Cicle de Krebs
El cicle de Krebs (cicle de l'àcit cítric o cicle dels àcit tricarboxílicos)[1][2] és una ruta metabòlica, és dir, una successió de reaccions químiques, que forma part de la respiració celular en totes les cèlulas aerobias, a on és lliberada energia almagasenada a través de la oxidació del acetilcoenzima A (acetil-CoA) derivat de glúcits, lípits i proteïnas en diòxit de carbono i energia química en forma d'adenosín trifosfato (ATP). En la cèlula eucariota, el cicle de Krebs es realisa en la matriu mitocondrial.
Ademés, el cicle proporciona precursors de certs aminoàcits, aixina com l'agent reductor nicotinamida adenina (NADH) que s'utilisa en numeroses reaccions bioquímiques. La seua importància central per a moltes vies bioquímiques sugerix que és un dels primers components establits del metabolisme celular i senyala un orige abiogénico.[3][4]
En organismes aeròbics, el cicle de Krebs és part de la via catabólica que realisa l'oxidació de glúcits, àcit grassos i aminoàcits fins a produir diòxit de carbono (CO2), lliberant energia en forma utilisable: poder reductor i guanosina trifosfato (GTP), que alguns microorganismes es produïxen ATP.
El metabolisme oxidativo de glúcits, lípits i proteïnas freqüentment es dividix en tres etapes, de les quals el cicle de Krebs supon la segona. En la primera etapa, els carbono d'estes macromolécula donen lloc a acetil-CoA, i inclou les vies catabólicas d'aminoàcits (p. eix. desaminación oxidativa), la beta oxidació de àcit grassos i la glucólisis. La tercera etapa és la fosforilación oxidativa, en la qual el poder reductor (NADH i flavín adenín -FADH2-) generat s'ampra per a la síntesis de ATP segons la teoria de l'acoplament quimiosmótico.
El cicle de Krebs també proporciona precursors per a moltes biomoléculas, com certs aminoàcits. Per això es considera una via anfibólica, és dir, catabólica i anabólica al mateix temps.
El nom d'esta via metabòlica es deriva del àcit cítric (un tipo d'àcit tricarboxílico) que es consumix i després es regenera per esta seqüència de reaccions per a completar el cicle, o també conegut com a cicle de Krebs ya que va ser descobert per l'alemà Hans Adolf Krebs, qui va obtindre el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina en 1953, junt en Fritz Lipmann.
Molts dels components i reaccions del cicle de l'àcit cítric varen ser establits en la década de 1930 per l'investigació d'Albert Szent-Györgyi, per la que va rebre el Premi Nobel de Medicina o Fisiologia en 1937, específicament pels seus descobriments relacionats en el àcit fumárico, un component clau d'esta ruta metabòlica.[5] El cicle de l'àcit cítric va ser finalment identificat en 1937 per Hans Adolf Krebs, en l'universitat de Sheffield, per lo que va rebre el Premi Nobel de Medicina o Fisiologia en 1953.[6]
Evolució
[editar | editar còdic]Els components del cicle es varen derivar de bactèries anaerobio, i el mateix cicle possiblement ha evolucionat més d'una volta.[7] Teòricament, hi ha vàries alternatives al cicle de l'àcit cítric, no obstant, este cicle sembla ser el més eficient. Si vàries alternatives del cicle de Krebs havien evolucionat independentment, totes semblen haver convergit en esta ruta.[8][9]
Visió general
[editar | editar còdic]El cicle de l'àcit cítric és una via metabòlica clau que unifica el metabolisme dels glúcits, els greixos i les proteïnes. Les reaccions del cicle són portades a terme per 8 enzimes que oxidan completament el acetilo, en forma de acetil-CoA, i es lliberen dos molècules per cada una, de diòxit de carbono i aigua. A través del catabolisme de sucres, grasses i proteïnes, es produïx un acetilo de producte orgànic de dos carbono en forma de acetil-CoA que entra en el cicle d'àcit cítric. Les reaccions del cicle també convertixen tres equivalents de nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) en tres de NAD+ reduït (NADH), un equivalent de flavina adenina dinucleótido (FAD) en una de FADH2, i un equivalent de guanosina difosfat (GDP) i fosfat inorgànic (Pi) en una de trifosfato de guanosina (GTP). El NADH i el FADH2 generats pel cicle de l'àcit cítric són a la seua volta utilisats per la via de la fosforilación oxidativa per a generar trifosfato d'adenosina ric en energia (ATP).
Una de les fonts primàries de acetil-CoA és la descomposició de sucres per glucólisis que produïxen àcit pirúvico que a la seua volta és descarboxilado per l'enzima piruvato deshidrogenasa que genera acetil-CoA.
El producte d'esta reacció, acetil-CoA, és el punt de partida per al cicle de l'àcit cítric.
El cicle de l'àcit cítric comença en la transferència d'un grup acetilo de dos carbono de acetil-CoA al compost acceptor de quatre carbono (àcit oxaloacético/oxalacetato) per a formar un compost de sis carbono (citrato).
El citrato passa llavors per una série de transformacions químiques, perdent dos grups carboxilo com CO2. Els carbono perduts com CO2 s'originen de lo que va ser oxaloacetato, no directament de acetil-CoA. Els carbono donados per acetil-CoA es convertixen en part de la columna vertebral de oxaloacetato de carbono despuix del primer regrés del cicle d'àcit cítric. La pèrdua dels carbono donados en acetil-CoA com CO2 requerix varis regressos del cicle de l'àcit cítric. No obstant, pel paper del cicle de l'àcit cítric en el anabolismo, poden no perdre-se, ya que molts intermijos del cicle TCA també s'utilisen com a precursors de la biosíntesis d'atres molècules.[10]
La major part de l'energia disponible pels passos oxidativos del cicle es transferix com a electrons rics en energia a NAD+, formant NADH. Per a cada grup acetilo que entra en el cicle de l'àcit cítric, es produïxen tres molècules de NADH.
Els electrons també són transferits a l'acceptor d'electrons coenzima Q, formant QH2.
Al final de cada cicle, el oxaloacetato de quatre carbono ha segut regenerat, i el cicle continua.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Lowenstein JM (1969). Methods in Enzymology, Volume 13: Citric Acid Cycle, Boston: Academic Press. ISBN 0-12-181870-5.
- ↑ Krebs HA, Weitzman PDJ (1987). Krebs' citric acid cycle: half a century and still turning, Londres: Biochemical Society. ISBN 0-904498-22-0.
- ↑ Wagner, Andreas (2014). Arrival of the fittest (first ed.). New York: Penguin group. p 100. ISBN 9781591846468
- ↑ Lane, Nick (2009). Life Ascending: The Tingues Great Inventions of Evolution. New York: W.W. Norton & Co. ISBN 0-393-06596-0.
- ↑ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1937". The Nobel Foundation. Retrieved 2011-10-26.
- ↑ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953". The Nobel Foundation. Retrieved 2011-10-26
- ↑ Gest H (1987). "Evolutionary roots of the citric acid cycle in prokaryotes". Biochem. Soc. Symp. 54: 3–16. PMID 3332996
- ↑ Meléndez-Hevia I, Waddell TG, Cascante M (September 1996). "The puzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution". J. Mol. Evol. 43 (3): 293–303. doi:10.1007/BF02338838. PMID 8703096
- ↑ Ebenhöh O, Heinrich R (January 2001). "Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems". Bull. Math. Biol. 63 (1): 21–55. doi:10.1006/bulm.2000.0197. PMID 11146883
- ↑ Wolfe RR, Jahoor F (February 1990). "Recovery of labeled CO2 during the infusion of C-1- vs C-2-labeled acetate: implications for tracer studies of substrate oxidation". Am. J. Clin. Nutr. 51 (2): 248–52. PMID 2106256
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ciclo de Krebs» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.