Ciclul Krebs este un set complex de reacții biochimice ce au loc în mitocondria celulei, iar figura îl desenează ca un inel de compuși, fiecare cu formula lui de structură și, în afară de succinil CoA, cu numărul de atomi de carbon trecut în paranteză. Se citește în sensul acelor de ceasornic, pornind din stânga sus, de unde intră acetil-CoA. Cifrele încercuite de la 1 la 9 numerotează reacțiile, iar substanțele de pe săgețile curbe din interiorul și din exteriorul inelului sunt cele care intră sau ies la fiecare pas. Ciclul mai este numit și ciclul acidului citric sau ciclul acizilor tricarboxilici (CAT).

Intrarea în ciclu

Acetil-CoA ($C_2$), desenată pe fondul portocaliu din stânga sus, se unește cu un acid cu 4 atomi de carbon, numit acid oxaloacetic, și rezultă un acid cu 6 atomi de carbon, numit acidul citric. Aceasta este reacția 1, în care intră și o moleculă de $\ce{H2O}$, iar coenzima A se desprinde și pleacă sub forma HS-CoA.

Traseul acizilor

Acidul citric suferă o serie de transformări catalizate enzimatic, care implică numeroase reacții chimice produse sub acțiunea enzimelor:

• Acidul citric ($C_6$) trece în acidul cis-aconitic ($C_6$) în reacția 2, cu pierderea unei molecule de apă.
• Acidul cis-aconitic devine acidul izocitric ($C_6$) în reacția 3, prin adăugarea unei molecule de apă.
• Acidul izocitric devine acidul α cetoglutaric ($C_5$) în reacția 4, pierzând un atom de carbon sub formă de $\ce{CO2}$.
• Acidul α cetoglutaric trece în succinil CoA în reacția 5, cu încă o moleculă de $\ce{CO2}$ eliberată și cu o moleculă de CoA acceptată.
• Succinil CoA devine acidul succinic ($C_4$) în reacția 6, cu eliberarea coenzimei A.
• Acidul succinic trece în acidul fumaric ($C_4$) în reacția 7, apoi în acidul malic ($C_4$) în reacția 8, cu adăugarea unei molecule de apă.
• Acidul malic devine din nou acid oxaloacetic ($C_4$) în reacția 9, și inelul se închide.

Ce se recoltează pe parcurs

În multe din etapele ciclului se eliberează electroni cu nivel energetic ridicat către moleculele de $\ce{NAD+}$. Acestea primesc, de asemenea, și protoni și devin molecule de NADH: în desen, cele trei ovale portocalii cu NADH apar la reacțiile 4, 5 și 9. În reacția 7, FAD servește ca acceptor de electroni și acceptă doi atomi de hidrogen, devenind $\ce{FADH2}$. În reacția 6 se eliberează suficientă energie pentru a sintetiza o moleculă de ATP, prin bucla în care GDP devine GTP, iar apoi ADP devine ATP.

Bilanțul și soarta produșilor

Pentru că din cele două molecule de acid piruvic rezultă două molecule de acetil-CoA, care intră fiecare în câte un ciclu Krebs, în acest stadiu al respirației celulare rezultă două molecule de ATP formate dintr-o moleculă de glucoză. În cele două cicluri se formează șase molecule de NADH și două molecule de $\ce{FADH2}$, care vor fi acum utilizate în sistemul transportor de electroni (Figura 19.6). Cele două molecule de $\ce{CO2}$ ale unui ciclu, împreună cu cea formată la sinteza acetil-CoA (Figura 19.4), reprezintă carbonul din acidul piruvic rezultat din glicoliză și, la origine, din glucoză. Moleculele de $\ce{CO2}$ difuzează în afara celulei și în cele din urmă sunt îndepărtate din organism prin plămâni în timpul expirației. Acidul oxaloacetic format la sfârșit este identic cu cel care inițiază ciclul și este gata să accepte o nouă moleculă de acetil-CoA.