¿Qué es el ciclo de Krebs?

¡En este momento, usted es el escenario de una bioquímica increíblemente complicada. Para que tu cuerpo pueda hacer, literalmente, cualquier cosa -saltar en un trampolín, caminar hasta el baño, mover los globos oculares mientras lees este artículo- tienes que ser capaz de llevar a cabo algo llamado respiración celular, en la que tus células crean energía a partir del oxígeno que respiras y de los alimentos que comes. Y, como puedes imaginar, convertir un sándwich de mantequilla de cacahuete y mermelada en una flexión de brazos es todo un proceso.

La respiración celular

Un objetivo principal de la respiración celular es crear un tipo específico de energía almacenada llamada ATP, o trifosfato de adenosina. Piensa en ello como el lenguaje energético que hablan tus células. La luz del sol es energía, pero no podemos alimentar nuestros cuerpos con ella porque no habla el lenguaje energético que nuestros cuerpos conocen: los cuerpos de los animales sólo hablan ATP, así que de alguna manera tenemos que convertir los azúcares de un PB&J en ATP para poder hacer una flexión.

Uno de los pasos del largo camino que va del sándwich a la flexión de brazos se llama ciclo de Krebs (también conocido como ciclo del ácido cítrico (CAC) o ciclo del ácido tricarboxílico (TAC)), en honor a Hans Krebs, que elaboró por primera vez esta locura de la bioquímica en 1937 y por la que ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1953. Fue bien merecido porque el ciclo de Krebs es una auténtica maravilla que utiliza los cambios en los enlaces químicos para reorganizar la energía.

El ciclo de Krebs tiene lugar en nuestras células a través de la membrana interna de las mitocondrias, los orgánulos responsables de la producción de energía celular. La respiración celular es un proceso que consta de varios pasos, empezando por la glucólisis, que descompone el anillo de seis carbonos de la glucosa y da lugar a estas moléculas de tres carbonos llamadas ácidos pirúvicos y a dos compuestos ricos en energía llamados NADH. A partir de aquí, el ciclo de Krebs se lo lleva.

El ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es un proceso aeróbico, lo que significa que requiere oxígeno para funcionar, por lo que el ciclo de Krebs se pone a trabajar de inmediato mezclando carbono y oxígeno en la vía de la respiración:

“Primero, dos carbonos entran en el ciclo y dos carbonos se oxidan y se eliminan del ciclo”, dice Dale Beach, profesor del Departamento de Ciencias Biológicas y Ambientales de la Universidad de Longwood en Farmville, Virginia. “Podemos pensar en este primer paso como la finalización de la oxidación del azúcar de la glucosa, y si contamos los azúcares, seis entraron en la vía de la respiración en la glucólisis, y un total de seis deben salir. No son realmente los mismos seis carbonos, pero ayuda a reforzar la conversión de glucosa en dióxido de carbono a través de la vía”.

Uno de los carbonos de la molécula de tres carbonos se une a una molécula de oxígeno y sale de la célula como CO2. Esto nos deja con un compuesto de dos carbonos llamado acetil coenzima A, o acetil coA. Otras reacciones reorganizan las moléculas de forma que se oxidan los carbonos para obtener otro NADH y un FADH de menor energía.

El rodeo

Después de completar la vía de la respiración, el ciclo de Krebs se somete a un segundo proceso de oxidación que se parece mucho a una rotonda de tráfico – es lo que lo convierte en un ciclo. El acetil coA entra en el ciclo, combinándose con el oxaloacetato para formar citrato – de ahí el nombre “ciclo de Krebs”. Este ácido cítrico se oxida a lo largo de muchos pasos, desprendiéndose de los carbonos a lo largo de la rotonda hasta que finalmente se convierte en ácido oxalacético. A medida que los carbonos se desprenden del ácido cítrico, se convierten en dióxido de carbono y son escupidos fuera de la célula y finalmente exhalados por usted.

“Durante la segunda oxidación, se realiza un nuevo enlace de alta energía con el azufre del CoA para producir Succinato-CoA”, dice Beach. “Aquí hay suficiente energía como para producir directamente un equivalente de ATP; en realidad se fabrica GTP, pero tiene la misma cantidad de energía que un ATP; esto es sólo una peculiaridad del sistema”.

“La eliminación de la coenzima A nos deja con una molécula de succinato. Desde el punto de Succinato en el ciclo, una serie de pasos para reorganizar el enlace químico y algunos eventos de oxidación para restaurar el oxaloacetato original. En el proceso, la vía produce primero una molécula de FADH de baja energía y una molécula final de NADH”, explica Beach.

Por cada glucosa que entra en la respiración, la rotonda puede girar dos veces, una por cada piruvato que entra en ella. Sin embargo, no necesariamente tiene que dar dos vueltas, ya que la célula puede desviar los carbonos para otras macromoléculas, o poner más en el ciclo sacrificando aminoácidos o aprovechando la energía almacenada en la grasa.

¿Lo ves? Una bioquímica compleja. Pero, según Beach, algo que hay que destacar del ciclo de Krebs es la frecuente aparición de la adenosina: está en el NADH, el FADH, la coenzimaA y el ATP.

“La adenosina es un ‘asidero molecular’ al que se agarran las proteínas. Podemos imaginar la evolución de los bolsillos de unión del ATP que se comparten y reciclan, de modo que se convierten en sitios de unión para otras moléculas que utilizan motivos similares”.