADH). Es la vía metabólica primaria para todos los procesos aeróbicos en el tejido animal. En eucariotas, el ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial, mientras que en procariotas, ocurre en el citosol.

Pasos del ciclo de Krebs

El acetil-CoA es el punto de partida para el ciclo de Krebs. A lo largo de las ocho reacciones del ciclo, se producen tres moléculas de NADH y una de dinucleótido de flavina adenina (FAD/FADH2). Los siguientes son los pasos del ciclo:

1. La acetil-CoA se combina con el oxaloacetato por citrato sintasa, para formar una molécula de seis carbonos. Luego, la molécula de ácido cítrico se libera del complejo enzimático.
2. Una molécula de agua se retira de la posición 3′ del ácido cítrico y se añade de nuevo en la posición 4′ por la enzima aconitasa, lo que resulta en isocitrato.
3. La isocitrato deshidrogenasa cataliza la oxidación de un grupo de isocitrato 4′ -OH para producir alfa-cetoglutarato. Una molécula de NAD se convierte en NADH.
4. El alfa-cetoglutarato se descarboxila, convirtiendo otra molécula de NAD en NADH, por la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa, produciendo succinil CoA, que es un compuesto inestable.
5. La succinil-COA sintetasa cataliza la adición de un grupo fosfato libre al difosfato de guanosina (GDP), creando trifosfato de guanosina. En el proceso, el grupo CoA se libera de succinil-CoA. La molécula resultante es succinato.
6. Se liberan dos hidrógenos del succinato cuando la succinato deshidrogenasa reduce el FAD a FADH2. La salida de la reacción es fumarato.
7. La fumarasa cataliza la adición de un grupo an-OH al fumarato, produciendo L-malato.
8. En la reacción final del ciclo, el oxaloacetato se regenera por oxidación de L-malato por malato deshidrogenasa. Una molécula de NAD se convierte en NADH.

Enzimas del ciclo de Krebs

Las enzimas del ciclo de Krebs son proteínas de membrana que se encuentran dentro de la matriz de las mitocondrias, excepto la succinato deshidrogenasa, que es una proteína de membrana integral bloqueada a la membrana mitocondrial interna.

Mientras que el NAD es el grupo protésico utilizado para aceptar los protones generados durante los tres pasos de oxidación, el FAD es utilizado por la succinato deshidrogenasa. El destino final de estas coenzimas reducidas es reoxidarse al entrar en las reacciones en cadena de transporte de electrones en la membrana mitocondrial interna, cuando se genera ATP.

Algunas reacciones del ciclo de Krebs están cerca del equilibrio termodinámico, y son, por lo tanto, bidireccionales. Estos incluyen enzimas interconvertir succinato, fumarato, malato, y oxaloacetato. La reversibilidad de las reacciones permite la generación de precursores para la síntesis de glucosa, síntesis de ácidos grasos y colesterol, anabolismo de aminoácidos, nucleótidos y biosíntesis de hemo.

El ciclo de Krebs utiliza aproximadamente dos tercios del oxígeno total consumido por el cuerpo y genera aproximadamente ⅔ de la energía. Desempeña un papel en la gluconeogénesis, la transaminación, la desaminación y la lipogénesis. Se han encontrado muy pocas anomalías genéticas del ciclo de Krebs, posiblemente porque es crítico para la supervivencia.

Evolución del ciclo de Krebs

La mayoría de las enzimas del ciclo de Krebs están codificadas en el núcleo en eucariotas. Se cree que los genes nucleares se adquirieron de genes mitocondriales ancestrales durante la evolución. Durante ese proceso, conocido como endosimbiosis, las células comenzaron a vivir en relaciones simbióticas.

Se supone que las mitocondrias y los cloroplastos eran originalmente células de vida libre que finalmente comenzaron a vivir dentro de otras células. Antes de este evento, las enzimas del ciclo de Krebs pueden haber operado solo como pasos aislados en el huésped y las mitocondrias.

Diferentes isoformas de las enzimas en diferentes compartimentos celulares pueden haber surgido como resultado de eventos de transferencia de genes. El proceso por el cual estos pasos aislados en el ciclo se unieron para formar un ciclo complejo y crítico necesario para la vida aún no se entiende.

Lectura adicional

• Todo el Contenido Bioquímico
• Introducción a la Cinética Enzimática
• Quiralidad en Bioquímica
• Isómeros L y D
• Reacción de Acoplamiento Cruzado Suzuki-Miyaura

Escrito por

Dra. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer es una escritora independiente de ciencia y salud de Michigan. Ha escrito para una amplia variedad de publicaciones comerciales y de consumo sobre temas de ciencias de la vida, particularmente en el área de descubrimiento y desarrollo de medicamentos. Tiene un doctorado en Química Biológica y comenzó su carrera como investigadora de laboratorio antes de pasar a la escritura científica. También escribe y publica ficción, y en su tiempo libre disfruta del yoga, el ciclismo y el cuidado de sus mascotas.

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