¿Qué es el ciclo de Krebs? - Conoce la ruta del metabolismo al completo

El ciclo de Krebs se trata de una secuencia de reacciones químicas que se llevan a cabo en la mitocondria de las células eucariotas, la cual funciona en la respiración celular. De igual forma, se llama el ciclo de los ácidos tricarboxílicos, debido a que ácido cítrico posee tres grupos carboxílicos en su estructura.

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El ciclo consiste de 8 pasos. Se inicia cuando sucede la reacción de oxalacetato, de 4 carbonos. Con el acetato activado en forma de acetil-CoA, lo cual forma citrato o ácido cítrico, con una molécula de 6 carbonos. Después, el citrato pierde electrones y dos moléculas de dióxido de carbono. Para luego convertirse en oxalacetato, que cerrará el ciclo.

El acetil-CoA al ingresar al ciclo del ácido cítrico provendrá de la glucólisis, por lo tanto, la glucosa será la materia prima para este proceso. Cabe aclarar que, existe una función principal del ciclo del ácido cítrico la cual es captar los electrones que provienen de las moléculas al oxidarse. Los electrones son capturados por moléculas portadoras para ser evolucionados como adenosintrifosfato ATP. Sabiendo eso, podemos empezar a decirte toda la información de forma más detallada.

Definición de ciclo de Krebs

En primer lugar, el ciclo de Krebs es un ciclo o una secuencia de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en las células aeróbicas. Se consideran un conjunto de reacciones, las cuales permiten oxidar los hidratos y carbonos, aminoácidos y lípidos. Se recrea un sistema de asimilación de proteínas y grasas. Debes saber que este proceso repercute de manera directa en el estado físico del cuerpo.

El ciclo consiste en ocho pasos, donde se inicia con una reacción de oxalacetato de 4 carbonos, para formar el ácido cítrico, es decir, la molécula de seis carbonos. Además, en los siguientes pasos el citrato pierde electrones y dos moléculas de CO2. Después, se transforma en oxalacetato para cerrar ciclo.

Esto es parte de la respiración celular, en la que el tejido se compone por células oxida y se consume compuestos glúcidos y aminoácidos, que darán a la célula todas las capacidades para desarrollar sus funciones. La mayoría de los procesos se realizan en el citosol (célula procariota), ya que aquí están presentes la mayoría de componentes de la célula. Sin embargo, este proceso en las células eucariotas se efectúa en la matriz mitocondrial. Por eso es que las células que no tienen mitocondrias, pues, no realizan este ciclo, y su energía es obtenida por medio de la glucólisis.

El nombre que recibe es gracias a su descubridor Hans Adolf Krebs, el cual obtuvo el Premio Nobel de Medicina en 1953.  En términos menos conocidos, este proceso sirve para liberar energía, a través de la oxidación del acetil-CoA. La cual deriva de carbohidratos, lípidos, proteínas de Co2 y energía química (ATP, NADH, FADH2).

En cada ciclo el acetil-CoA se oxida de manera completa, por lo que se obtiene energía en forma de trifosfato de guanosina (GTP). Para que esto se produzca, debe haber intermediarios los cuales resultan siendo moléculas, que interconectan las principales rutas catabólicas y anabólicas. Cabe resaltar que la acetil-CoA, puede provenir de glucólisis que se convierte en la materia prima para que se dé el proceso.

¿Cuál es la función del ciclo de Krebs?

La principal función del ciclo es capturar electrones, los cuales se liberan de las moléculas al oxidarse. Son capturados por moléculas para luego convertirse en ATP. Entonces gracias a esta ruta metabólica podemos completar la oxidación de glucosa, pero también de ácidos grasos. Hay momentos donde los niveles de glucosas son bajos, en los que se debe activar la ruta de beta-oxidación de ácidos grasos, donde se experimenta la movilización de lípidos acumulados, así como de grasas circulantes, que permite producir energía.

Hay que tener en cuenta que los ácidos grasos son capaces de generar un rendimiento de energía, muy superior a lo que produce la azúcar granulada y las proteínas. Los lípidos ofrecen 9 calorías, mientras que las proteínas alrededor de 4 calorías por gramo.

El ciclo de Krebs, se conoce como ciclo tricarboxílico, el cual unifica una sola reacción química bioquímica. Metaboliza carbohidratos, proteínas y ácidos grasos. Ahora bien ¿Cada ciclo de Krebs qué produce?

• 3 NADH 
• 1 GTP
• 1 FADH2 
• Dos moléculas de dióxido de carbono.

Aunque en el ciclo de Krebs, no se produce de forma directa 'ATP', hay que, tener en cuenta que el GTP puede transformarse en ATP. Además, los NADH y FADH2 que son formados y transfieren sus electrones a la cadena que envía electrones en la mitocondria, la cual conduce a la producción de ATP. En total hay 8 enzimas las cuales participan en el Ciclo de Krebs:

1. Citrato Sintasa
2. Aconitasa
3. Isocitrato Deshidrogenasa α-cetoglutarato deshidrogenasa
4. Succinil CoA Sintetasa
5. Succinato Deshidrogenasa
6. Fumarato Hidratasa
7. Malato Deshidrogenasa

Se debe distinguir que el ciclo de Krebs, como hemos dicho anteriormente, es una ruta metabólica. La cual funciona como una sucesión de reacción química, que complementa la respiración celular de las células, las cuales usan oxígeno.

El metabolismo oxidativo de grasas, proteínas y glúcidos se clasifica en tres etapas, donde el ciclo de Krebs es la segunda. Al empezar, los carbones de estas macromoléculas estimulan a las moléculas de acetil-CoA de dos carbonos. Encima, conlleva que las vías catabólicas de aminoácidos, glucólisis y beta oxidación de ácidos grasos Al final sucede la fosforilación oxidativa, ya que conlleva el NADH y FADH2 que emplean síntesis de ATP. Es fundamental mencionar que el ciclo de Krebs conlleva a que haya biomoléculas y aminoácidos, y que por supuesto se considera catabólico y anabólico.

¿Qué tipo de ruta es el ciclo de Krebs?

El ciclo de Krebs se distingue como una ruta metabólica que ayuda a que las células puedan respirar. Es de los componentes principales, es considerado una reacción bioquímica que es de gran ayuda para los seres vivos. Tanto así que convierten la materia orgánica (de alimentos) en energía. Soporta a los procesos biológicos.

En estas fases del ciclo, se puede decir que intervienen más de 10 metabolitos que admiten que se pueda realizar la liberación de energía en forma de ATP. La cual se destina para obtener moléculas orgánicas complejas. Su finalidad es proporcionar energía a las células para que estas se mantengan vivas. Además, permite que se ejecuten rutas, permitiendo la síntesis de moléculas, integridad celular y regeneración de órganos.

Una ruta metabólica es un proceso bioquímico, lo cual indica que es una reacción química que tiene como lugar el interior de una célula, la cual genera por medio de moléculas que catalizan o aceleran la conversión de moléculas en otras. Se comprende que son reacciones en la una molécula A se transforma en una B.

Su función es comprender un equilibrio entre energía obtenida y la que es consumida. Es posible gracias a las propiedades químicas de las moléculas. Debido a que, si la molécula B es más compleja, podría necesitar consumir más energía. Ahora bien, si la B es más sencilla que la otra, va a generar energía.

Es fundamental que se tenga en cuenta el concepto de célula, enzima, energía, materia y metabolito. La ruta metabólica procede en el interior de la célula, es posible que se ubique en algún sitio concreto de la célula. El ciclo de Krebs, se ocasiona en específico en las mitocondrias, pero hay otras que sucede en el citoplasma, en el núcleo y orgánulos. Por otro lado, se sabe que las rutas metabólicas se producen en una velocidad rápida y eficiente en las enzimas.

¿Qué tipo de metabolismo es el ciclo de Krebs?

Hay que tener en cuenta que existen tres tipos de rutas metabólicas, en las cuales su objetivo es el de generar energía. La ruta catabólica es aquella en la que la materia orgánica se degrada en moléculas más sencillas.

Las rutas anabólicas, son aquellas en las que existen reacciones bioquímicas de síntesis de materia orgánica, aquí se dividen en moléculas sencillas y se crean otras de más complejas. Además, también existen las rutas anfibólicas, que tienen reacciones bioquímicas mixtas. Son aquellas donde se culminan al obtener ATP, en donde los precursores posibilitan la síntesis de metabolitos. Por otro lado, ha que tener en cuenta que el ciclo de Krebs es una ruta de modo anfibólico.

¿Cuáles son las etapas del ciclo de Krebs?

Para empezar el ciclo comienza cuando se incorpora la molécula acetil-CoA (cuatro átomos), que se une con oxalacetato formando citrato (seis átomos) y liberando coenzima A. Luego en la reacción de isomerización, el citrato se cambia en isocitrato, el cual varía la posición OH del carbono 2 al carbono.

En el tercer paso, el isocitrato ocasiona la primera descarboxilación oxidativa, por lo que pierde el carbono, se cambia a NADH + H y luego a cetoglutarato. Los electrones son captados por el NAD + y lo convierte en NADH. Hay una enzima (isocitrato) que cataliza y regula la velocidad del ciclo. Para seguir, lo que pasa es que ocurre una segunda descarboxilación. El a-cetoglutarato pierde un átomo y vuelve a formar NADH +H para que la molécula que resulte se junte con la coenzima. En esta parte se forma un compuesto de cuatro átomos, que es importante para regular el ciclo de ácido cítrico.

Se realiza una conversión de succinil-CoA a succinato, formando GTP a partir del GDP y fosfato inorgánico. La catalizadora de esa reacción es succinil-CoA sintetasa. Para el sexto paso, el succinato pierde dos electrones para conformar un fumarato. Los electrones son captados por el FAD que se reduce en FADH2. Para continuar, ocurre la hidratación del fumarato a malato, el primero gana una molécula de agua y se convierte en malato. Enseguida, sucede la oxidación del malato a oxalacetato, que es el último paso. Por último, el malato se oxida y forma NADH después de haber cedido dos electrones de NAD+.

¿Qué produce el ciclo de Krebs?

La función principal del ciclo de Krebs es producir energía, almacenada y transportada como ATP o GTP. El ciclo también es fundamental para otras reacciones biosintéticas en las que los productos intermedios producidos son necesarios para fabricar otras moléculas, como aminoácidos, bases de nucleótidos y colesterol. El ciclo de Krebs se encuentra en todas las células que utilizan oxígeno. Combinado con el proceso de fosforilación oxidativa, el ciclo de Krebs produce la mayor parte de la energía utilizada por las células aeróbicas con un porcentaje de energía proporcionado a los humanos superior al 95 %.

El ciclo de Krebs es una imagen icónica del metabolismo humano, pues, activa la glucosa y los ácidos grasos (aminoácidos) donde ingresan a este proceso para ser convertidos en energía que producen reacciones. Este ciclo produce reacciones que empiezan con la unión de dos carbonos, hasta formar seis carbonos y terminan en varias reacciones. Estas suceden de manera independiente, pero se relacionan entre sí. Pues, primero se produce una para luego llevar a cabo las reacciones posteriores.

Cabe aclarar que la función básica del ciclo de Krebs no es solo producir ATP o GTP, más bien se encarga de liberar electrones y protones que se transportan por medio de la cadena respiratoria a través del NAB o FAD. Lo que se desecha es el CO2 (sobre todo los sacáridos).

¿Dónde ocurre el ciclo de Krebs?

Ya sabemos que el ciclo de Krebs es un proceso metabólico celular. Es un mecanismo de distintas reacciones químicas que forma parte de la respiración de las células, en las que se obtiene energía. Funciona como un anillo de enlace, en las que las rutas metabólicas responden en una degradación y desasimilación de grasas, carbohidratos y proteínas, para transformarlas en anhídrido carbónico y agua. La energía se destina a producir NADH y ATP.

El ciclo de Krebs se ubica de forma específica en el citoplasma para células procariotas, de manera que actúa en el citosol. Asimismo, dentro de la matriz mitocondrial, para las eucariotas.

La obtención de la energía a través de sustratos. Permite la flexibilidad metabólica del individuo, en donde el proceso puede ser más eficiente. Constituye una pieza destacada a la hora de dialogar sobre el metabolismo, determina la producción de energía en condición aeróbica y un defecto en este ciclo podría poner en riesgo la salud del sujeto.

¿Cuál es la coenzima que activa el ciclo de Krebs?

En primer lugar ¿Qué es una coenzima? Es aquella que ayuda a la enzima a ser eficaz, de modo que esta proteína se acelera a gran velocidad y provoca una reacción química en la célula del cuerpo, de manera veloz. El NADH y FADH2 son coenzimas, que se encargan de acumular la energía de forma reductora para convertir la energía química en fosforilación oxidativa. Los procesos que se dan son de esta manera:

• En la primera etapa, los carbonos dan paso al acetil-CoA
• En la segunda etapa en la mitocondria de la célula, se produce el ATP, pero aquí incluye una serie de pasos, el primero de ellos ocurre cuando la molécula de ácido pirúvico se descompone en una enzima. Se libera un átomo de carbono en forma de CO2. Luego se combina con dos átomos de carbono que se unen a una coenzima llamada ‘Coenzima A’ la cual se une para formar ‘Acetil-CoA’. De este modo, los electrones y un ion de hidrógeno se transfieren al NAD, para hacer más adelante el NADH. En el segundo paso, ocurre una serie de conversiones que catalizan las enzimas para involucrar 10 reacciones químicas. Los electrones de alta energía se liberan en ‘NAD’ para adquirir un ion de hidrógeno y convertirse en NADH. Adicional, FAD sirve para aceptar electrones y adquirir dos iones de hidrógeno para que se convierta en FADH2. Para el tercer paso, ocurre que el NADH y FADH2 se usan para el sistema de transporte de electrones.
• Por último, NADH Y FADH2 reducen el ATP.

¿Cuál es la importancia del ciclo de Krebs?

Es fundamental mencionar que la respiración celular consta de tres fases, las cuales te vamos a decir en seguida.

• Glucólisis: Es un proceso en el que se descompone la glucosa en partes mucho más pequeñas. Durante este proceso se forma el ácido pirúvico que conduce a Acetil-CoA.
• Ciclo de Krebs: La Acetil-CoA se oxida a CO2.
• Cadena respiratoria: En esta parte se produce gran parte de la energía a través de la transferencia de electrones de hidrógeno. La energía surge por medio de la eliminación de las sustancias que participan en los pasos anteriores.

Debes saber que este ciclo es complejo, debido a que tiene diversas funciones que colaboran al metabolismo celular. Sin este ciclo las células no podrían tener ni cumplir las funciones vitales. El objetivo final del ciclo de Krebs es que promuevan la descomposición de los productos finales, sean carbohidratos, lípidos y ciertos aminoácidos. Todas estas sustancias nosotros las ingerimos al organismo mediante alimentos para luego convertirse en Acetil- CoA que producen liberación de CO2, H2O e incluso síntesis de ATP.

Hay muchos intermediarios que son empleados como precursores en la biosíntesis de aminoácidos y algunas biomoléculas. A través del ciclo de Krebs es que ocurre la obtención de energía de los alimentos no dañinos y se convierten en las moléculas que exportan energía para el uso de actividades celulares. Con esta energía se puede realizar funciones vitales y todas las actividades físicas. En el ciclo de Krebs se efectúan reacciones químicas oxidativas. Las reacciones anteriores necesitan de oxígeno para llevarse a cabo. Cada reacción química necesita de algunas enzimas que se localizan en mitocondrias. Son responsables de catalizar las reacciones.

Para que se pueda efectuar el ciclo de manera eficaz deben existir 5 nutrientes básicos, tales como son: Tiamina, hierro, niacina, riboflavina y glutamina. Los cuales son aminoácidos que sirven para que se realice la formación del nuevo tejido muscular. Además, es importante conocer este ciclo porque incluso es posible evitar numerosas enfermedades por déficit de energía o nutrientes.

El Ciclo de Krebs se presenta como un conjunto de reacciones que tienen la potestad de oxidar el acetil-CoA a CO2 que permite liberar la energía para sintetizar el ATP y se constituye por medio de un conjunto de reacciones que permiten que se complete la degradación total de productos de glucólisis.

En otro orden de ideas, entonces, se entiende que este ciclo es fundamental para nuestra vida, debido a que, gracias a él, podemos obtener la energía necesaria para procesar ciertos alimentos y que estos nos alimenten y nos den la energía fundamental para existir.

¿Por qué se llama ciclo de Krebs?

Se llama ciclo de Krebs en honor a Hans Krebs quien lo descubrió en el año 1937. Se destaca que este ciclo permitió la unificación del metabolismo. Además, también es conocido como ciclo de ácido cítrico, pues, es una serie de reacciones químicas. Las cuales funcionan para que las células respiren. Podemos entender cómo funciona y su importancia, porque la reacción química activa el funcionamiento del organismo.