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Biología - Preparación Educación Superior
Curso: Biología - Preparación Educación Superior > Unidad 4
Lección 3: Respiración: anaeróbica y aeróbica de la glucosa, fosforilación oxidativa, balance energético- Introducción a la respiración celular
- Pasos de la respiración celular
- Glucólisis
- Fermentación y respiración anaeróbica
- La oxidación del piruvato
- El ciclo del ácido cítrico
- Fosforilación oxidativa
- Introducción a la respiración celular
- Respiración celular
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El ciclo del ácido cítrico
Resumen y pasos del ciclo del ácido cítrico, también conocido como el ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA).
Introducción
¿Qué tan importante es el ciclo del ácido cítrico? Tan importante que tiene no uno, ni dos, ¡sino tres nombres diferentes de uso común hoy en día!
El nombre que usaremos principalmente aquí, ciclo del ácido cítrico, se refiere a la primera molécula que se forma en las reacciones del ciclo: citrato o, en su forma protonada, ácido cítrico. Sin embargo, es posible que escuches que esta serie de reacciones se llame ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA), por los tres grupos carboxílicos de los primeros dos intermediarios, o el ciclo de Krebs, por su descubridor, Hans Krebs.
Como sea que prefieras llamarlo, el ciclo del ácido cítrico es una pieza central de la respiración celular. Toma acetil start text, C, o, A, end text—producida por la oxidación del piruvato y derivada originalmente de la glucosa— como su materia prima y, en una serie de reacciones redox, recolecta gran parte de la energía de sus enlaces en forma de moléculas de start text, N, A, D, H, end text, start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript y start text, A, T, P, end text. Los acarreadores de electrones reducidos —start text, N, A, D, H, end text y start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript— generados en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos pasarán sus electrones a la cadena de transporte de electrones y, mediante fosforilación oxidativa, generarán la mayor parte del ATP producido en la respiración celular.
A continuación, veremos con más detalle cómo funciona este extraordinario ciclo.
Resumen del ciclo del ácido cítrico
En eucariontes, el ciclo del ácido cítrico tiene lugar en la matriz de la mitocondria al igual que la conversión del piruvato en acetil-start text, C, o, A, end text (en procariontes, todos estos pasos suceden en el citoplasma). El ciclo del ácido cítrico es un circuito cerrado de ocho etapas principales en el que la última parte de la vía regenera la molécula utilizada en el primer paso.
En el primer paso del ciclo, el acetil start text, C, o, A, end text se combina con una molécula aceptora de cuatro carbonos, el oxaloacetato, para formar una molécula de seis carbonos llamada citrato. Después de un rápido rearreglo, esta molécula de seis carbonos libera dos de sus carbonos como moléculas de dióxido de carbono en un par de reacciones similares, a la vez que produce una molécula de start text, N, A, D, H, end text en cada ocasión start superscript, 1, end superscript. Las enzimas que catalizan estas reacciones son reguladores clave del ciclo del ácido cítrico y lo aceleran o desaceleran según las necesidades energéticas de la célulasquared.
La molécula de cuatro carbonos resultante se somete a una serie de reacciones adicionales: primero, se genera start text, A, T, P, end text —o, en algunas células, una molécula similar llamada start text, G, T, P, end text— luego se reduce el acarreador de electrones start text, F, A, D, end text en start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript y, por último, se genera otra molécula de start text, N, A, D, H, end text. Este conjunto de reacciones regenera la molécula inicial, oxalacetato, con lo que el ciclo puede repetirse.
En general, una vuelta del ciclo del ácido cítrico libera dos moléculas de dióxido de carbono y produce tres start text, N, A, D, H, end text, un start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript y un start text, A, T, P, end text o start text, G, T, P, end text. El ciclo del ácido cítrico ocurre dos veces por cada molécula de glucosa que entra en la respiración celular, porque se obtienen dos piruvatos (y, por lo tanto, dos acetil-start text, C, o, A, end text) por glucosa.
Pasos del ciclo del ácido cítrico
Ya tienes una idea de las moléculas que se producen durante el ciclo del ácido cítrico. Pero exactamente, ¿cómo se producen estas moléculas? Vamos a analizar el ciclo paso por paso y veremos cómo se producen start text, N, A, D, H, end text, start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript y start text, A, T, P, end text/start text, G, T, P, end text y dónde se liberan las moléculas de dióxido de carbono.
Paso 1. En el primer paso del ciclo del ácido cítrico, el acetil-start text, C, o, A, end text se une con una molécula de cuatro carbonos, oxalacetato, y libera el grupo start text, C, o, A, end text a la vez que forma una molécula de seis carbonos llamada citrato.
Paso 2. En el segundo paso, el citrato se convierte en su isómero isocitrato. En realidad, este es un proceso de dos pasos en el que primero se retira una molécula de agua que luego se vuelve a añadir; por eso, a veces describen al ciclo del ácido cítrico como una vía de nueve pasos en lugar de los ocho que aquí enlistamoscubed.
Paso 3. En el tercer paso, el isocitrato se oxida y libera una molécula de dióxido de carbono, con lo que queda una molécula de cinco carbonos (el α-cetoglutarato). Durante este paso start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript reduce a start text, N, A, D, H, end text. La enzima que cataliza este paso, la isocitrato deshidrogenasa, es un importante regulador de la velocidad del ciclo del ácido cítrico.
Paso 4. El cuarto paso es similar al tercero. En este caso, es el α-cetoglutarato que se oxida, lo que reduce un start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript en start text, N, A, D, H, end text y en el proceso libera una molécula de dióxido de carbono. La molécula de cuatro carbonos resultante se une a la coenzima A y forma el inestable compuesto succinil-start text, C, o, A, end text. La enzima que cataliza este paso, α-cetoglutarato deshidrogenasa, también es importante en la regulación del ciclo del ácido cítrico.
Paso 5. En el quinto paso, la start text, C, o, A, end text de la succinil-start text, C, o, A, end text se sustituye con un grupo fosfato que luego es transferido a start text, A, D, P, end text para obtener start text, A, T, P, end text. En algunas células se utiliza start text, G, D, P, end text (guanosín difosfato) en lugar de start text, A, D, P, end text, con lo que se obtiene start text, G, T, P, end text (guanosín trifosfato) como producto. La molécula de cuatro carbonos producida en este paso se llama succinato.
Paso 6. En el sexto paso se oxida el succinato y se forma otra molécula de cuatro carbonos llamada fumarato. En esta reacción se transfieren dos átomos de hidrógeno (junto con sus electrones) a start text, F, A, D, end text para formar start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript. La enzima que realiza este paso se encuentra incrustada en la membrana interna de la mitocondria, por lo que el start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript puede transferir sus electrones directamente a la cadena de transporte de electrones.
Paso 7. En el séptimo paso se le añade agua a la molécula de cuatro carbonos fumarato, con lo que se convierte en otra molécula de cuatro carbonos llamada malato.
Paso 8. En el último paso del ciclo del ácido cítrico, se regenera el oxalacetato (el compuesto inicial de cuatro carbonos) mediante la oxidación del malato. En el proceso, otra molécula de start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript se reduce a start text, N, A, D, H, end text.
Los productos del ciclo del ácido cítrico
Regresemos un poco para hacer cuentas y seguir el camino de los carbonos que entran al ciclo del ácido cítrico y calcular la producción de start text, A, T, P, end text y acarreadores de electrones reducidos (start text, N, A, D, H, end text y start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript).
En una sola vuelta del ciclo,
- entran dos carbonos del acetil-start text, C, o, A, end text y se liberan dos moléculas de dióxido de carbono;
- se generan tres moléculas de start text, N, A, D, H, end text y una de start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript; y
- se produce una molécula de start text, A, T, P, end text o start text, G, T, P, end text.
Estas cifras son para una vuelta del ciclo, que corresponde a una molécula de acetil start text, C, o, A, end text. Cada glucosa produce dos moléculas de acetil start text, C, o, A, end text, por lo que debemos multiplicar estas cifras por 2 si queremos conocer el rendimiento por glucosa.
En cada vuelta entran dos carbonos (del acetil-start text, C, o, A, end text) al ciclo del ácido cítrico y se liberan dos moléculas de dióxido de carbono. Sin embargo, las moléculas de dióxido de carbono no contienen carbonos del acetil-start text, C, o, A, end text que acaba de entrar al ciclo. En su lugar, los carbonos del acetil-start text, C, o, A, end text se incorporan inicialmente a los intermediarios del ciclo y se liberan como dióxido de carbono hasta en ciclos posteriores. Después de suficientes vueltas, todos los carbonos del grupo acetilo del acetil-start text, C, o, A, end text se liberan como dióxido de carbono.
¿Dónde está todo el start text, A, T, P, end text?
Puedes estar pensando que la producción de start text, A, T, P, end text del ciclo del ácido cítrico es casi insignificante. ¿Todo ese trabajo solo para un start text, A, T, P, end text o start text, G, T, P, end text?
Es cierto que el ciclo del ácido cítrico no produce mucho start text, A, T, P, end text directamente. Sin embargo, puede hacer muchísimo start text, A, T, P, end text indirectamente por el start text, N, A, D, H, end text y el start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript que genera. Estos acarreadores de electrones conectarán con la última parte de la respiración celular, al depositar sus electrones en la cadena de transporte de electrones para impulsar la síntesis de moléculas de ATP mediante la fosforilación oxidativa.
¿Quieres unirte a la conversación?
¿que sucede con los dos carbonos del ACETIL-CoA?(4 votos)- Se unen con el oxaloacetato (Molécula de cuatro carbonos) para formar citrato (Molécula de seis carbonos)(3 votos)
- Donde se van las reacciones como el agua y las decarboxilaciones?(4 votos)
- Por favor, podría decirme en qué vuelta sale el gruo carbonilo del acetilcoA y en cual el grupo metilo? Seria de gran ayuda una explicacion clara, muchas gracias.(3 votos)
- por favor, podría decirme que reacciones redox ocurre en el ciclo del ácido cítrico?(3 votos)
- Es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas se realiza en la mitocondria. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma, específicamente en el citosol.(2 votos)
Como puedo citar este documento?(2 votos)- El piruvato debe convertirse en un producto intermedio que luego pueda entrar en el ciclo de TCA. ¿Cuál es este producto intermedio y dónde se produce esta conversión?(1 voto)
- como se calcular la producción de \ ATP al final(1 voto)
- El rendimiento de un ciclo por cada molécula de piruvato es: 1 GTP, 3 NADH + 3H, 1 FADH2 y 2 Co2.
Cada NADH cuando se oxide originará 3 moléculas de ATP (3 x 3= 9), mientras que el FADH2 dará lugar a 2 ATP, por lo tanto 9 + 2 + 1 = 12 ATP por cada Acetil-coA que ingrese en el ciclo de Krebs.
Cada molécula de glucosa vía glucólisis produce dos moléculas de piruvato que a su vez producen dos acetil-coA, por lo que cada molécula de glucosa que entre en el ciclo de Krebs se produce: 4 Co2, 2 GTP, 6 NADH + 6H y 2 FAFH2 dando un total de 24 ATP.(2 votos)
¿como se convierte el GTP EN ATP?(1 voto)- ¿Cuantos ATP genera el ciclo de Krebs por cada molecula de glucosa, contantando con la oxidación de piruvato?(1 voto)