Mapa conceptual y resúmen CICLO DE KREBS
Mapa conceptual
La respiración celular es un conjunto de reacciones bioquímicas fundamentales para la vida. Incluye la formación de acetil coenzima A, el ciclo de Krebs, la regulación de estas rutas metabólicas, el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa. Además, se aborda el ciclo de Cori, crucial en condiciones anaeróbicas. Estos procesos son esenciales para la producción de ATP, la molécula de energía de la célula, y la regulación del metabolismo energético en organismos aeróbicos.
Resumen
Esquema
Formación de Acetil Coenzima A y su Rol en el Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico, es una serie de reacciones químicas utilizadas por todas las células aeróbicas para generar energía a través de la oxidación de acetil-CoA derivado de carbohidratos, grasas y proteínas en dióxido de carbono y energía química. La formación de acetil-CoA es un paso crucial que precede al ciclo de Krebs. El piruvato, producto de la glucólisis, es transformado en acetil-CoA por la compleja enzima piruvato deshidrogenasa en una reacción que también produce NADH y libera una molécula de CO2. Además, los ácidos grasos y algunos aminoácidos también pueden ser convertidos en acetil-CoA, lo que demuestra la naturaleza convergente de las vías metabólicas. Una vez formado, el acetil-CoA se combina con oxaloacetato para formar citrato, dando inicio al ciclo de Krebs.Etapas y Reacciones del Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs se desarrolla a través de ocho pasos enzimáticos que ocurren en la matriz mitocondrial. Comienza con la condensación de acetil-CoA con oxaloacetato para formar citrato, seguido por una serie de reacciones de oxidación-reducción, hidratación y descarboxilación que generan GTP (o ATP), tres moléculas de NADH y una de FADH2, y liberan dos moléculas de CO2 por cada vuelta del ciclo. La regeneración del oxaloacetato es esencial para la continuidad del ciclo, permitiendo que el proceso se repita. Las reacciones del ciclo de Krebs son fundamentales no solo para la producción de ATP, sino también para proporcionar precursores para la biosíntesis de compuestos como aminoácidos y bases nucleotídicas.Regulación del Ciclo de Krebs por Retroalimentación Negativa
La regulación del ciclo de Krebs es esencial para mantener la homeostasis energética celular. Las enzimas clave del ciclo, incluyendo la piruvato deshidrogenasa, la citrato sintasa, la isocitrato deshidrogenasa y la α-cetoglutarato deshidrogenasa, son reguladas por mecanismos de retroalimentación negativa. Altas concentraciones de ATP y NADH, indicativos de un estado energético celular elevado, inhiben estas enzimas, reduciendo la velocidad del ciclo. Además, ciertos intermediarios del ciclo y la disponibilidad de sustratos también influyen en la actividad enzimática. Esta regulación fina asegura un balance adecuado entre la oferta y demanda de energía y precursores metabólicos.La Importancia del Ciclo de Krebs en la Producción de Energía
El ciclo de Krebs es un componente central de la respiración celular, desempeñando un papel vital en la producción de ATP en condiciones aeróbicas. A través de sus reacciones, el ciclo convierte la energía potencial de los sustratos en NADH y FADH2, que luego alimentan la cadena respiratoria. En esta cadena, ubicada en la membrana interna mitocondrial, los electrones de estas moléculas son transferidos a través de complejos proteicos, generando un gradiente de protones que impulsa la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa. Este proceso es la principal fuente de ATP en células aeróbicas y es crucial para la supervivencia de organismos que dependen de la respiración aeróbica.La Cadena Respiratoria y la Fosforilación Oxidativa
La cadena respiratoria es una secuencia de transportadores de electrones y complejos enzimáticos que se encuentran en la membrana interna mitocondrial. La energía liberada durante el transporte de electrones desde NADH y FADH2 se utiliza para bombear protones fuera de la matriz mitocondrial, creando un gradiente electroquímico. Este gradiente es la fuerza motriz detrás de la ATP sintasa, una enzima que cataliza la síntesis de ATP en el proceso conocido como fosforilación oxidativa. La eficiencia de este proceso es clave para la producción de grandes cantidades de ATP, que es esencial para numerosos procesos celulares.El Ciclo de Cori: Adaptación Metabólica en Condiciones de Baja Oxigenación
El ciclo de Cori es una ruta metabólica que permite a las células producir energía en ausencia de oxígeno suficiente, como durante el ejercicio intenso. El lactato producido en los músculos se transporta al hígado, donde se convierte en glucosa a través de la gluconeogénesis. Esta glucosa recién sintetizada puede ser liberada al torrente sanguíneo y utilizada nuevamente por los músculos, completando el ciclo. Este mecanismo no solo proporciona una fuente continua de energía para el músculo y otros tejidos como el cerebro y los eritrocitos, sino que también ayuda a reciclar el lactato, evitando la acidosis metabólica. La gluconeogénesis es un proceso vital que también contribuye a mantener los niveles de glucosa en sangre durante el ayuno o el estrés.
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1. FORMACIÓN DEL ACETIL COENZIMA A
ACTIVACIÓN DEL GRUPO ACETILO
EL GRUPO ACETILO PROVENIENTE DEL PIRUVATO ES ACTIVADO PARA INGRESAR AL CICLO DE KREBS
DIVISIÓN EN DOS FASES
EL CICLO DE KREBS SE DIVIDE EN DOS FASES: REACCIONES DE ADICIÓN Y PÉRDIDA DE DOS ÁTOMOS DE CARBONO Y REGENERACIÓN DEL OXALOACETATO
ENZIMA CITRATO SINTASA
LA ENZIMA CITRATO SINTASA CATALIZA LA CONDENSACIÓN IRREVERSIBLE DE ACETIL-COA Y OXALOACETATO PARA FORMAR CITRATO
2. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS
REACCIÓN 1: CONDENSACIÓN DEL OXALACETATO CON LA ACETIL-COA
LA ENZIMA CITRATO SINTASA UNE ACETIL-COA Y OXALOACETATO PARA FORMAR CITRATO
REACCIÓN 2: ISOMERIZACIÓN DEL CITRATO A ISOCITRATO
LA ENZIMA ACONITASA CONVIERTE EL CITRATO EN ISOCITRATO
REACCIÓN 3: OXIDACIÓN Y DESCARBOXILACIÓN DEL ISOCITRATO
LA ENZIMA ISOCITRATO DESHIDROGENASA OXIDA Y DESCARBOXILA EL ISOCITRATO PARA FORMAR Α-CETOGLUTARATO
REACCIÓN 4: OXIDACIÓN DE Α-CETOGLUTARATO A SUCCINIL-COA Y CO2
LA ENZIMA Α-CETOGLUTARATO DESHIDROGENASA CONVIERTE Α-CETOGLUTARATO EN SUCCINIL-COA Y LIBERA CO2
REACCIÓN 5: OXIDACIÓN DE SUCCINIL-COA A SUCCINATO
LA ENZIMA SUCCINIL-COA SINTETASA OXIDA SUCCINIL-COA Y LIBERA ENERGÍA PARA FORMAR GTP
REACCIÓN 6: OXIDACIÓN DE SUCCINATO A FUMARATO
LA ENZIMA SUCCINATO DESHIDROGENASA OXIDA SUCCINATO Y REDUCE FAD A FADH2
REACCIÓN 7: HIDRATACIÓN DE FUMARATO A MALATO
LA ENZIMA FUMARASA HIDRATA FUMARATO PARA FORMAR MALATO
REACCIÓN 8: OXIDACIÓN DEL MALATO A OXALACETATO
LA ENZIMA MALATO DESHIDROGENASA OXIDA MALATO PARA REGENERAR OXALACETATO
3. REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBS
REGULACIÓN POR RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA
LAS ENZIMAS DEL CICLO DE KREBS SON REGULADAS POR INHIBICIÓN POR ALTAS CONCENTRACIONES DE ATP
REGULACIÓN POR PODER REDUCTOR
ALGUNAS ENZIMAS SON REGULADAS NEGATIVAMENTE POR ALTOS NIVELES DE PODER REDUCTOR EN LA CÉLULA
4. TRANSPORTE DE ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
VÍA COMÚN PARA LA OXIDACIÓN AERÓBICA
EL CICLO DE KREBS ES LA VÍA COMÚN PARA LA OXIDACIÓN AERÓBICA DE LOS SUSTRATOS ENERGÉTICOS
GENERACIÓN DE ATP
CADA MOLÉCULA DE PIRUVATO QUE ENTRA AL CICLO DE KREBS TIENE LA CAPACIDAD DE GENERAR 10 MOLÉCULAS DE ATP EN TOTAL
REGULACIÓN POR RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA
LAS ENZIMAS DEL CICLO DE KREBS SON REGULADAS POR INHIBICIÓN POR ALTAS CONCENTRACIONES DE ATP Y MODIFICACIÓN COVALENTE POR FOSFORILACIÓN
5. LA CADENA RESPIRATORIA
TRANSPORTE DE ELECTRONES
LOS ELECTRONES LIBERADOS EN EL CICLO DE KREBS Y EN LA GLUCOLISIS SON OXIDADOS POR EL SISTEMA ENZIMÁTICO DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
COMPLEJOS ENZIMÁTICOS
COMPLEJO ENZIMÁTICO I
ESTE COMPLEJO TIENE COFACTORES QUE PERMITEN EL DESPLAZAMIENTO INTERNO DE ELECTRONES
COMPLEJO ENZIMÁTICO II
ESTE COMPLEJO TIENE ACTIVIDADES COMO LA GLICEROL-3-FOSFATO DESHIDROGENASA, QUE TOMA NADH DEL CITOPLASMA Y LO ENVÍA A LA MATRIZ DE LA MITOCONDRIA
COMPLEJO ENZIMÁTICO IV
ESTE COMPLEJO CONSTA DE SUBUNIDADES PROTEICAS QUE CONTIENEN CITOCROMOS A Y A3, LOS CUALES CONTIENEN GRUPOS HEMO CON CENTROS DE FIERRO Y COBRE
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
LA ENERGÍA LIBERADA EN EL TRANSPORTE DE ELECTRONES ES UTILIZADA POR LA ATP SINTASA PARA SINTETIZAR ATP A PARTIR DE ADP Y UN GRUPO FOSFATO
6. CICLO DE CORI
HIPOXIA Y ANOXIA
BAJO CONDICIONES DE BAJA CONCENTRACIÓN O AUSENCIA DE OXÍGENO, SE INHIBE LA RESPIRACIÓN CELULAR Y SE DESVÍA NADH HACIA LA FORMACIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO O ALCOHOL ETÍLICO
GLUCONEOGÉNESIS
LA GLUCONEOGÉNESIS ES EL PROCESO DE SÍNTESIS DE GLUCOSA A PARTIR DE PRECURSORES NO CARBOHIDRATOS, COMO AMINOÁCIDOS, LACTATO, GLICEROL Y PROPIONATO
CICLO DE CORI
EL CICLO DE CORI ES UN PROCESO EN EL QUE EL ÁCIDO LÁCTICO PRODUCIDO EN LOS TEJIDOS MUSCULARES DURANTE LA HIPOXIA ES CONVERTIDO EN GLUCOSA EN EL HÍGADO Y LUEGO REGRESA AL TEJIDO MUSCULAR PARA SER UTILIZADO NUEVAMENTE
CICLO DE KREBS
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00
Origen del piruvato en la formación de acetil coenzima A
El piruvato proviene de la glucólisis o del catabolismo de aminoácidos glucogénicos.
01
Enzima que cataliza la formación de acetil coenzima A
La enzima piruvato deshidrogenasa cataliza la unión del grupo acetilo del piruvato al coenzima A.
02
Reversibilidad de la formación de acetil coenzima A
El proceso de formación de acetil coenzima A es irreversible.
