Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos)1​2​ es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las célulasaeróbias, donde es liberada energía almacenada a través de la oxidación del acetil-CoA derivado de carbohidratos, grasas y proteínas en dióxido de carbono y energía química en forma de trifosfato de adenosina (ATP). En la Célula_procariota, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma.
Además, el ciclo proporciona precursores de ciertos aminoácidos, así como el agente reductor NADH que se utiliza en numerosas reacciones bioquímicas. Su importancia central para muchas vías bioquímicas sugiere que uno de los primeros componentes establecidos del metabolismo celular y señala un origen abiogénico.3​4​
En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable: poder reductor y GTP(en algunos microorganismos se producen ATP).
El metabolismo oxidativo de glúcidos, lípidos y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a acetil-CoA, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico.
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.
El nombre de esta vía metabólica se deriva del ácido cítrico (un tipo de ácido tricarboxílico) que se consume y luego se regenera por esta secuencia de reacciones para completar el ciclo, o también conocido como ciclo de Krebs ya que fue descubierto por el alemán Hans Adolf Krebs, quien obtuvo el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1953, junto con Fritz Lipmann.
Muchos de los componentes y reacciones del ciclo del ácido cítrico fueron establecidos en la década de 1930 por la investigación del premio Nobel Albert Szent-Györgyi, por la que recibió el Premio Nobel en 1937, específicamente por sus descubrimientos relacionados con el ácido fumárico, un componente clave de esta ruta metabólica.5​ El ciclo del ácido cítrico fue finalmente identificado en 1937 por Hans Adolf Krebs, en la universidad de Sheffield, por lo que recibió el Premio Nobel de Medicina en 1953.


Reacciones del ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en la célula eucariota.

Ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial.

El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se obtiene en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP + 2 CO2
Los dos carbonos del acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que tenía acumulada es liberada en forma de energía química: GTP y poder reductor (electrones de alto potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2 son coenzimas (moléculas que se unen a enzimas) capaces de acumular la energía en forma de poder reductor para su conversión en energía química en la fosforilación oxidativa.
El FADH2 de la succinato deshidrogenasa (complejo II de la cadena transportadora de electrones), al no poder desprenderse de la enzima, debe oxidarse nuevamente in situ. El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona (coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona la enzima.
Las reacciones son:

Molécula	Enzima	Tipo de reacción	Productos	Comentarios
I. Citrato	1. Aconitasa	Deshidratación	cis-Aconitato+ H2O	Reacción reversible isomerización
II. cis-AconitatoNota 1​	2. Aconitasa	Hidratación	Isocitrato	Reacción reversible isomerización
III. Isocitrato	3. Isocitrato deshidrogenasa	Oxidación	NADH + Oxalosuccinato+H+	Síntesis de NADH
IV. Oxalosuccinato	4. Isocitrato deshidrogenasa	Descarboxilación	α-cetoglutarato+ CO2	Reacción irreversible, es dependiente de la velocidad, sintetiza moléculas de 5 carbonos
V. α-cetoglutarato	5. α-cetoglutarato deshidrogenasa	Descarboxilación oxidativa	NADH + H+ + CO2	Reacción irreversible, sintetiza NADH y moléculas de 4 carbonos
VI. Succinil-CoA	6. Succinil CoA sintetasa	Hidrólisis	GTP + CoA-SH	La reacción de condensación del GDP + Pi y la hidrólisis de Succinyl-CoA implican el H2O necesario para equilibrar la ecuación.
VII. Succinato	7. Succinato deshidrogenasa	Oxidación	FADH2	Utiliza FAD como un grupo prostético en la enzima y sintetiza ATP.
VIII. Fumarato	8. Fumarato Hidratasa	Adición (H2O)	L-Malato
IX. L-Malato	9. Malato deshidrogenasa	Oxidación	NADH + H+	Reacción reversible
X. Oxalacetato	10. Citrato sintasa	Condensación	Citrato + Co-A	Reacción irreversible