Ciclo del Ácido Cítrico (Ciclo de Krebs)

El ciclo del ácido cítrico, también denominado ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos, es el centro mitocondrial principal del metabolismo oxidativo. Acepta el grupo acetilo de dos carbonos del acetil-CoA, lo oxida completamente a dióxido de carbono y, al hacerlo, reduce las coenzimas NAD+ y FAD que aportan electrones a la cadena respiratoria.

Definition

El ciclo del ácido cítrico es la vía mitocondrial cíclica de ocho reacciones en la que el grupo acetilo del acetil-CoA se condensa con el oxalacetato y se oxida a dos moléculas de CO2, regenerando oxalacetato mientras produce coenzimas reducidas (NADH y FADH2) y un fosfato de alta energía por vuelta.

Scope

Esta entrada abarca la secuencia cíclica de ocho pasos, desde la síntesis de citrato hasta la regeneración de oxalacetato, sus productos (coenzimas reducidas, GTP/ATP y CO2), su doble función tanto en la producción de energía como en la biosíntesis, y su regulación. Se aborda el ciclo como un tema metabólico en bioquímica, no como una guía clínica.

Core questions

• ¿Cómo se oxida el grupo acetilo del acetil-CoA a dióxido de carbono?
• ¿Cuáles son los productos que generan energía en una vuelta del ciclo?
• ¿Cómo se conecta el ciclo con la cadena de transporte de electrones?
• ¿Cómo cumple el ciclo funciones tanto catabólicas como biosintéticas?

Key concepts

• El acetil-CoA como molécula de entrada
• Condensación con oxalacetato para formar citrato
• Dos pasos de descarboxilación que liberan CO2
• Producción de NADH, FADH2 y GTP/ATP por vuelta
• Regeneración de oxalacetato (naturaleza cíclica)
• Función anfibólica en el catabolismo y la biosíntesis
• Reacciones anapleróticas que reponen los intermediarios

Mechanisms

Cada vuelta comienza cuando el grupo acetilo de dos carbonos del acetil-CoA se condensa con el oxalacetato de cuatro carbonos para formar citrato. Una serie de reacciones de isomerización, oxidación y descarboxilación libera entonces dos moléculas de CO2, reduce tres NAD+ a NADH y un FAD a FADH2, y produce una molécula de GTP o ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato, mientras regenera oxalacetato para que el ciclo pueda continuar. Las coenzimas reducidas transportan sus electrones a la cadena de transporte de electrones, donde finalmente se produce la mayor parte del ATP. Más allá de la oxidación, varios intermediarios del ciclo se desvían para la biosíntesis; las reacciones anapleróticas reponen estos intermediarios para que el ciclo siga funcionando, lo que le confiere un carácter anfibólico.

Clinical relevance

Dado que el ciclo se encuentra en la encrucijada del metabolismo de carbohidratos, grasas y aminoácidos, las alteraciones en sus enzimas o en el suministro de sus intermediarios pueden tener amplias consecuencias metabólicas, y las mutaciones en ciertas enzimas del ciclo se asocian con enfermedades. Esta entrada explica la bioquímica y no constituye una base para el diagnóstico o tratamiento individual.

History

Hans Krebs, basándose en observaciones previas sobre la oxidación de ácidos orgánicos en tejidos y en el trabajo de Albert Szent-Györgyi sobre catalizadores respiratorios, formuló la vía cíclica en 1937, demostrando que la oxidación de las unidades de acetilo procede a través de una secuencia autorregenerativa de ácidos tricarboxílicos y dicarboxílicos. El descubrimiento de la coenzima A por Fritz Lipmann aclaró posteriormente cómo los grupos acetilo entran en el ciclo, y la vía se convirtió en una piedra angular de la bioquímica metabólica.

Key figures

• Hans Krebs
• Albert Szent-Györgyi
• Fritz Lipmann

Seminal works

• krebs-1937

Frequently asked questions

¿Por qué se denomina ciclo al ciclo del ácido cítrico?

Porque su reacción final regenera el oxalacetato, la molécula que inicia la secuencia; la vía regresa a su punto de partida con cada vuelta, por lo que un pequeño conjunto de intermediarios puede procesar muchos grupos acetilo.

¿Produce el ciclo del ácido cítrico directamente la mayor parte del ATP de la célula?

No. Cada vuelta produce directamente solo una molécula de GTP o ATP; la principal contribución energética del ciclo son las coenzimas reducidas NADH y FADH2, que impulsan la mayor parte de la producción de ATP en la cadena de transporte de electrones.