Bioquímica/Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos
El ciclo del ácido cítrico, también conocido como ciclo del ácido tricarboxílico (TCA), es una vía metabólica donde se produce la oxidación de azúcares, grasas y proteínas. Los componentes del ciclo se localizan en la matriz mitocondrial, en organismos eucariotas. Pero es importante saber que los eucariotas incluyen isoenzimas citoplasmáticas de las enzimas del ciclo del ácido cítrico, en el citoplasma. Para los procariotas, los elementos del ácido cítrico deben estar presentes en el citoplasma.
El piruvato, obtenido por glucólisis y otras funciones metabólicas, no puede ingresar directamente al ciclo del ácido cítrico. El piruvato se convierte en acetil-CoA mediante la ayuda del complejo de piruvato deshidrogenasa de forma irreversible. Al final de esta reacción, el piruvato en el citosol se degrada y se libera acetil CoA recién formado en las mitocondrias. Entonces, la acetil CoA puede encontrarse con las enzimas del ácido cítrico, porque no hay barrera para prevenir este evento.
La primera reacción del ciclo del ácido cítrico es la síntesis de citrato con la condensación de acetil CoA y oxalacetato. El primer paso tiene un valor delta G muy negativo, que es el del signo que nos muestra que este paso es irreversible.
La segunda reacción utiliza citrato como sustrato y produce isocitrato. Sin embargo, la enzima que cataliza la reacción realiza su trabajo en dos pasos. Al principio se usa citrato y se forma cisaconitato. Como paso adicional se utiliza cis-acotinasa para producir isocitrato. Esto explica dónde se origina el nombre de la enzima. Aquí, ΔG es positivo, sin embargo, la reacción sigue yendo en la dirección de los productos, ¿cómo? La respuesta se basa en el principio de Le Chatelier. Según el principio de Le Chatelier, la reacción tiende a ir hacia el lado que está disminuyendo en cantidad. En este paso, el agotamiento del isocitrato a través de la acción de la isocitrato deshidrogenasa, que es el procesador del siguiente paso, lleva a la reacción al lado de los productos.
En el tercer paso, el isocitrato se convierte en alfa-cetoglutarato por medio de la isocitrato deshidrogenasa. La reacción tiene ΔG negativo, por lo que es irreversible.
El cuarto paso contiene la oxidación de alfa-cetoglutarato a succinil-CoA a través de la ayuda de la enzima, denominada alfa-cetoglutarato deshidrogenasa. El cuarto se conoce como último paso irreversible del ciclo de Krebs.
En la quinta reacción, se observa el paso de succinil-CoA a succinato. Este paso es reversible, sin embargo, procede del lado del producto debido al principio de Le Chatelier.
El sexto paso es catalizado por una enzima que es miembro del ciclo TCA y de la cadena de transporte de electrones (ETC). La enzima tiene dos nombres como Complejo II y succinato deshidrogenasa. Utiliza succinato y libera fumarasa.
En el séptimo paso, se observa la conversión de fumarato a malato. La reacción es reversible. Sin embargo, la enzima que se encuentra en este paso es altamente estereoespecífica y solo usa L-malato y transmaleato (fumarato) como sustrato.
El octavo paso es el último paso donde se produce la oxidación del malato a oxaloacetato.