Con el ciclo de Krebs se inicia la tercera fase del catabolismo. Recuerde que al ciclo, en los organismos aeróbicos, llega prácticamente cualquier molécula que se está degradando; aunque también de sus intermediarios surgen muchas vías metabólicas que conducen a la obtención de diversos compuestos. A continuación se estudia cada una de las reacciones de esta vía cíclica. Los colores de los átomos en las figuras se han cambiado, con respecto a los anteriores, ya que ahora interesa resaltar otros aspectos, por ejemplo los dos átomos de carbono que ingresan como acetilo tienen el mismo color para poder seguirlos a lo largo de las reacciones.
REACCIÓN UNO: UNIÓN DE ACETIL - S - CoA CON OXALOACETATO PARA FORMAR CITRATO.
Esta es una reacción de condensación, en la que el grupo acetilo (2 carbonos), del acetil - S - CoA, se une a una molécula de oxaloacetato (4 carbonos), para formar citrato (6carbonos). Durante la reacción se incorpora una molécula de agua y queda libre la CoA - SH. La enzima que cataliza esta reacción es la citrato sintetaza. (Figura 8.20).
REACCIÓN DOS: TRANSFORMACIÓN DEL CITRATO EN CIS - ACONITATO.
Esta reacción está catalizada por la aconitasa, la cual extrae una molécula de agua al citrato y se transforma en cis - aconitato. La reacción se encuentra en la Figura 8.21.
REACCIÓN TRES: CONVERSIÓN DEL CIS - ACONITATO EN ISOCITRATO.
También la aconitasa cataliza esta reacción introduciendo una molécula de agua al cis - aconitato, para formar un isómero del citrato: el isocitrato. En la Figura 8.22 se ilustra esta reacción.
REACCIÓN CUATRO: TRANSFORMACIÓN DEL ISOCITRATO EN α -CETOGLUTARATO.
En este proceso ocurre una deshidrogenación, junto con una de las dos reacciones de descarboxilación que se realizan durante el ciclo. Por lo tanto, el equivalente de uno de los átomos de carbono que entraron como acetilo es ahora convertido en CO2. El cofactor que deshidrogena al isocitrato es el NAD+ que queda reducido a NADH. El isocitrato se convierte en a - cetoglutarato. El catalizador de la reacción es la enzima isocitrato deshidrogenasa. La reacción se ve en la Figura 8.23.
REACCIÓN CINCO: TRANSFORMACIÓN DEL α - CETOGLUTARATO EN SUCCINIL - S - CoA.
En este paso ocurre otra deshidrogenación junto con una descarboxilación. Al ciclo ingresan, por vuelta, dos átomos de carbono en forma de acetilo y se pierden otros tantos como CO2. La coenzima de óxido - reducción también es el NAD+, la molécula de α - cetoglutarato es convertida a succinil - S - CoA, por lo que en esta reacción la CoA - SH es otro sustrato. La enzima que cataliza la reacción es la a - cetoglutarato deshidrogenasa. Esta reacción se encuentra en la Figura 8.24.
REACCIÓN SEIS: TRANSFORMACIÓN DE SUCCINIL - S - CoA EN SUCCINATO.
En esta reacción la CoA - SH, unida al succinil - S - CoA, se libera para producir succinato. Se produce también un compuesto de alta energía el GTP, a partir de GDP y Pi. El GDP (GTP), es muy similar en estructura al ADP (ATP), solamente que en lugar de tener la base nitrogenada adenina tiene guanina. La enzima que cataliza la reacción es la succinato tiocinasa. La reacción se exhibe aprecia en la Figura 8.25.
REACCIÓN SIETE: TRANSFORMACIÓN DEL SUCCINATO EN FUMARATO.
En este punto interviene otra deshidrogenasa: la succinato deshidrogenasa, que utiliza como cofactor un compuesto que se llama FAD. Al deshidrogenarse el succinato se convierte en fumarato y el FAD se reduce a FADH2, el cual lleva otro par de electrones. La reacción se puede apreciar en la Figura 8.26.
REACCIÓN OCHO: TRANSFORMACIÓN DEL FUMARATO EN MALATO.
En esta reacción se introduce una molécula de agua al fumarato, que se convierte en malato. La enzima que cataliza esta reacción se llama fumarasa. (Figura 8.27).
REACCIÓN NUEVE: TRANSFORMACIÓN DEL MALATO EN OXALOACETATO.
Con esta reacción se regenera, a partir del malato, el oxaloacetato, completando así el ciclo. Para ello el malato se oxida perdiendo un par de electrones, los cuales son transferidos al NAD+, que se transforma en NADH. La reacción la cataliza la malato deshidrogenasa. En la Figura 8.28 se ve un esquema de este paso.
Ahora es posible tener una imagen completa del ciclo de Krebs para analizar algunos detalles importantes. (Figura 8.29).
Figura 8.29 Esquema de las reacciones del ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos. (Figura elaborada por el autor).
Algunos aspectos importantes de las reacciones que se acaban de analizar, son los siguientes:
· Los dos átomos de carbono que ingresan al ciclo como acetil, no son los que se pierden como CO2, (en los esquemas están marcados de rojo), sin embargo se están perdiendo sus equivalentes. Si el ciclo da más vueltas, terminan por salir como CO2.
· El ciclo es una máquina para degradar acetato. Cada vez que da una vuelta, una molécula de este compuesto es degradado a CO2, los otros intermediarios se regeneran.
· Por cada molécula de acetato que se degrada se producen 3 NADH y un FADH2, que se encuentran en la matriz mitocondrial. Estas coenzimas llevan electrones, ricos en energía; éstos pasan a la cadena respiratoria, en donde se van a producir grandes cantidades de ATP.
· En los animales pluricelulares el CO2 producido por estos procesos sale de las células hacia la sangre, o su equivalente, es transportado hacia los órganos de intercambio gaseoso: pulmones, branquias etc., y es expulsado hacia la atmósfera, lo que constituye una parte importante de la respiración.