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Es el equivalente biológico de un esquema de síntesis de química orgánica. Algunas rutas metabólicas pueden estar formadas por sólo dos pasos, en tanto que otras podrán tener una longitud de una docena de pasos.(Horton, Fisiología Vegetal, Capítulo 10).

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En una ruta cíclica, los intermediarios metabólicos se regeneran en cada ciclo. Esto significa que el producto final de una serie de reacciones también sirve como uno de los sustratos para la primera reacción, cerrando así el ciclo.

Ejemplo: El ciclo de Krebs (o ciclo del ácido cítrico) es un ejemplo de ruta cíclica, donde el oxaloacetato se regenera y se combina nuevamente con acetil-CoA para continuar el ciclo.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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El ciclo Krebs recibe su nombre en honor a su descubridor Sir Hans Krebs, quien propuso los elementos clave de esta vía en 1937. Krebs estaba estudiando el consumo de oxígeno en músculo pectoral de paloma, un tejido con alta tasa de respiración, y realizó varias observaciones de gran relevancia.

En primer lugar, el citrato, el isocitrato y el cis-aconitato estimulaban la oxidación de piruvato y el consumo de O2, en cantidad desproporcionada respecto a las cantidades añadidas.

En segundo lugar, empleando malonato (inhibidor de la succinato deshidrogenasa), lograba bloquear la oxidación del piruvato, lo que indicaba su participación en la vía. Además, observó que las células tratadas con malonato acumulaban citrato, succinato y α-cetoglutarato, lo cual sugería que citrato y α-cetoglutarato eran precursores del succinato.

En tercer lugar, la administración al tejido de piruvato y oxaloacetato provocaba la acumulación de citrato en el músculo, lo que indicaba que son precursores del citrato.

Con base en estas observaciones experimentales Hans Krebs propuso una ruta cíclica y su secuencia de reacciones. Este esquema inicial, con ciertas modificaciones, dio lugar al ciclo de Krebs tal y como hoy lo conocemos. (Krebs & Eggleston, 1940)

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El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico (TCA), es una serie de reacciones químicas que ocurren en la matriz mitocondrial de las células eucariotas y en el citoplasma de algunas bacterias aerobias y aerobias facultativas. Estas reacciones permiten la oxidación completa de moléculas orgánicas (glúcidos, lípidos y proteínas)  hasta dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), con la consecuente liberación de energía en forma de ATP y coenzimas reducidas.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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El ciclo de Krebs comienza con la condensación de acetil-CoA con oxaloacetato, catalizada por la enzima sintasa citrato, liberando el grupo acetilo y formando citrato, una molécula de seis carbonos.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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El ácido cítrico sufre una isomerización, convirtiendo el cis-aconitato en isocitrato mediante la enzima aconitasa, transfiriendo el grupo hidroxilo de un carbono a otro, preparándolo para la posterior oxidación.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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El isocitrato se oxida y descarboxila para formar α-cetoglutarato, catalizado por la enzima deshidrogenasa, y un NAD+ se reduce a NADH, liberando una molécula de CO₂.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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El α-cetoglutarato descarboxila para formar succinil-CoA, una compuesta de cuatro carbonos unidos a coenzima A, catalizada por el complejo enzimático deshidrogenasa, un importante paso en la generación de energía química.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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El succinil-CoA se convierte en succinato, liberando coenzima A y generando GTP (ATP). La energía liberada por la hidrólisis de la unión tioéster en el succinil-CoA se utiliza para fosforilar GDP, produciendo GTP (o ATP). Este es el único paso del ciclo que genera directamente una molécula de trifosfato de alta energía.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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El succinato se oxida a fumarato mediante la enzima succinato deshidrogenasa, que está unida a la membrana interna mitocondrial. Durante esta reacción, FAD se reduce a FADH₂. La producción de FADH₂ es importante porque luego dona electrones a la cadena de transporte de electrones, contribuyendo a la producción de ATP.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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El fumarato se hidrata para formar malato en una reacción catalizada por la enzima fumarasa. Este paso implica la adición de una molécula de agua al fumarato, rompiendo el doble enlace del carbono y agregando un grupo hidroxilo al carbono, formando así malato.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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En la última reacción del ciclo, el malato se oxida a oxaloacetato mediante la enzima malato deshidrogenasa. En este proceso, un NAD+ se reduce a NADH. El oxaloacetato regenerado puede entonces combinarse con otra molécula de acetil-CoA para reiniciar el ciclo.(Khan Academy, Ciclo del Ácido Cítrico).

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Sanagustín A. CICLO DE KREBS paso a paso #Bioquímica [Internet]. YouTube; 2014 [citado el 6 de agosto de 2024]. Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=C8440-oGryU

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Raven, P. H., G. B. Johnson, K. A. Mason, J. B. Losos y y S. R. Singer. "How Cells Harvest Energy." ("¿Cómo recolectan energía las células?"). En Biology, 122-46. 10° AP ed. Nueva York, NY: McGraw-Hill, 2014.

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Se controla en varios niveles por mecanismo de regulación alostérico.

Hay 3 enzimas que regulan el ciclo:

·         Citrato sintasa

·         Isocitrato deshidrogenasa

·         Alfacetoglutarato deshidrogenasa.

Las enzimas alostéricas pueden activarse o inhibirse por intermediarios que participan en la misma ruta (RaVen 2014)

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REGULACIÓN POR ENZIMAS:

Citrato sintasa:

Inhibida por: NADH,Succinil CoA, Citrato,ATP

Activada por: ADP

Isocitrato deshidrogenasa:

Inhibida por: ATP,NADH

Activada por: Ca+, ADP

A-cetoglutarato deshidrogenasa:

Inhibida por: Succinil CoA,NADH,GTP

Activada por: Ca+

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LOS PRODUCTOS DEL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

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LOS PRODUCTOS DEL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

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Los productos de la primera vuelta del ciclo son un GTP (o ATP), tres NADH, un FADH ₂ y dos CO ₂.

Debido a que se producen dos moléculas de acetil-CoA a partir de cada molécula de glucosa, se requieren dos ciclos por molécula de glucosa. Por tanto, al final de dos ciclos, los productos son: dos GTP, seis NADH, dos FADH ₂ y cuatro CO ₂.

Las reacciones anteriores están balanceadas si P i representa el ion H ₂ PO ₄, ADP y GDP los iones A ADP y GDP, respectivamente, y ATP y GTP los iones ATP y GTP, respectivamente.

El número total de moléculas de ATP obtenidas después de la oxidación completa de una glucosa en la glucólisis, el ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa se estima entre 30 y 38.(Pasani 2013)

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GLUCÓLISIS

2 NADH + 2ATP

DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO:

2 NADH + 2CO2

CICLO DE KREBS:

6 NADH + 2 FADH + 4CO2

TOTAL:

10 NADH(3) = 30 ATP

2 FADH (2) = 4 ATP

2ATP + 2 GTP

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36 ATP + 2GTP + 6CO2

este enlace de YouTube.

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Reece, J. B., L. A. Urry, M. L. Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky y R. B. Jackson. "Cellular Respiration and Fermentation." ("Respiración celular y fermentación") En Campbell Biology, 162-84. 10° ed. San Francisco, CA: Pearson, 2011.

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La Glucolisis Aeróbica produce un total de 36 ATP al final de la cadena respiratoria. Los cuales se desglosan de la siguiente forma: 2 ATP netos propios de la Glucolisis, 4 ATP en forma de NADH de la Glucolisis, 6 ATP en forma de NADH en la oxidación del Piruvato, 2 GDP/ATP del Ciclo del Acido Cítrico y 22 ATP en forma de NADH y FADH oxidados en la Cadena Respiratoria.(reece 2011)

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" IMPORTANCIA FISIOLÓGICA DEL CICLO DE KREDS "

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" IMPORTANCIA FISIOLÓGICA DEL CICLO DE KREDS "

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El ciclo de Krebs es una vía central en el metabolismo celular donde se oxidan moléculas de acetil-CoA para producir energía en forma de ATP. Esta energía es esencial para todas las funciones celulares, incluyendo la contracción muscular, la transmisión de señales nerviosas y la síntesis de macromoléculas.

Intermediarios Metabólicos:

Los intermediarios del ciclo de Krebs, como el citrato, alfa-cetoglutarato y succinato, son esenciales para otras rutas metabólicas. Por ejemplo, el citrato es un precursor en la síntesis de ácidos grasos, mientras que el alfa-cetoglutarato juega un papel en la síntesis de aminoácidos.

Homeostasis Redox:

Durante el ciclo de Krebs, se generan cofactores reducidos como NADH y FADH2. diccionario médico de la Clínica Universidad de Navarra.

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 " IMPORTANCIA PATOLÓGICA DEL CICLO DE KREDS "

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 " IMPORTANCIA PATOLÓGICA DEL CICLO DE KREDS "

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Son las alteraciones en las enzimas del ciclo de Krebs pueden llevar a trastornos metabólicos graves, como la acidemia láctica, que ocurre cuando las células no pueden producir suficiente energía, lo que resulta en la acumulación de lactato.

Enfermedad Mitocondriales

Las mutaciones en genes que codifican para enzimas del ciclo de Krebs o para proteínas mitocondriales pueden resultar en enfermedades mitocondriales. Estas enfermedades afectan principalmente a los tejidos con alta demanda energética, como el cerebro, los músculos y el corazón, causando síntomas como fatiga, debilidad muscular, y problemas neurológicos.

Por ejemplo:

Cáncer

Son células tumorales a menudo alteran el ciclo de Krebs para favorecer la producción de precursores biosintéticos necesarios para el rápido crecimiento celular. Este fenómeno, conocido como el efecto Warburg, implica un aumento en la glucólisis y una reducción en la oxidación del ciclo de Krebs, incluso en presencia de oxígeno.

Enfermedades Neurodegenerativas

En enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson, se observa una disfunción mitocondrial y alteraciones en el ciclo de Krebs. Esto contribuye al estrés oxidativo y a la muerte neuronal, exacerbando la progresión de estas enfermedades, también como perdida de memoria. Morfovirtual 2012

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Lehninger, A., D. Nelson y M. Cox. "Regulation of the Citric Acid Cycle." ("Regulación del ciclo del ácido cítrico"). En Principles of Biochemistry. 2° ed. Nueva York, NY: Worth Publishers, 2004.

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🧠🧠El ciclo de Krebs, es una secuencia de reacciones en las mitocondrias que oxidan la porción acetilo de la acetil-CoA, y reducen coenzimas que se reoxidan por medio de la cadena de transporte de electrones (Lehninger 2004), enlazada a la formación de ATP.

El ciclo del ácido cítrico es la vía común final para la oxidación de carbohidratos, lípidos y proteínas porque la glucosa, los ácidos grasos y casi todos los aminoácidos se metabolizan hacia acetil-CoA o intermediarios del ciclo.

También tiene una función fundamental en la gluconeogénesis, lipogénesis e interconversión de aminoácidos.

Muchos de estos procesos ocurren en casi todos los tejidos, pero el hígado es el único tejido en el cual todos suceden en un grado significativo. En consecuencia, hay profundas repercusiones cuando, por ejemplo, grandes números de células hepáticas quedan dañadas, como en la hepatitis aguda, o reemplazadas por tejido conjuntivo (como en la cirrosis). Los pocos defectos genéticos de las enzimas del ciclo del ácido cítrico que se han informado se relacionan con daño neurológico grave como resultado de alteración muy considerable de la formación de ATP en el sistema nervioso central.

La hiperamonemia, como ocurre en la enfermedad hepática avanzada, lleva a pérdida del conocimiento, coma y convulsiones como resultado de actividad alterada del ciclo del ácido cítrico, lo que lleva a formación reducida de ATP. (Watson & Crick, 1953).

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1.Variación en el uso del ciclo:Existen variaciones en la forma en que las células utilizan diferentes partes del ciclo de krebs.

2.Ciclo de krebs y sus enfermedades: Se ha encontrado qué los metabolitos del ciclo de krebs pueden influir en la fisiología y en el desarrollo de enfermedades.

3.Aplicasiones Biotecnológicas: El ciclo de kreps también ha sido objeto de estudio en el contexto Biotecnológia.Por ejemplo el hongo, Aspergilus niger se utiliza en la producción de ácido crítico, un metabolito clave que se genera a través de este ciclo.

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R4,(31 de marzo 2015).ciclo de krebs. Blog Rap Medicina. disponible en: Ciclo de Krebs 🟢 Rap Educativo 🟢 El R4 (youtube.com)