Propuesto
por Hans A. Krebs en 1937 quien descubrió el ciclo estudiando suspensiones de
papillas del músculo pectoral de la paloma que peçresebta un elevado ritmo
respiratorio.
El ciclo
de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos
tricarboxilicos) es una serie de reacciones químicas de gran importancia, que
forman parte de la respiración celular en toda las células aeróbicas, es decir
que utilizan oxígeno. En organismo aeróbico el ciclo de krebs es parte de la vía
catabólica que realizan oxidación de hidratos de carbono, ácidos graos y
aminoácidos hasta producir CO2 y H2O, liberando energía en forma utilizable.
El ciclo
de Krebs también proporciona recurso para muchas biomolecular tales como
ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibolica, es decir que es catabólico
y anabólica al mismo tiempo.
UBICACIÓN
Tiene
lugar en tres partes:
·
Matriz mitocondrial
·
En las eucariotas
·
En el citoplasma de eucariotas
CICLO DE KREBS:
A nuestra
profesora, que con paciencia y esmero nos educa, para poder sobrellevar
los obstáculos que nos da la vida.
RESPIRACIÓN
CELULAR
El
proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener
energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR.
La
respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía
contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para
sintetizar ATP. Decimos parte de la energía porque no toda es utilizada, sino
que una parte se pierde.
Aproximadamente
el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva
en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la nafta se pierde como calor
de un auto; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La célula es
mucho más eficiente.
La
respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con la
combustión de carbón, bencina, leña. En ambos casos moléculas ricas en energía
son degradadas a moléculas más sencillas con la consiguiente liberación de
energía.
Tanto
la respiración como la combustión son reacciones exergónicas.
Sin embargo existen importantes
diferencias entre ambos procesos. En primer lugar la combustión es un fenómeno
incontrolado en el que todos los enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y
liberan la energía en forma súbita; por el contrario la respiración es la
degradación del alimento con la liberación paulatina de energía. Este control
está ejercido por enzimas específicas.
En
segundo lugar la combustión produce calor y algo de luz. Este proceso
transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio la energía
liberada durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación
de nuevos enlaces químicos (ATP).
La
respiración celular puede ser considerada como una serie de reacciones de
óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente
oxidadas y degradadas liberando energía. Los protones perdidos por el alimento
son captados por coenzímas.
La
respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es
la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La
segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio,
determinando en el primer caso la respiración
aeróbica (ocurre en
las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración
anaeróbica o fermentación (ocurre
en el citoplasma).
GLUCÓLISIS
La
glucólisis, lisis o escisión de la glucosa,
tiene lugar en una serie de nueve reacciones, cada una catalizada por una
enzima específica, hasta formar dos moléculas de ácido pirúvico, con la
producción concomitante de ATP. La ganancia neta es de dos moléculas de ATP, y
dos de NADH por cada molécula de glucosa.
Las
reacciones de la glucólisis se realizan en el citoplasma, como ya adelantáramos
y pueden darse en condiciones anaerobias; es decir en ausencia de oxígeno.
Los
primeros cuatro pasos de la glucólisis sirven para fosforilar (incorporar
fosfatos) a la glucosa y convertirla en dos moléculas del compuesto de 3
carbonos gliceraldehído fosfato (PGAL). En estas reacciones se invierten dos
moléculas de ATP a fin de activar la molécula de glucosa y prepararla para su
ruptura.
Paso 1
La
serie de reacciones glucolíticas se inicia con la activación de la glucosa
Glucosa + ATP 
glucosa 6 fosfato + ADP
glucosa 6 fosfato + ADP
La
reacción del ATP con la glucosa para producir glucosa 6-fosfatoy ADP es
exergónica. Parte de la energía liberada se conserva en el enlace que une al
fosfato con la molécula de glucosa que entonces se energiza.
Paso 2
La
glucosa 6-fosfato sufre una reacción de reordenamiento catalizada por una
isomerasa, con lo que se forma fructosa 6-fosfato.
Paso 3
La
fructosa 6-fosfato acepta un segundo fosfato del ATP, con lo que se genera
fructosa 1,6-difosfato; es decir fructosa con fosfatos en las posicio-nes 1 y
6.
La
enzima que regula esta reacción es la fosfofructocinasa.
Nótese
que hasta ahora se han invertido dos moléculas de ATP y no se ha recuperado
energía.
La fosfofructocinasa es una enzima alostérica, el ATP es un efector alostérico que la inhibe. La interacción alostérica entre ellos es el principal
mecanismo regulador de la glucólisis. Si existe ATP en cantidades suficientes
para otros fines de la célula, el ATP inhibe la actividad de la enzima y así
cesa la producción de ATP y se conserva glucosa. Al agotar la célula la provisión
de ATP, la enzima se desinhibe y se reanuda la degradación de la glucosa. Este
es uno de los puntos principales del control de la producción de ATP.
Paso 4
La
fructosa 1,6 -difosfato se divide luego en dos azúcares de 3 carbonos,
gliceraldehído 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato. La dihidroxiacetona
fosfato es convertida enzimáticamente (isomerasa) en gliceraldehído fósfato.
Todos los pasos siguientes deben contarse dos veces para tener en cuenta el
destino de una molécula de glucosa.
Paso 5
Las
moléculas de PGAL se oxidan es decir, se eliminan átomos de hidrógeno con sus
electrones, y el NAD+ se reduce a NADH. Esta es la primera reacción de la cual
la célula cosecha energía. El producto de esta reacción es el fosfoglicerato.
Este compuesto reacciona con un fosfato inorgánico (Pi) para formar 1,3
difosfoglicerato. El grupo fosfato recién incorporado se encuentra unido por
medio de un enlace de alta energía.
Paso 6
El
fosfato rico en energía reacciona con el ADP para formar ATP. (en total dos
moléculas de ATP por molécula de glucosa). Esa transferencia de energía desde
un compuesto con un fosfato, de alta energía se conoce como fosforfiación.
Paso 7
El
grupo fosfato remanente se transfiere enzimáticamente de la posición 3 a la
posición 2 (ácido 2-fosfoglicérico).
Paso 8
En
este paso se elimina una molécula de agua del compuesto 3 carbono. Este
reordenamiento interno de la molécula concentra energía en la vecindad del
grupo fosfato. El producto es el ácido fosfoenolpirúvico (PEP).
Paso 9
El
ácido fosfoenolpirúvico tiene la capacidad de transferir su grupo fosfato a una
molécula de ADP para formar ATP y ácido pirúvico. (dos moléculas de ATP y ácido
pirúvico por cada molécula de glucosa).
RESUMEN
DE LA GLUCÓLISIS
Resumen de las dos etapas de la glucólisis. En la
primera etapa se utilizan 2 ATP y la segunda produce 4 ATP y 2 NADH. Otros
azúcares, además de la glucosa, como la manosa, galactosa y las pentosas, así como
el glucógeno y el almidón, pueden ingresar en la glucólisis una vez convertidos
en glucosa 6-fosfato.
|
ECUACIÓN DE LA GLUCÓLISIS
Glucosa
+ 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+
2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O |
VÍAS ANAERÓBICAS
El
ácido pirúvico puede tomar por una de varias vías. Dos son anaeróbicas (sin
oxígeno) y se denomina FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN LÁCTICA.
A
la falta de oxígeno, el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol
etílico) o ácido láctico según el tipo de célula. Por ejemplo, las células de
las levaduras pueden crecer con oxígeno o sin él. Al extraer jugos azucarados
de las uvas y al almacenarlos en forma anaerobia, las células de las levaduras
convierten el jugo de la fruta en vino al convertir la glucosa en etanol.
Cuando el azúcar se agota las levaduras dejan de fermentar y en este punto la
concentración de alcohol está entre un 12 y un 17 % según sea la variedad de la
uva y la época en que fue cosechada.
La
formación de alcohol a partir del azúcar se llama fermentación.
Fermentación
alcohólica
El
ácido pirúvico formado en la glucólisis se convierte anaeróbicamente en etanol.
En el primer caso se libera dióxido de carbono, y en el segundo se oxida el
NADH y se reduce a acetaldehído.
Otras
células, como por ejemplo los glóbulos rojos, las células musculares y algunos
microorganismos transforman el ácido Pirúvico en ácido láctico.
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