Catabolismo de glúcidos: ciclo de Krebs

» Serie dedicada al catabolismo de los glúcidos. En este artículo aprenderás la vía aerobia donde el piruvato de la glucólisis es convertido en Acetil-CoA y catabolizado por el ciclo de Krebs.

Red metabólica

Continuamos con nuestro recorrido metabólico. Como recordaréis, en Catabolismo de glúcidos: glucólisis habíamos conseguido dos moléculas de piruvato a partir de una molécula de glucosa. Además, mediante este proceso obtuvimos dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH –acordaos de esto que va a ser importante en el futuro–. El problema se nos planteaba ahora, ya que estas dos moléculas de piruvato podían dirigirse bien hacia las vías anaeróbicas –donde nos espera el emocionante mundo de las fermentaciones– o bien hacia las vías aeróbicas que tendrán como último aceptor de electrones el oxígeno. En este artículo recorreremos esta segunda opción de una forma detallada.

La mitocondria o el microcosmos bacteriano

Muchos recodaréis que la mitocondria es un orgánulo con un origen bacteriano. De hecho, su incorporación será uno de los puntos clave para la aparición de las células eucariotas.

La estructura de la mitocondria, cuenta con diferentes membranas y espacios donde se darán distintos procesos químicos. Las dos moléculas de piruvato que hemos obtenido del proceso de glucólisis se incorporarán en la mitocondria y dentro de esta sufrirán un primer proceso de descarboxilación oxidativa por parte de la enzima priuvato deshidrogenasa. Como resultado de este proceso obtendremos por cada piruvato una molécula de Acetil-CoA, es decir, un total de dos. Durante esta conversión, además, obtendremos dos moléculas de NADH, es decir, una por cada molécula de piruvato convertida en Acetil-CoA –sé que no estáis entendiendo esto del NADH, pero no os preocupéis, que al final todo tiene una explicación–.

El ciclo de Krebs y la importancia del poder reductor

El ciclo de Krebs es una serie de diez reacciones mediadas por ocho enzimas que se suceden en cadena a fin de poder catabolizar lo máximo posible el Acetil-Coa obtenido en la anterior descarboxilación. Este ciclo se da en la matriz de la mitocondria y consta de los siguientes pasos:

  • El Acetil-Coa se convierte en citraro mediante la citrato-sintasa que lo une al oxalacetato, incorpora una molécula de agua y se desprende HSCoA.
  • Este critrato, se convetirá en cis-aconitato mediante la acotinasa y se desprende una molécula de agua.
  • El cis-aconitato se convertirá en isocitrato gracias a la acción nuevamente de la aconitasa que esta vez incorpora la molécula de agua que había desprendido –en muchos libros observaréis que el paso anterior no lo explican porque no afectará al resultado final del proceso–.
  • El isocitrato pasará a formar oxalsuccinato gracias a la acción de la isocitrato-deshidrogenasa y durante este proceso se formará una molécula de NADH y se desprenderá una H+.
  • Este oxalsuccinato se convertirá en α-oxoglutarato –en algunos libros lo veréis como α-oxoglutarato, y también podréis encontrar que el paso anterior no está explicado– mediante la isocitrato-deshidorgenasa nuevamente y se desprende una molécula de dióxido de carbono.
  • El α-oxoglutarato se convertirá en succinil-CoA mediante la α-cetoglutarato deshidrogenasa que reincorporará el grupo HSCoA y generará una molécula de NADH, además de desprender una molécula de dióxido de carbono y un H+.
  • El succinil-CoA se convertirá en succinato mediante la succinili-CoA-sintasa y generará una molécula de GTP –el GTP tiene el mismo valor que ATP, que son las monedas energéticas del cuerpo–. Además, durante este proceso vuelve a desprenderse el grupo HSCoA.
  • Este succinato mediante la succinato-deshidrogenasa se convertirá en fumarato. Durante este proceso se creará una molécula de FADH2.
  • El fumarato se convertirá en L-malato mediante la incorporación de una molécula de agua gracias a la fumarasa.
  • Finalmente este L-malato se volverá a convertir en oxalacetat mediante la malato-deshidrogenasa para que pueda volver a ser incorporado al acetil-CoA y formar nuevamente el citrato.

Por tanto, como resumen de este proceso, hemos obtenido una total de: tres moléculas de NADH, una molécula de FADH2 y una molécula de ATP, que ya hemos dicho que hará la misma función que el ATP. Sin embargo, estos resultados tan solo son por una molécula de Acetil-CoA incorporada al ciclo de Krebs, pero si recordáis, habíamos obtenido dos en el proceso anterior. Por tanto, por cada molécula de glucosa, en el ciclo de Krebs obtendremos: seis moléculas de NADH, dos moléculas de FADH2 y dos moléculas de GTP.

Cadena de electrones

Resumen del catabolismo aerobio

Recapitulemos qué tenemos hasta el momento y hagamos un pequeño balance. Por cada molécula de glucosa, de la glucólisis hemos obtenido un total de dos moléculas de NADH y dos moléculas de ATP. En segundo lugar, con la acción de la piruvato deshidrogenasa se creaban dos moléculas de NADH, mientras que en el ciclo de Krebs se generaban un total de seis moléculas de NADH, dos moléculas de FADH2 y dos moléculas de GTP, que contaremos como si fueran ATP. Es decir, que como resultado final tenemos: diez moléculas de NADH, dos moléculas de FADH2 y cuatro moléculas de ATP.

¿Sin embargo qué sentido tiene ese NADH? ¿Qué es ese FADH2? Y aún más importante, ¿dónde van todos estos productos? Nos encontramos ya cerca del final para que todo cobre sentido en la cadena de electrones. Os espero en el siguiente capítulo, para seguir descifrando juntos los enigmas de la vida.

Bibliografía:

  • García, M.; García, M.A. & Furió, J. (2010). Biologia. 2n de Batxillerat. Paterna: Editorial Ecir.
  • Peretó, J.; Sendra, R.; Pamblanco, M. & Bañó, C. (2005). Fonaments de bioquímica. 5ª Edició. València: Universitat de València