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El Ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico, es un conjunto crucial de reacciones metabólicas que tienen lugar en la matriz de las mitocondrias de las células eucariotas. Fue descubierto por Hans Adolf Krebs en 1937, quien posteriormente recibió el Premio Nobel por este hallazgo. Este ciclo es fundamental en la bioquímica celular porque desempeña un papel central en la producción de energía a través de la oxidación de biomoléculas derivadas de carbohidratos, grasas y proteínas. El ciclo comienza cuando una molécula de acetil-CoA, producida principalmente a partir de la degradación de glucosa, ácidos grasos y aminoácidos, se condensa con una molécula de oxaloacetato para formar citrato, una molécula de seis carbonos. Esta reacción inicial es catalizada por la enzima citrato sintasa. El citrato se reorganiza a isocitrato mediante la aconitasa. A partir de aquí, el isocitrato es oxidado y descarboxilado por la isocitrato deshidrogenasa, produciendo α- cetoglutarato y liberando una molécula de dióxido de carbono (CO2) y NADH. El siguiente paso del ciclo implica la transformación del α-cetoglutarato en succinil- CoA por medio de la α-cetoglutarato deshidrogenasa, una reacción que también genera NADH y libera otra molécula de CO2. El succinil-CoA se convierte en succinato a través de una reacción catalizada por la succinil-CoA sintetasa, que produce GTP (o ATP, dependiendo del organismo). El succinato se oxida a fumarato mediante la succinato deshidrogenasa, produciendo FADH2 en el proceso. El fumarato se hidrata para formar malato, en una reacción catalizada por la fumarasa. Finalmente, el malato es oxidado a oxaloacetato por la malato deshidrogenasa, generando otra molécula de NADH. El oxaloacetato recién formado está ahora listo para combinarse con una nueva molécula de acetil-CoA y comenzar el ciclo de nuevo. A lo largo de una vuelta completa del ciclo, una molécula de acetil-CoA resulta en la producción de tres moléculas de NADH, una de FADH2, y una de GTP (o ATP), además de dos moléculas de CO2 como productos de desecho. El NADH y el FADH2 generados son esenciales para la cadena de transporte de electrones, donde sus electrones de alta energía son utilizados para generar un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna. Este gradiente impulsa la síntesis de ATP mediante la ATP sintasa en un proceso conocido como fosforilación oxidativa. El Ciclo de Krebs no solo es crucial para la producción de ATP, sino que también proporciona precursores para varias rutas biosintéticas. Intermediarios del ciclo son utilizados para la síntesis de aminoácidos, nucleótidos, y otros compuestos esenciales para la célula. Debido a su papel central en el metabolismo, el Ciclo de Krebs está altamente regulado, asegurando que la célula responda adecuadamente a sus necesidades energéticas y biosintéticas. En resumen, el Ciclo de Krebs es una serie de reacciones bioquímicas fundamentales para la generación de energía y la provisión de intermediarios metabólicos. Su descubrimiento ha sido clave para nuestra comprensión del metabolismo celular y la producción de energía en organismos vivos.
