Segunda etapa de la glicólisis o fase de beneficio

Se recuperan los dos ATP gastados en la primera etapa y se sintetizan cuatro ATP, por lo que el balance neto de la glicólisis es de dos ATP netos sintetizados. En esta etapa se reducen dos moléculas del coenzima NAD⁺ que pasan a 2 (NADH + H⁺) y se sintetizan dos moléculas de ácido pirúvico.

1. Primero tiene lugar la deshidrogenación de las dos moléculas de gliceraldehido 3-P por mediación de una gliceraldehido 3-P- deshidrogenasa cuyo coenzima es el NAD⁺, encargado de coger dicho hidrógeno. Se produce la incorporación de un resto fosfato a partir de fosfato inorgánico (P_i). Así se forman, a partir de las dos moléculas de gliceraldehido 3-P, dos moléculas de ácido 1,3 difosfoglicérico.
2. Luego, por medio de una fosfoglicerato-quinasa, se transfiere un resto fosfato de cada molécula de ácido 1,3 difosfoglicérico a una molécula de ADP, por lo que se forman así dos ATP y dos moléculas de ácido 3 fosfoglicérico. Es una fosforilación a nivel de sustrato, es decir, utiliza la energía contenida en los enlaces que unían los restos fosfato al ácido fosfoglicérico. De esta forma se recuperan los dos ATP perdidos al inicio de la glicólisis.
3. Seguidamente, las dos moléculas de ácido 3 fosfoglicérico, por mediación de una isomerasa, pasan a ser dos moléculas de ácido 2 fosfoglicérico. Éstas, a su vez, se convierten en dos moléculas de ácido 2 fosfoenolpirúvico por una enzima enolasa que hace perder agua a dicha molécula.
4. Por último, una fosfopiruvato-quinasa, en presencia de iones Mg⁺² y Mn⁺², cataliza la transferencia de un resto fosfato de cada molécula de ácido 2 fosfoenolpirúvico a sendas moléculas de ADP, por lo que se obtienen dos nuevos ATP por fosforilación a nivel de sustrato. Las dos moléculas de ácido 2 fosfoenolpirúvico quedan convertidas así en dos moléculas de ácido pirúvico.

Ciclo de Krebs

Localización celular

El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial de las células eucariotas.

Balance energético

Por cada molécula de glucosa que entra en la glucólisis y posteriormente en el ciclo de Krebs, se producen:

• 2 ATP (glucólisis)
• 2 ATP (ciclo de Krebs)
• 10 NADH + H⁺ (2 glucólisis, 8 ciclo de Krebs)
• 2 FADH₂ (ciclo de Krebs)

Los NADH y FADH₂ generados en el ciclo de Krebs y la glucólisis se utilizan en la cadena de transporte de electrones para producir ATP mediante la fosforilación oxidativa.

Conexión con la glucólisis y otras vías

El ciclo de Krebs es una vía metabólica central que conecta la glucólisis con la cadena de transporte de electrones. El ácido pirúvico producido en la glucólisis se convierte en acetil-CoA, que entra en el ciclo de Krebs.

Además de la glucólisis, el ciclo de Krebs también está conectado con otras vías metabólicas, como la degradación de ácidos grasos y aminoácidos.

Fases del ciclo de Krebs

Paso 1

El ácido oxalacético (ácido 2 oxo butanodioico) es el aceptor del grupo acetilo del acetil-CoA al ciclo, por mediación de una enzima condensante (citrato sintetasa) que, además de liberar el SH-CoA, incorpora también una primera molécula de agua para transformar el oxalacético de 4 carbonos a ácido cítrico de 6 carbonos (3-hidroxi, 3-carboxi, pentanodioico).

Paso 2

El ácido cítrico es pasado por una isomerasa a ácido isocítrico (4-hidroxi, 3-carboxi, pentanodioico), por cambio del grupo alcohol al cuarto carbono.

Paso 3

El ácido isocítrico descarboxila su grupo ácido central por mediación de una descarboxilasa al tiempo que se produce una reducción del coenzima NAD⁺ que pasa a NADH + H⁺ formándose el ácido alfa-cetoglutárico (ácido 2 oxo pentanodioico); el carbono alfa es el penúltimo. Este compuesto tiene ahora 5 carbonos.

Paso 4

El ácido alfacetoglutárico, por mediación de una descarboxilasa, descarboxila ahora el grupo ácido que está unido a su carbono alfa mientras el coenzima A se une a la molécula. El coenzima NAD⁺ se reduce cogiendo el hidrógeno del grupo ácido en posición alfa y el hidrógeno del grupo sulfidrilo del coenzima A, por lo que pasa a NADH + H⁺. Se forma así el succinil-CoA que tiene 4 carbonos principales unidos al CoA.

Paso 5

El succinil-CoA libera el SH-CoA por mediación de otro enzima, liberándose suficiente energía como para que tenga lugar una fosforilación a nivel de sustrato y se forme ATP. (el proceso es más complicado, en realidad se fosforila el GDP y se transfiere la energía del GTP al ADP que pasa así a ATP). Se incorpora por tanto una segunda molécula de agua al ciclo en forma de 2 hidrógenos y 1 oxígeno procedentes de esta fosforilación para restaurar el grupo -SH y para formar un grupo ácido en posición alfa. El succinil-CoA se convierte así en ácido succínico (butanodioico).

Paso 6

El ácido succínico (butanodioico), por mediación de una deshidrogenasa que tiene por coenzima el FAD, pasa a ácido fumárico (2 butenodioico), por pérdida de dos hidrógenos que pasan al FAD que se reduce a FADH₂.

Paso 7

El ácido fumárico (2 butenodioico), por mediación de un enzima, es hidratado, se incorpora una tercera molécula de agua por lo que desaparece el doble enlace y se forma un grupo alcohol en uno de sus carbonos centrales. Es transformado así en ácido málico (ácido hidroxibutanodioico).

Paso 8

.-El ácido málico (ácido hidroxibutanodioico) es deshidrogenado por una deshidrogenasa  que utiliza por coenzima el NAD+ que coge dos hidrógenos y pasa a NADH + H+ . El ácido málico es convertido así en ÁCIDO OXALACÉTICO (ácido 2 oxo butanodioico), repitiéndose de nuevo el ciclo de Krebs, al ser éste un nuevo aceptor de otro grupo acetilo que se incorpora al ciclo procedente del acetil-CoA.