Glucólisis y Ciclo de Krebs: Una Visión General

Glucólisis: Destinos de la Glucosa

La glucosa, central en el metabolismo, tiene tres posibles vías:

  • Almacén: Glicógeno
  • Glicólisis: Vía oxidativa
  • Vía de las Pentosas Fosfato: Vía oxidativa

Glicólisis: Reacciones y Regulación

Ecuación general de la glicólisis:

Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi = 2 Piruvato + 2 NADH + 2ATP + 2H2O

  1. Glucosa + ATP = Glucosa-6-P + ADP
    Enzima: Hexoquinasa, Coenzima: Mg2+. Reacción irreversible, hidrólisis de ATP. Inhibida por: Glucosa-6-P.
  2. Glucosa-6-P = Fructosa-6-P
    Enzima: Fosfohexosa isomerasa, Coenzima: Mg2+.
  3. Fructosa-6-P + ATP = Fructosa-1,6-bisfosfato + ADP
    Enzima: Fosfofructoquinasa-1 (PFK-1), Coenzima: Mg2+. Reacción irreversible, hidrólisis de ATP. Inhibida por: ATP, Citrato, H+. Activada por: ADP, AMP y Fructosa-1,6-bisfosfato.
  4. Fructosa-1,6-bisfosfato = Dihidroxiacetona-P + Gliceraldehído-3-P
    Enzima: Aldolasa.
  5. Dihidroxiacetona-P = Gliceraldehído-3-P
    Enzima: Triosa fosfato isomerasa. *** A partir de esta reacción se multiplica todo x2.
  6. Gliceraldehído-3-P + Pi + NAD+ = 1,3-Bisfosfoglicerato + NADH + H+
    Enzima: Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa. Síntesis de 2 NADH.
  7. 1,3-Bisfosfoglicerato + ADP = 3-Fosfoglicerato + ATP
    Enzima: Fosfoglicerato quinasa, Coenzima: Mg2+. Síntesis de 2 ATP, fosforilación a nivel de sustrato. ΔG negativo.
  8. 3-Fosfoglicerato = 2-Fosfoglicerato
    Enzima: Fosfoglicerato mutasa, Coenzima: Mg2+.
  9. 2-Fosfoglicerato = Fosfoenolpiruvato
    Enzima: Enolasa. Reacción reversible, hay una deshidratación (x2).
  10. Fosfoenolpiruvato + ADP = Piruvato + ATP
    Enzima: Piruvato quinasa, Coenzima: Mg2+ y K+. Síntesis de 2 ATP, fosforilación a nivel de sustrato. Inhibida por: ATP, Acetil-CoA. Activada por: Fructosa-1,6-bisfosfato.

Fosforilación a nivel de sustrato: Síntesis de ATP a partir de una molécula previamente fosforilada.

Complejo Piruvato Deshidrogenasa

Su función es convertir el piruvato en acetil-CoA. Consta de 3 enzimas, es una reacción irreversible y tiene asociada síntesis de NADH.

  • E1: Piruvato deshidrogenasa (requiere TPP como coenzima – tiaminapirofosfato).
  • E2: Dihidrolipoíl transacetilasa (coenzima lipoato, transportador de acilos – ácidos grasos).
  • E3: Dihidrolipoíl deshidrogenasa (requiere FAD).

El piruvato atraviesa las membranas mitocondriales (externa e interna) para llegar a la matriz y ser convertido en acetil-CoA, que luego ingresa al ciclo de Krebs.

Regulación del complejo:

  • Inhibición por ATP, Acetil-CoA, NADH y ácidos grasos.
  • Inhibición cuando E1 está fosforilada.
  • Activación por desfosforilación de E1, AMP y NAD+.

Producto del complejo: 2 NADH y 2 Acetil-CoA.

Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico o Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos)

El ciclo de Krebs ocurre en la matriz mitocondrial y es un ciclo anfibólico. Produce 3 NADH, 1 GTP y 1 FADH2 por cada vuelta. Como se generan dos moléculas de acetil-CoA a partir de la glucosa, el ciclo da dos vueltas, generando un total de 6 NADH, 2 GTP y 2 FADH2.

Acetil-CoA

Es una molécula compleja con un grupo tiol reactivo (-SH) en su extremo, donde se une el grupo acetil.

Reacciones del ciclo:

  • 3 reacciones producen NADH (3, 4, 8).
  • 1 reacción produce GTP (5).
  • 1 reacción produce FADH2 (6).
  • 2 reacciones de descarboxilación (se pierden dos carbonos).
  1. Formación de Citrato (condensación): Acetil-CoA + Oxalacetato = Citrato. Reacción irreversible. Enzima: Citrato sintasa. Inhibida por: ATP, NADH, Succinil-CoA, Citrato. Activada por: ADP, AMP.
  2. Formación de Isocitrato vía cis-Aconitato: Citrato = cis-Aconitato = Isocitrato. 1 reacción de condensación y 1 reacción de hidratación. Enzima: Aconitasa.
  3. Oxidación del Isocitrato a α-Cetoglutarato y CO2: Isocitrato + NAD+ = α-Cetoglutarato + NADH + H+. Enzima: Isocitrato deshidrogenasa. Coenzima: NAD+ o NADP+. Descarboxilación, síntesis de NADH o NADPH. Inhibida por: ATP. Activada por: ADP, Ca2+.
  4. Oxidación del α-Cetoglutarato a Succinil-CoA y CO2: α-Cetoglutarato = Succinil-CoA. Enzima: Complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa. Síntesis de NADH. Reacción irreversible. Coenzima: TPP. Descarboxilación. Inhibida por: NADH, Succinil-CoA. Activada por: Ca2+.
  5. Conversión de Succinil-CoA a Succinato: Succinil-CoA + GDP + Pi = Succinato + GTP. Enzima: Succinil-CoA sintetasa. Se genera 1 GTP.
  6. Oxidación de Succinato a Fumarato: Succinato + FAD = Fumarato + FADH2. Enzima: Succinato deshidrogenasa. Síntesis de FADH2.
  7. Hidratación de Fumarato a Malato: Fumarato + H2O = Malato. Enzima: Fumarasa.
  8. Oxidación de Malato a Oxalacetato: Malato + NAD+ = Oxalacetato + NADH. Enzima: Malato deshidrogenasa. Síntesis de NADH.

Reacciones reguladas: 1, 3 y 10 (glicólisis), complejo piruvato deshidrogenasa, y 1, 3 y 4 (ciclo de Krebs). Total: 7 reacciones reguladas.

Reacciones Anapleróticas

Son reacciones que reponen intermediarios del ciclo de Krebs.