9.1: Visión general del ciclo de TCA

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El ciclo de TCA (t ri c arboxílico a ciclo cid) también se denomina ciclo del ácido cítrico o, a veces, el ciclo de Krebs. Ocupa donde dejó la glicólisis, mejorando la eficiencia de la respiración extrayendo un poco más de energía para producir algo más de ATP.

Deberíamos comenzar por mirar un mapa del ciclo. Cuando lo dejamos, la glicólisis había llegado a su conclusión con la formación de piruvato, un compuesto de tres carbonos. El piruvato se convierte en acetil coenzima A, un metabolito importante involucrado en muchos procesos.

La acetil coenzima A es absorbida en el ciclo del ácido cítrico; se puede pensar en ella como el vínculo entre la glucólisis y el ciclo de TCA. El ciclo en sí se muestra a continuación. En este mapa, los compuestos que entran en el ciclo se muestran en rojo, los compuestos que se producen se muestran en azul, y las enzimas responsables de llevar a cabo los diversos pasos se muestran en verde.

Se puede ver que el ácido cítrico, o anión citrato, es el primer producto formado una vez que la acetil coenzima A entra en el ciclo. Podemos pensar en el oxaloacetato como un portador que recoge el grupo acetilo de la acetilcoenzima A, hace algún trabajo y finalmente se regenera. En realidad, las cosas son un poco más complicadas, sin embargo.

Puede ser útil observar el ciclo de TCA de una manera ligeramente diferente. Podemos tomar el mismo mapa y alterarlo para que resalte los cambios en la molécula en cada etapa del ciclo. En este mapa, cada paso está codificado por colores para que puedas seguir hacia dónde van las cosas durante ese paso. Por ejemplo, la acetil coenzima A se marca en azul a medida que entra en el ciclo; su destino dentro de la molécula de citrato se muestra en rojo. En el segundo paso, hay un grupo hidroxilo que se desplaza de una posición a otra. Podemos ver donde empieza en azul y donde termina en rojo.

Mirar el ciclo de esta manera puede ayudarnos a realizar un seguimiento de los cambios en cada etapa del ciclo. Eso puede ser útil ya que tratamos de analizar cómo ocurre cada paso.

También puede ser útil marcar cada átomo de carbono en esas dos moléculas iniciales, acetil coenzima A y oxaloacetato. Cuando hacemos eso, tenemos una idea de algunos cambios generales que ocurren a lo largo del ciclo. Específicamente, hay un par de moléculas de dióxido de carbono evolucionadas en el camino. El oxaloacetato recoge un grupo acetilo, creciendo de un compuesto de cuatro carbonos a un compuesto de seis carbonos. Posteriormente pierde primero un carbono y luego un segundo, convirtiéndose finalmente en oxaloacetato nuevamente.

¿De dónde vienen estos carbonos? Si sigues el ciclo cuidadosamente, verás que en realidad provienen de dos de los carbonos de la molécula de oxaloacetato original: un carbono de cada extremo de la cadena. Si bien el ciclo de TCA al principio parece implicar la conversión del grupo acetilo en dos moléculas de dióxido de carbono —idea que parece consistente con la oxidación de la glucosa a dióxido de carbono en la respiración— aquí sucede algo más sutil. El grupo acetilo finalmente se oxida a dióxido de carbono, pero primero debe incorporarse a la molécula de oxaloacetato y enviarse a través del ciclo de TCA un par de veces.

En las secciones siguientes, analizaremos más de cerca las relaciones entre los compuestos en el ciclo antes de examinar los mecanismos de las reacciones catalizadas por enzimas.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

Si la conversión de oxaloacetato a citrato es el Paso 1 del ciclo de TCA, ¿qué pasos resultan en la pérdida de dióxido de carbono?

Contestar: Etapas 3 y 4 (isocitrato a alfa-cetoglutarato y alfa-cetoglutarato a succinilcoenzima A).

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

La glucólisis y el ciclo de TCA son importantes procesos metabólicos centrales para el uso de energía por parte de la célula. Si la conversión de oxaloacetato a citrato es el Paso 1 del ciclo de TCA, ¿qué paso está involucrado en la producción de ATP?

Contestar: Paso 5 (coenzima succinilo A a succinato).

Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

Además de ser cofactores útiles para una serie de procesos, NADH y FADH ₂ se emplean en otro proceso metabólico, la fosforilación oxidativa, para producir ATP adicional. Si la conversión de oxaloacetato a citrato es el Paso 1 del ciclo de TCA, ¿qué pasos están involucrados en la producción de NADH y FADH ₂?

Contestar: Etapas 3 (isocitrato a alfa-cetoglutarato; NADH), 4 (alfa-cetoglutarato a succinilcoenzima A; NADH), 6 (succinato a malato; FADH ₂) y 8 (malato a oxaloacetato; NADH).