El ciclo de Krebs tiene como objetivos principales oxidar acetil-CoA a CO2, generar equivalentes de reducción como NADH y FADH2, y suministrar intermediarios para la síntesis de otros compuestos. Consiste en una serie de reacciones que comienza con la condensación del acetil-CoA y el oxalacetato para formar citrato, seguida de oxidaciones y descarboxilaciones que regeneran el oxalacetato y generan NADH, FADH2 y GTP.

2. Objetivos del Ciclo de Krebs
Los objetivos del Ciclo de Krebs
son:
• Oxidar acetil~CoA a CO2
• Generar equivalentes de
reducción (NADH y FADH2).
• Suministrar intermediarios
para la síntesis de otros
compuestos (Aminoácidos,
Ácidos grasos, Colesterol,
Gluconeogénesis,
Porfirinas).
• Vincular derivados de
aminoácidos al proceso
terminal de oxidación.

3. Coenzima A (CoA)
La coenzima A, cuya función es activar ácidos grasos y transportar grupos acilo esta compuesta por:
• Adenosina
• Acido pantoténico
• Cisteína
NH2
N C
C N
HC
C C
N H
N
O O H2 O
CH3 C
H3C CH
O H2C NH C O P O P O
C CH CH
C CH2 C CH H2 OH OH
O OH
HN O OH
H2 HO P O
CH C SH
OH
O C
OH

4. Origen del Acetil~CoA
• Por descarboxilación
del piruvato.
• Por oxidación de
los ácidos grasos.
• A partir de
aminoácidos O
cetogénicos (L, K, F, H3C C
Y, I, W, T) CoA

5. Fases del Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs, como todo proceso cíclico, se inicia con la condensación de
un aceptor y el abastecedor del ciclo, seguida por una serie de reacciones
para eliminar el abastecedor y otras que regeneran el aceptor.

6. Reacciones generales del Ciclo de
Krebs
6
C
Condensación
Oxidación No Oxidación
Descarboxilante Descarboxilante I
C
4
C
4

7. CONDENSACIÓN
• La reacción inicial del Ciclo de
O
Krebs es la condensación del
H 3C C
oxalacético (aceptor de 4
-
S-CoA
carbonos) con el abastecedor, Acetil-CoA Coenzima A
Acetil Coenzima A (2 carbonos)
para formar un ácido O O OH
tricarboxílico de 6 carbonos, H2 C
C C OH
ácido cítrico. HO C C HO C CH2
• La enzima que cataliza la O O HO CH2 C OH
reacción es la acetil-CoA : C
O
Oxalacético
oxaloacetato C-acetiltransferasa, O
usualmente conocida como Cítrico
citrato sintasa o enzima
condensadora del citrato.

8. Preparación para la primera
descarboxilación
• La posición del grupo OH en O OH
el ácido cítrico no permite la C
oxidación sin riesgo de HO C CH2
romper el enlace formado C OH
en la condensación, por tal HO
C
CH2
razón mes necesario O
cambiar la posición del OH y O
transformar el cítrico en Cítrico
isocítrico.
OH
• La enzima encargada de O C
esta reacción es la citrato
O CH CH2
(isocitrato) hidro-liasa EC
4.2.1.3, comúnmente C CH C O
conocida como aconitasa HO OH HO
Isocítrico

9. Primera descarboxilación
OH
• El ácido isocítrico es O C
oxidado por NAD+, con O CH CH2
eliminación de un átomo C CH C O NAD+
de carbono en forma de HO OH HO
CO2.
Isocítrico
• La reacción es catalizada NADH + H+
por la enzima isocitrato : H2
O CO2
NAD+ oxidoreductasa HO
C
C
C
C
C
OH
H2
(decarboxilanate), O O
comúnmente conocida -cetoglutárico
como isocítrico
ceshidrogenasa

10. Segunda descarboxilación
• El - cetoglutárico es oxidado por
NAD+, con eliminación de un átomo O
de carbono en forma de CO2. La H2
HO C C OH
oxidación genera suficiente energía C C C
CoASH
para la formación de un tioéster H2 NAD+
entre el producto de oxidación y la O O
coenzima A .
• La reacción es catalizada por el -cetoglutárico
complejo enzimático 2-oxoglutarato
O
deshidrogenasa (transferente de
H2
succinato). Consiste de tres enzimas: HO C C NADH + H+
E1 (alfa-cetoglutarato C C S -CoA
deshidrogenasa, EC 1.2.4.2), E2 H2
CO2
(dihidrolipoil transsuccinilasa, EC O
Succinil-CoA
2.3.1.61) y E3 (dihidrolipoil
deshidrogenasa, EC 1.8.1.4)

11. Formación de GTP
• La única fosforilación a O
nivel de sustrato en el H2
HO C C
Ciclo de Krebs, ocurre a C C
H2
S -CoA GDP + P
expensas de la hidrólisis O
Succinil-CoA
del tioéster de el succinil
CoA. El nucleótido tri O
CoASH
H2
fosfato formado es GTP HO C C GTP
C C OH
• La reacción es catalizada O
H2
por la enzima succinato -
Succinico
CoA ligasa (EC 6.2.1.4),
conocida también como
succinato quinasa

12. Recuperación del aceptor 1
• La recuperación del aceptor se
realiza de acuerdo con el modelo
general de oxidación, por lo tanto O
el primer paso es la formación de HO
H2
C C Ubiquinona
un doble enlace en una oxidación C C OH FAD
dependiente del FAD. El producto H2
formado es el ácido fumárico O
• La reacción es catalizada por la Succinico
succinato : ubiquinona O
oxidoreductasa (EC 1.3.5.1) una H Ubiquinol
flavoproteina (FAD), que contiene HO C C FADH2
C C OH
centros de azufre y hierro. Se H
conoce tambien con el nombre O
de scuccinico deshidrogenasa. Fumárico

13. Recuperación del aceptor 2
• En el segundo paso se
hidrata el fumárico para O
dar ácido málico. HO
H
C C H2 O
C C OH
• La reacción es O
H
catalizada por la malato
hidroliasa (formadora O
de fumarato) C
H2
C OH
EC 4.2.1.2 , también HO CH C
conocida OH O
como fumarato Málico
hidratasa

14. Recuperación del aceptor 3
• La recuperación del
aceptor termina O
H2
mediante la oxidación del HO
C
CH
C
C
OH
NAD+
ácido málico a
OH O
oxalacético, en una
reacción dependiente de O
Málico
NAD+. C
H2
C OH
• La reacción es catalizada HO C C NADH + H+
por la malato : NAD+ O O
oxidorreductasa (EC
Oxalacético
1.1.1.37), también
conocida como malato
deshidrogenasa.

15. Resumen del Ciclo de Krebs
Acetil CoA 2C
CoA-SH
Oxalacético 4C
NAD+
Cítrico 6C
NADH + H+
Málico 4C
H2O
Fumárico 4C Isocítrico 6C
NAD+
NADH + H+ CO2
Ubiquinol FADH2
Ubiquinona FAD -cetoglutárico 5C
NAD+
Succínico 4C CoA-SH
NADH + H+
CO2
Succinil CoA 4C
GTP
GDP + P

16. Integración con otros procesos
Glicólisis
Cuerpos
Acetil CoA 2C cetónicos
CoA-SH
oxidación
Oxidación y síntesis de
aminoácidos Oxalacético 4C Colesterol
Ácidos grasos
Gluconeogénesi s Cítrico 6C
Málico 4C
Fosforilación oxidativa
NADH
FADH2
Fumárico 4C Isocítrico 6C
Oxidación y síntesis de
Oxidación de aminoácidos
aminoácidos
-cetoglutárico 5C
Succínico 4C
Porfirinas
Succinil CoA 4C
Ácidos grasos de cadena impar
Oxidación de
aminoácidos

17. Localización del Ciclo de Krebs y la
Fosforilación Oxidativa
H+ H+ H+
Espacio intermembranal
c
I Q III IV
Membrana interna
ATP sintasa
NAD+ + H+ NADH H2 O
O2
ATP Citocromo c
ADP + P H+
Ciclo
MATRIZ MITOCONDRIAL de Ubiquinona
Krebs Complejo I
O2 Succinato
H2 O Fumarato Complejo II
Membrana interna
Complejo III
II
IV III Q I Complejo IV
c
H+ H+ Espacio intermembranal

18. Complejo I
• Es conocido como NADH : Ubiquinona – reductasa.
• Esta compuesto por 16 o más cadenas polipeptídicas.
• Tiene FMN como grupo prostético.
• Presenta de 5 a 8 centros ferrosulfurados (Fe – S).
• Es el complejo más grande de la cadena respiratoria.-
Puede ser inhibido por:- Amital (barbitúrico), Rotenona
( producto vegetal tóxico.)
• La Ubiquinona puede estar insertada en el complejo,o estar li
bre

19. Complejo II
• Recibe el nombre de Succinato : UQ – reductasa.
• Es la única enzima del ciclo de Krebs unida a la membrana mitocondrial
interna.
• Consta de
• 4 cadenas polipeptídicas.
• 1 citocromo.-
• Una molécula de FAD como grupo prostético.
• 2 a 3 centros Fe – S
Hemo Q
QH2
2H+
FAD FADH2
Succinato Fumarato + 2H+

20. Complejo III
• Se conoce como Ubiquinona : citocromo c reductasa.
• Contiene 2 tipos distintos de citocromo b.
• Su función es transferir los equivalentes de reducción desde la
Ubiquinoina hasta el citocromo c.
• El complejo es inhibido por la antimicina
cox cox
2H+ 2H+
cred cred
QH2 Q QH2 Q
Q QH2
Q 1 e- Q- 1 e-
2H+

21. Complejo IV
• Se conoce como citocromo c oxidasa. 4 cred
4 H+
Recibe los electrones del citocromo c.
4 cox
• El citocromo c oxidasa almacena los electrones para
cederlos después al oxigeno. 4 e-
• El complejo IV puede ser inhibido por: Cu
• Cianuro (CN-) Fe
• SH2 Cu Fe
• CO 4 H+ + O2
• Azida (N3-) 2 H2 O
4 H+

22. Ubiquinona
• Su función es recoger electrones de los complejos I y II
• Es liposoluble, por lo que puede desplazarse por el interior de las
dobles membranas lipídicas, para llegar al complejo III.-
Puede ser reversiblemente reducida o pasar por estados de semi
reducción:
• UQ (Ubiquinona)
• UQH (Semiquinona)
• UQH2 (Ubiquinol).
• Se puede encontrar libre o asociada a proteínas.-
• Tiene una cadena lateral isoprenoide:
• n= 6-8 en microrganismos . O CH3 H2 C H
• n=10 (Q10) en mamíferos C C HC C
O C C CH2 CH3
H3C C C 6 - 10
H3C O O

23. Citocromos
• Son componentes de la cadena respiratoria.-
• b
• c
• C1 presenta movilidad a través de la membrana llevando electrones del
complejo III al complejo IV
• a
• a3
• Son proteínas transportadoras de electrones
• Contienen un grupo hemo que puede estar oxidado o reducido.
• No pueden ser oxidadas por el oxigeno molecular, excepto el citocromo a3. Es
el único que puede ceder electrones al oxigeno.
• Los citocromos actúan en forma secuencial

24. Flujo de electrones en la Cadena
Respiratoria
H+ H+ H+
FeS
C
C1
b a3
CoQ CoQH
FeS b FeS
NAD+
NADH H+
½ O2+ 2 H+ H2O

25. Integración en el Ciclo de Krebs
Monosacáridos Aminoácidos Ácidos grasos
Glicerol
Aminoácidos

26. Potenciales redox
Reacción o '(V)
+ -
O2 + 2H + 2 e H2 O 0.816
3+ - 2+
Fe + e Fe 0.771
Fotosistema P700 0.430
- + - -
NO3 +2 H +2 e NO2 +H2 O 0.421
Citocromo f ( Fe3+)+ e - citocromo f (Fe2+) 0.365
Citocromo a 3 ( Fe3+)+ e - citocromo a 3 (Fe2+) 0.350
Citocromo a (Fe3+)+ e - citohromo a (Fe2+) 0.290
Citocromo c ( Fe3+)+ e -
citocromo c (Fe2+) 0.254
Citocromo c 1 ( Fe3+)+ e -
citocromo c 1 (Fe2+) 0.220
UQH + H+ + e - UQH2 (UQ=coenzima Q) 0.190
UQ + 2 H+ + 2 e - UQH2 0.060
3+ - 2+
Citocromo bH(Fe ) + e citocromo bH(Fe ) 0.050
+ -
Fumarato + 2 H + 2 e succinato 0.031
+ -
UQ + H + e UQH 0.030
3+ - 2+
Citocromo b 5 ( Fe )+ e citohromo b 5 (Fe ) 0.020
+ -
FAD+2 H +2 e FADH2 0.003-0.091
Citocromo b L ( Fe3+)+ e -
citocromo b L (Fe2+) -0.100
Oxaloacetato + 2 H+ + 2 e - malato -0.166
Piruvato + 2 H+ + 2 e - lactato -0.185
Acetaldehído+ 2 H+ + 2 e - etanol -0.197
FMN + 2 H+ + 2 e - FMNH2 -0.219
FAD + 2 H+ + 2 e - FADH2 -0.219
Glutatión (oxidado) + 2 H+ + 2 e - 2 glutatón (reducido) -0.230
Acido lipoico + 2 H+ + 2 e - acido dihidrolipoico -0.290
1 ,3-Bisfosfoglicerato + 2 H+ + 2 e - gliceraldehído-3-fosfato+Pi -0.290
NAD+ + 2 H+ + 2 e - NADH + H+ -0.320
+ + - +
NADP + 2 H + 2 e NADPH + H -0.320
+ -
Lipoil dehydrogenasa [FAD ] +2 H +2 e lipoil dehidrogenasa [FADH2 ] -0.340
+ -
-cetoglutarato + CO 2 + 2 H + 2 e isocitrato -0.3802
+ -
H +2e H2 -0.421
+ -
Succinato + CO 2 + 2 H + 2 e -cetoglutarato + H2 O -0.670

27. Potenciales de reducción en la adena
respiratoria

28. Enzimas respiratorias y pares
.
redox en eucariontes
Enzima respiratoria Par redox E (Voltios)
NADH deshidrogenasa NAD+ / NADH −0,32
Succinato deshidrogenasa FMN o FAD / FMNH2 o FADH2 −0,20
Complejo del citocromo bc1 Coenzima Q10 ox / Coenzima Q10 red +0,06
Complejo del citocromo bc1 Citocromo b ox / Citocromo b red +0,12
Complejo IV Citocromo c ox / Citocromo c red +0,22
Complejo IV Citocromo a red / Citocromo a red +0,29
Complejo IV O2 / HO- +0,82
Condiciones: pH = 7

29. Formación de ATP
• El proceso de fosforilación del
ADP para formar ATP se realiza a
expensas de la llamada fuerza
protomotriz que es generado por
un gradiente de protones a través
de la membrana interna de la
mitocondria.
• Los complejos de la cadena
respiratoria bombean protones
de la matriz mitocondrial al
espacio inter membrana.
• Los protones regresan a la matriz
gracias a la ATP sintasa, enzima
que aprovecha la fuerza
protomotriz para formar el ATP.

30. Esquema generaldelmetaboloismo