Ciclo de Krebs, parte 2

En el capítulo anterior vimos las reacciones que ocurren durante el ciclo de Krebs.
En este hablaremos sobre su regulación y el carácter anfibólico del ciclo.

El ciclo de Krebs conste básicamente en 10 pasos:
1: Condensación
2: Deshidratación
3: Hidratación
4: Reducción (deshidrogenación)
5: Descarboxilación oxidativa
6: Descarboxilación oxidativa
7: Fosforilación a nivel de sustrato
8: Reducción
9: Hidratación
10: Reducción

En cada uno de estos pasos, se requieren enzimas para catalizar las reacciones. Mencionamos también en el primer capítulo que una enzima es un compuesto que suele acelerar reacciones espontáneas sin cambiar su naturaleza termodinámica; esto es, que si una reacción no es espontánea, por más enzima que se introduzca, la reacción no será posible.

Las enzimas encargadas en el ciclo son las siguientes:
1) Citrato sintasa: cataliza la reacción de condensación del AcCoA con el oxalacético
2) Aconitasa: realiza el paso del citrato al cis-aconitato y también del cis-aconitato al isocitrato
3) Isocítrico deshidrogenasa: Se encarga de la oxidación del isocítrico y se obtienen: coenzima reducida NADH, protones y Oxalsuccinato. En el proceso se obtiene NADH y protones. También participa en la descarboxilación del Oxasuccinato y su paso a alfa-cetoglutárico. En el proceso se obtiene NADH y protones.
4) Alfa-cetoglutárico deshidrogenasa: participa en la descarboxilación del alfa-cetoglutárico y su paso a SuccinilCoA, también se libera NADH y protones (H+).
5) SuccinilCoA sintetasa: participa en el paso del SuccinilCoA a Succínico. En el proceso se obtiene un ATP por fosforilación a nivel de sustrato
6) Succínico deshidrogenasa: Participa en la oxidación del succínico y su paso a fumárico. En el proceso se obtiene FADH2.
7) Fumarasa: participa en la hidratación del fumárico y su paso a malato
8) Malato deshidrogenasa: participa en la formación de oxalacético por la oxidación del malato. En el proceso se obtiene NADH y protones.

REGULACIÓN:
Durante la realización del ciclo, se producen coenzimas reducidas: NADH y FADH2. Si se acumulan y no se reoxidan, se realentizará el ciclo de Krebs ya que dichas coenzimas oxidadas son necesarias para que las reacciones se lleven a cabo.

La primera enzima que se inhibe es la isocítrico deshidrogenasa, ya que opera en presencia de NAD+.
Como consecuencia de la ralentización del ciclo, se empieza a acumular ácido cítrico que irá directo a la síntesis de ácidos grasos.

CARÁCTER ANFIBÓLICO DEL CICLO DE KREBS.
Como hemos mencionado antes, casi todos los nutrientes (hidratos de carbono, ácidos grasos, aminoácidos, etc.) confluían al AcCoA; pero hay otros puntos en los que entran moléculas a oxidarse en el ciclo. Estos procesos los veremos más adelante.

A nivel del alfa-cetoglurático puede entrar un aminoácido, en este caso es el ácido glutámico.
A nivel del SuccinilCoA pueden entrar determinados residuos de ciertos ácidos grasos y algunos aminoácidos.
A nivel del Oxalacético puede entrar también el ácido aspártico.

¿Qué quiere decir todo esto?
Que no todos los nutrientes entran en el ciclo en forma de AcCoA, sino que se pueden ahorrar todos estos pasos y entrar directamente desde otros niveles del ciclo.

El alfa-cetoglutárico es el alfa-cetoácido del ácido glutámico.
El glutámico es un aminoácido que al perder su grupo amino (-NH3+), se transforma en alfa-cetoglutárico. Para que pierda su grupo amino, es necesario que haya otra molécula receptora (en este caso un alfa-cetoácido que se transformará en su aminoácido correpondiente) y una que lo transfiera. A la enzima que transfiere el grupo amino desde un aminoácido a un alfa-cetoácido se le denomina transaminasa.

Normalmente en los análisis sanguíneos, se suele comprobar el nivel de transaminasas que hay en el organismo.
La GOT es la Glutámico-Oxalacético Transaminasa: esta transaminasa transfiere el grupo amino del aminoácido ácido glutámico al alfa-cetoácido oxalacético; entonces, el glutámico se transforma en su alfa-cetoácido correspondiente, que es el alfa-cetoglutárico y entra en el ciclo de krebs. El oxalacético por otra parte, se transforma en su aminoácido correspondiente que es el aspártico.

La GPT es la Glutámico Pirúvico transaminasa: transfiere el grupo amino del glutámico al pirúvico; dando lugar al alfa-cetoglutárico y a la alanina.

En el siguiente cuadro tenemos los tres aminoácidos antes mencionados y sus alfa-cetoácidos correspondientes:

Aminoácido Número de carbonos Alfa-cetoácido
Alanina (Ala) 3 Pirúvico
Aspártico (Asp) 4 Oxalacético
Glutámico (Glu) 5 Alfa-cetoglutárico
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Figura 1: Otras vías de entrada al ciclo de Krebs. Lehninger Principles of Biochemistry. Sixth Edition, 2013. Freeman and Company.

Finalmente, podemos decir que todos los átomos de carbono de todos los nutrientes al final van a entrar en el ciclo de Krebs para oxidarse, aunque no siempre a nivel del AcCoA. Se trata de una ruta catabólica; sin embargo, podemos obtener algunos compuestos que servirán como precursores para biosíntesis de moléculas más complejas y por tanto también puede funcionar como ruta anabólica y así podemos decir que el ciclo tiene carácter anfibólico.

En el siguiente artículo veremos con detalle las rutas anapleróticas del ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones.

REFERENCIAS:
Alberts, Johnosn, Lewis, Raff, Roberts, Walter. Molecular Biology of the Cell. 2002.
Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Scott, Bretscher, Ploegh, Matsudaira. Molecular Cell Biology. 6th edition, 2008.
C. Branden, J. Tooze. Introduction to Protein Structure. 2nd edition, 1999, Garland Ed.
D. L. Nelson, M. M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry. 5th edition, 2008. Ed. Freeman; 570-576, 615-646.
Voet, Voet. Bioquímica 3rd edition, 2006. Ed. Médica Panamericana; 565-600, 795-828.

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