Transcription
Qué onda, amigos, ¿cómo están? ¿Tienes examen mañana y no entiendes el ciclo de Krebs? No te preocupes, que en este vídeo te voy a explicar absolutamente todo acerca del ciclo de Krebs de forma súper fácil y súper rápida. Como sea, los mecanismos de acción paso a paso y también trucos para que te acuerdes de todo el ciclo de Krebs de forma muy fácil. Así que, comencemos. [Música]
Bueno, primero lo más importante: este ciclo de Krebs, igual se llama ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos, porque tiene tres nombres. Bueno, pues resulta que el ácido cítrico es la misma molécula que el ácido tricarboxílico; o sea, se llaman de diferente forma, pero es la misma molécula. Y también se llama ciclo de Krebs porque un científico llamado Adolf Krebs, en 1953, descubrió este ciclo; pues evidentemente, le iba a poner su nombre, Krebs. Estos son los datos meramente principales que debemos de saber del ciclo de Krebs, como de relleno. Pero ahora vamos a pasar a algo interesante.
Bueno, para recordar un poco, el ciclo de Krebs es básicamente una ruta metabólica para que nosotros podamos metabolizar la comida; o sea, ¿qué rayos es todo esto? De forma rápida: todos los humanos necesitamos comer cuatro cosas importantes para poder estar vivos: cuatro biomoléculas que son los carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Y todos estos están en los diferentes alimentos que nos comemos todos los días. Y el objetivo para que un ser humano pueda estar vivo es sacarle energía a estos alimentos, a estas moléculas, para que nosotros podamos estar vivos. Así que, para esto, nosotros nos comemos nuestro alimento; nuestro cuerpo se distribuye a través de nuestra sangre a todas las millones de células de nuestro cuerpo. Que llega el alimento, entran a todas las células de nuestro cuerpo, y adentro de las células van a ver unos 1000 trabajadores que se llaman enzimas. Y esas enzimas van a ser las encargadas de ir agarrando el alimento, o sea, la molécula, uno por uno; va a ir actuando en orden y le vaya sacando poco a poco energía. Y así van a ir obteniendo energía para que las células puedan estar vivas, y todas en conjunto puedan hacer que nosotros estemos vivos.
Bueno, sabiendo esto de forma muy rápida, pasamos a la parte bioquímica. Muy bien, pues enfocándonos únicamente en cómo sacarle energía a los carbohidratos, van a haber pasos específicos para hacer esto, o sea, rutas metabólicas. Primero van a ver 10 enzimas que la van a atacar, y este proceso se va a llamar glucólisis. Aquí, después otras enzimas la van a atacar, y esto va a ser ahora ciclo de Krebs. Y en esos dos pasos, en esas dos rutas metabólicas, le van a sacar muchísima energía para que toda esa energía la lleven a un lugar especial, y ahí puedan soltar toda la energía para que la célula esté viva. Y este proceso de soltar toda la energía se llama fosforilación oxidativa. Esto, básicamente, los tres pasos, las tres rutas metabólicas que se usan para poder sacar la energía a los carbohidratos. Glucólisis ocurre en el citosol, o sea, en todo el medio de la célula. Después, el ciclo de Krebs ocurre en la matriz mitocondrial, y después, la fosforilación oxidativa ocurre en las crestas mitocondriales. Entonces, el día de hoy nos vamos a enfocar en el ciclo de Krebs.
Bueno, esto es como una película, como un juego, en toda la bioquímica, en todas las rutas metabólicas, y así lo vamos a aprender de forma muy fácil: de que los actores son la glucosa, y es a quién le vamos a sacar la energía; y las enzimas, que son los trabajadores, los que le van a sacar la energía a esta glucosa y la van a guardar en estos paquetes de energía, que son tres: ATP, FADH y NADH. Muy bien. Y aquí te van algunas reglas del juego que te van a servir para cualquier ruta metabólica, en este caso ciclo de Krebs, para poder analizar y entender los mecanismos de acción. La primera regla es, como ya sabemos, que a la glucosa le vamos a sacar energía. La segunda regla es que esa energía la vamos a guardar en estos tres paquetes. Y la tercera regla, muy importante, es que los carbonos de la glucosa siempre deben estar ocupados sus cuatro enlaces; así es la naturaleza.
Bueno, aquí están nuestras dos moléculas que entran en el ciclo de Krebs y su estructura molecular es así. Entonces, para que nosotros podamos entender muy bien los mecanismos de acción, o sea, cómo va cambiando átomo por átomo aquí en todas las reacciones del ciclo de Krebs, que son ocho reacciones, pues esta estructura nos puede perder un poquito. Entonces, lo que hay que hacer es escribir átomo por átomo; entonces, así vamos a ver de hoy en adelante. Entonces, si vemos, el oxalacetato tiene 4 carbonos: 1, 2, 3, 4; y el acetil-coenzima A tiene nada más dos carbonos. Y comienza la primera reacción del ciclo de Krebs, y llega la primera enzima, 1. Así que el trabajo de la enzima 1 es juntar estas moléculas y quitarle este coenzima, porque este coenzima no les sirve ahorita a la molécula; de esta forma la debilita. Lo que va a hacer es que va a tomar este hidrógeno de aquí del acetil-coenzima y se lo va a quitar y lo va a pasar acá a este oxígeno de acá del oxalacetato. Entonces, el oxígeno, para poder atrapar al hidrógeno, tiene que romper un enlace con el carbono y dárselo al hidrógeno. Pero ¿qué crees? Las dos moléculas se inestabilizan porque este carbono ahora ya nada más va a tener 1, 2, 3 enlaces, y acuérdate que tienen que ser 4 para que esté estable; y este acetil-coenzima A igual, nada más ya tiene 1, 2, 3 enlaces. Entonces, los dos carbonos de las dos moléculas están inestables, así que buscan una forma rápida de estabilizarse y se hablan entre ellos y dicen: “Oye, te hace falta un enlace, y a mí también me hace falta un enlace; ¿qué tal enlazarnos nosotros dos para que así ya cubramos nuestros cuatro enlaces?” Y es lo que hacen. Así que el carbono de aquí se une al carbono de acá de la otra molécula, y ya crean una molécula completa. Pero a la enzima le hace falta quitar este coenzima, y ¿cómo lo va a hacer? Pues agarra del medio y toma una molécula de agua, H₂O; le quita la coenzima a la molécula grande, a la coenzima, y la molécula de H₂O la parte en dos; el oxígeno se lo va a dejar, y los dos hidrógenos se los lleva la coenzima. Y así nos queda la molécula ya unida. Pues bueno, esta nueva molécula, esta fusión, se va a llamar citrato, y va a tener ahora 6 carbonos. Esta molécula, citrato, igual se puede llamar ácido cítrico o ácido tricarboxílico, porque tiene tres grupos carboxilo: 1, 2 y 3. Por eso el ciclo de Krebs igual se llama ácido tricarboxílico o ciclo del ácido cítrico, por esta molécula de aquí, el citrato. Voy poniendo las reacciones igual acá de este lado para que las vayamos guardando. Ahora llega la enzima número 2, la reacción número 2.
Entonces, la siguiente enzima llegada se asoma y dice: “Sabes que este grupo OH sería mejor que estuviera aquí en esta parte, porque así debilitamos más a la molécula, y ahora sí ya vamos a poder empezar a sacar la energía.” Así que lo que va a hacer la enzima número 2 es agarrar y robarle este grupo OH completo al citrato. Entonces, el carbono lo deja inestable porque ya nada más le quedan tres enlaces: 1, 2, 3; necesita uno más. Y se asoma a su vecino carbono y le dice: “Oye, suelta uno de tus hidrógenos, por favor, y enlázate conmigo, porque si no todos nos vamos a desestabilizar.” El otro carbono accede y suelta su hidrógeno, y ahora sí ya se enlaza a este carbono de aquí, y ya tienen cuatro enlaces, y ya soltaron estas dos moléculas que, si te das cuenta, si sumamos a estas dos moléculas, en realidad tendríamos agua, H₂O. Y ya que se volvió a estabilizar el citrato, pues ya cambia de nombre y se llama ahora isocitrato. Entonces, llega la siguiente enzima, y estas dos moléculas que soltó se las va a poner; este grupo H va a ir y se lo va a poner aquí a este carbono, y este hidrógeno se lo va a poner a este carbono de acá; o sea, nada más va a invertirlos. Ahora estos carbonos ahora ya tienen cinco enlaces, por lo que ya no necesitan el enlace que habían hecho entre ellos dos. Pero finalmente, el nombre se va a volver a cambiar y ahora se va a llamar isocitrato. Estas dos reacciones ocurren súper rápido, por eso se considera nada más como una sola reacción. Y así es cómo van pasando nuestras reacciones. Y en la primera reacción soltamos una molécula de coenzima; en la segunda reacción soltamos una molécula de agua, para luego luego volver a ponerse.
Reacción número 3: llega la siguiente enzima, pero ahora sí llega con un paquete de energía NAD, listo para cargarlo; necesita dos átomos de hidrógeno. Entonces, ahora sí va a agarrar y le va a quitar un hidrógeno aquí y otro hidrógeno acá; los va a poner a su paquete de energía, y ahora se va a llamar NADH + H. El problema es que vuelve a inestabilizar a la molécula porque este carbono ahora ya tiene tres enlaces: 1, 2, 3; así que para volver a estabilizarse hace el cuarto enlace con el oxígeno que está aquí abajo, y ya se vuelve a estabilizar. Pero la enzima es tan fuerte que, aparte de quitarle este paquete de energía, ahora va a agarrar y le va a robar un grupo carboxilo, y lo completo se lo va a quitar. Y si te das cuenta, esta molécula, si las sumamos, en realidad sería CO₂, dióxido de carbono; o sea, le sacó igual una molécula de dióxido de carbono al isocitrato. Entonces, listo, el citrato se vuelve a quedar inestable ahora de este lado: 1, 2, 3 enlaces; necesita uno más; así que agarra y busca rapidísimo del medio, y como puede, encuentra un hidrógeno y se lo pone para ahora sí ya quedar un poquito estable, pero otra vez débil la molécula. Y por esto, la molécula ahora se va a cambiar de nombre y se va a llamar α-cetoglutarato. Le robaron el primer paquete de energía.
Para la siguiente reacción, la 4, llega otra enzima con otro paquete de NAD, listo para cargarlo, pero la ve y dice: “No hay por donde te pueda sacar energía; yo necesito cargar mi paquete con dos hidrógenos, pero aquí va a estar muy difícil que yo te pueda robar los hidrógenos.” Y se acuerda: “¡Ya sé!” Se acuerda que en la primera reacción se soltó una coenzima, y esta coenzima llevaba los dos hidrógenos. Entonces, lo que va a hacer es que le va a robar estos dos hidrógenos, se los va a poner a su paquete para cargarlos: NADH. Y ahora la coenzima se queda ya sin los dos hidrógenos. Pero la coenzima necesita forzosamente enlazar con algo. Entonces, dice la enzima: “¿Con qué lo enlazo?” Al α-cetoglutarato le quita esta otra molécula, CO, y le pone allí la coenzima, y nada más hace un cambio. Y si vuelves a ver la suma de este CO, en realidad es CO₂, o sea, aquí volvió a liberar otra molécula de dióxido de carbono. Y ahora el α-cetoglutarato cambia su nombre de nuevo y se va a llamar succinil-coenzima A. Si te fijas en esas dos últimas reacciones, esta molécula ha perdido dos carbonos; ahorita ya nada más tiene 4: 1, 2, 3, 4. Y aquí ya pusimos esta reacción que acabamos de decir hace ratito, donde se soltó dióxido de carbono y un paquete de NADH.
Pues bueno, viene la reacción número 5, en donde llega la siguiente enzima, y ahora trae un paquete de energía más chiquito que se llama GTP. Esta enzima igual trae otra molécula que se llama fósforo inorgánico, y este fósforo inorgánico es el que trae la energía. El problema es que este fósforo inorgánico no enlaza bien con este GTP, y eso es porque este fósforo inorgánico, que es este, en realidad tiene 4 oxígenos, y necesita tener nada más 3 para que ahora sí pueda cargar a este GTP. Entonces, la enzima debe deshacerse de un oxígeno, y ¿cómo lo va a hacer? Pues muy fácil: se lo va a ir y se lo va a poner a esta molécula de succinil-coenzima A. Y como siempre, va a agarrar a esta coenzima, a la va a mandar afuera. Y ahora sí, todo este grupo del fósforo inorgánico lo va y lo enlaza ahí donde estaba la coenzima. Y ahora que ya lo enlazó, puede agarrar y le puede regalar ese oxígeno a la molécula, y al fin se lleva su fósforo inorgánico, y ahora sí puede cargar a su molécula GTP. GTP significa guanina difosfato, pero para que esté cargado necesita 3 fosfatos, y este va a ser el tercero. Entonces, ya cuando lo carga, ya se va a llamar ahora guanosín trifosfato, GTP, que después se transforma en ATP. Esta molécula succinil-coenzima A, como ya no tiene la coenzima, ahora se va a llamar succinato.
Ahora para la reacción número 6, para la enzima número 6, que de aquí en adelante ya es muchísimo más fácil porque ya está muy débil esta molécula de succinato, va a llegar una enzima, y va a llegar con otro paquete, pero ahora ese paquete va a ser FAD; y ese paquete para cargarlo igual necesita dos hidrógenos. Así que, como la molécula de succinato ya está débil, pues le toma los hidrógenos de aquí; estos dos hidrógenos los toma, y con esos carga FAD, y de esta forma ya se vuelve FADH₂; ya está cargado. El problema es que la molécula vuelve a quedar inestable en sus carbonos porque ya nada más tiene 1, 2, 3 y 1, 2, 3 enlaces. Para volver a estabilizarse, pues se vuelven a unir con un doble enlace, y a esta molécula se le cambia el nombre y ahora se le llama fumarato. Ya que la molécula de fumarato quedó todo débil porque ya le quitaron todavía otros dos hidrógenos más de acá arriba, bien, en las dos últimas enzimas para dar el toque final y sacarle el último paquete de energía sin que se dé cuenta.
Entonces llega la reacción número 7, o sea, la enzima número 7, le dice: “Oye, fumarato, te veo muy débil; no te preocupes, yo traigo una molécula de agua; si quieres te la regalo para que tú vuelvas a fortalecerte un poquito.” Esa molécula de agua se la divide; un H aquí se lo pone y un hidrógeno aquí se la divide los dos carbonos para que así ahora ya puedan romper su enlace; ya fortalecen un poquito más al sumar a todo, convirtiéndose ahora en malato. Pero lo que no sabe el malato es que le engañaron, porque esto fue para poder robarle de nuevo energía. Finalmente, llega la última reacción, enzima 8, con su obra maestra; trae un paquete igual de NAD, listo para cargarlo; agarra a este malato y estos dos hidrógenos se los quita. Y así se le engañó. En realidad, la enzima pasada te regaló esa molécula de agua para que yo pudiera sacar más energía. Entonces, la molécula de malato se queda todo engañada y aparte inestable porque aquí este carbono le dejaron 1, 2, 3 enlaces. Entonces, rápido, para volver a recuperarse, lo más que puede hacer es un último enlace con el oxígeno, y de esta forma se logra estabilizar. Pero ¿qué crees? Esta nueva molécula, que ya no va a ser malato, ahora se va a llamar oxalacetato. Y ¿qué crees? Ese oxalacetato es exactamente el mismo que comenzó al principio del ciclo de Krebs; es exactamente el mismo; por eso es que se escribe como un ciclo de Krebs, porque ese oxalacetato se vuelve a utilizar y vuelve a empezar el ciclo de Krebs. ¡Y listo! Básicamente, así queda todo nuestro ciclo de Krebs.
Pero bueno, ¿cómo se llama cada una de las enzimas? Esto lo dejo al final porque es verdaderamente muy, muy, muy fácil con esta regla que les voy a dar. Y la regla para nombrar las enzimas es súper fácil: es lo siguiente: el nombre de la molécula más qué tipo de enzima es. Esto es básicamente todo. Hay tres tipos de enzimas: deshidrogenasas, hidratasas y sintetasas. Así, cada una se diferencia por cuándo hay una reacción donde hay NAD y FAD; es deshidrogenasa. Ahora, hidratasa, cuando hay una reacción donde involucre el agua, una molécula de H₂O; y donde hay una reacción donde involucra ATP, significa que es sintetasa. Entonces, así súper rápido, las deshidrogenasas se van a estar donde hay NAD y FAD; por ejemplo, aquí va a haber una deshidrogenasa, aquí va a haber otra deshidrogenasa, aquí otra deshidrogenasa y aquí otra deshidrogenasa; 4 deshidrogenasas. Y ya nada más le vamos a poner el nombre; por ejemplo, aquí el nombre de la molécula es isocitrato, y qué hizo? Deshidrogenasa; α-cetoglutarato deshidrogenasa; succinato deshidrogenasa; malato deshidrogenasa. Ahora, las sintetasas están donde producimos ATP o GTP; donde está GTP, con esta sería el nombre de la molécula succinil-sintetasa. Y por último, para las hidratasas, que es donde se liberan moléculas de agua; por ejemplo, aquí, se sacó aconitato hidratasa; con la hidratasa, nada más tú le puedes cambiar, en lugar de decir aconitato hidratasa, le dices aconitasa. Por ejemplo, una y otra molécula de agua; aquí, en lugar de decir fumarato hidratasa, le dices fumarasa. Y así ya nombraste de forma rapidísima a todas las enzimas en el ciclo de Krebs.
Bueno, pues les voy a enseñar qué es lo que yo hago para acordarme de todo esto muy rápido: uso trucos, uso como si fuera una historia. Por ejemplo, la primera parte, lo que pasa es que las dos moléculas se enlazan, se fusionan; o sea, ocurre una fusión. Después, en los siguientes dos pasos, la molécula OH nada más la acomodan en otro lado; así que básicamente nada más hacen un acomodo. En el tercer paso es cuando ocurre el primer robo de hidrógenos para cargar a los paquetes de energía; o sea, ocurre el primer robo. En el cuarto paso ocurre el segundo robo de energía. El quinto paso fue cuando llegó la enzima con su molécula GTP, su paquete de energía y su molécula de fósforo inorgánico, y lo único que hizo fue un cambio; quitó la molécula de coenzima y puso ahí su fósforo inorgánico; se fue básicamente un cambio. En la reacción 6 fue cuando le quitaron otros dos hidrógenos con el paquete de energía FAD, pero ese sí fue un robo descarado, porque llegó literalmente la enzima a quitarle los dos hidrógenos descaradamente. Al tercer robo, pero este fue descarado. Y al final, ya cuando quedó la molécula toda débil, ocurrió el engaño, el plan del engaño. La enzima primero le regaló una molécula de agua, y después la otra se la quitó. Entonces, los dos últimos pasos es el plan del engaño y después vino el robo del engaño, o sea, el robo 4. Y si te fijas, básicamente hicimos un ciclo de Krebs, pero con trucos; nada más nos vamos acordando de qué fue pasando en la historia, como si fuera un cuento. Y estos trucos a mí me sirven para acordarme de todo el ciclo de Krebs, de todas sus reacciones que ocurren allí.
Bueno, si hacemos el conteo de las moléculas de energía que producimos: ¿cuántos ATP producimos? Por ejemplo, aquí GTP, además uno que se vuelve ATP; ¿cuántos FADH producimos aquí y aquí? Aquí producimos nada más uno; y ¿cuánto NADH producimos? Producimos entonces 1, 2, 3, 3 más; y además producimos ¿cuántas moléculas? 2 moléculas de dióxido de carbono. O sea, que nos dice el ciclo de Krebs que nosotros creíamos que cuando respiramos el oxígeno se convertía en dióxido de carbono, pero en realidad no es así; lo que crea el dióxido de carbono nuestro cuerpo no es el oxígeno, es la glucosa, o sea, las moléculas de carbohidratos que nosotros nos comemos en los alimentos. Bueno, y moléculas de energía. En realidad, el FADH equivale a 2 moléculas de ATP; en ATP nada más tendríamos 1 todavía; y en NADH equivale a 3 moléculas de ATP; entonces, 3 por 3 sería 9. Y si las sumamos, entonces tendríamos un total de 12 moléculas de ATP. Pero ¿qué crees? Esa parte de la glucólisis, la glucosa se rompe en 2 piruvatos, y esos dos piruvatos se convierten en acetil-coenzima A; o sea, dos moléculas entran al ciclo de Krebs; o sea, dos veces se hace el ciclo de Krebs; o sea, en lugar de 12 sería 24; obtendríamos el doble de moléculas de ATP: 24.
Como dato, hay algunas bacterias que el ciclo de Krebs lo realizan al revés; se llama ciclo de Krebs inverso; o sea, utilizan dióxido de carbono y agua para crear biomoléculas, para crear estas moléculas y puedan seguir existiendo las bacterias. Y se cree que esto hacen porque antes, hace millones de años, cuando no había vida en el planeta, sólo había dióxido de carbono en el aire; entonces, muchas bacterias se adaptaron y utilizaron ese dióxido de carbono e hicieron un ciclo de Krebs a la inversa, y pudieron comenzar a producir sus biomoléculas para seguir existiendo y reproduciéndose. El ciclo de Krebs está todo el tiempo activo, funcionando millones y millones de veces cada segundo en casi todos los seres vivos, obteniendo energía de los alimentos con una sola finalidad: preservar la vida, o sea, seguir existiendo.