El ciclo del Ácido Cítrico

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Las células consumen O2 y producen CO2, procesos conocidos como Respiración Celular. Consta de tres fases fundamentales. En la primera, las moléculas de combustible orgánico (glucosa, ácidos grasos y algunos aminoácidos) se oxidan para dar lugar a fragmentos de dosátomos de carbono en forma del grupo acetilo del acetil-coenzima A (acetil-CoA). En la segunda fase, los grupos acetilo se incorporan al ciclo del ácido cítrico, donde son oxidados enzimáticamente hasta CO2. La energía libre liberada en esta oxidación se conserva en los transportadores de electrones reducidos, NAHD y FADH2. Estas coenzimas reducidas son a su vez oxidados, liberando protones (H+) yelectrones. Los electrones son transferidos a lo largo de una cadena de moléculas trasportadoras al O2, el aceptor electrónico final.
Producción de Acetil-CoA (acetato activado)
Antes de entrar en el ciclo del Ácido Cítrico, los esqueletos carbonados de azúcares y ácidos grasos deben ser degradados al grupo acetilo del acetil-CoA, la forma en que el ciclo del ácido cítrico acepta la mayor parte delcombustible aportado. El piruvato, se oxida para dar lugar a acetil-CoA y CO2 a consecuencia de la acción de tres enzimas con múltiples copias de cada uno de ellos, el complejo de la piruvato deshidrogenasa (PDH), localizado en las mitocondrias en organismos eucarióticos y en el citosol en las bacterias.
En el mecanismo de reacción participan cinco cofactores, cuatro de ellos derivados devitaminas. El complejo de la PDH es el prototipo de otros dos importantes complejos enzimáticos: la α-cetoglutarato deshidrogenasa del ciclo del ácido cítrico y la α-cetoácido de cadena ramificada deshidrogenasa de las rutas oxidativas de diversos aminoácidos.
El piruvato se oxida a Acetil-Coa y CO2.
La reacción global catalizada por el complejo de la piruvato deshidrogenasa es una descarboxilaciónoxidativa, oxidación irreversible, el piruvato pierde un grupo carboxilo en forma de molécula de CO2 y los dos carbonos restantes se transforman en el grupo acetilo del Acetil-CoA. El NADH formado en esta reacción libera un ion hidruro (:H+) a la cadena respiratoria, que transporta los dos electrones hasta el oxígeno o, en los microorganismos anaeróbicos, hasta un aceptor de electrones alternativotal como el nitrato o el sulfato.
La deshidrogenación y descarboxilación combinadas del piruvato para formar el grupo acetilo del acetil-CoA, requiere la acción de tres enzimas, así como 5 coenzimas. TTP (tiamina pirofosfato); FAD (flavina adenina dinucleótido); Coenzima A; NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) y Lipoato.

El coenzima A contiene un grupo tiol reactivo (-SH) que tiene papelcomo transportador de grupos acilo en diversas reacciones metabólicas. Los grupos acilo se unen covalentemente al grupo tiol, formando tioésteres.
El quinto cofactor del complejo de la PDH, el lipoato tiene dos grupos tiol que pueden experimentar una oxidación reversible hasta formar un enlace disulfuro (-S-S), similar al que se produce entre dos residuos Cys en proteínas. El lipoato puede actuar ala ve como transportador de electrones (hidrogeno) y de acilos.
El complejo de la PDH está formado por: piruvato deshidrogenasa (E1), dihidrolipoil transacetilasa (E2) y dihidrolipoil deshidrogenasa (E3).

E1 cataliza en primer lugar la descarboxilación por el piruvato, produciendo hidroxietil-TPP y a continuación la oxidación del grupo hidoxietilo a grupo acetilo. Los electrones de estaoxidación reducen el disulfuro del lipoato unido a E2 y se transfiere el grupo acetilo en forma de enlace tioéster con un grupo (-SH) del lipoato reducido. E2 cataliza la transferencia del grupo acetilo al coenzima A formando acetil-CoA. E3 castalia la regeneración de la forma disulfuro (oxidada) del lipoato los electrones pasan primero al FAD y a continuación al NAD+.
Reacciones del Ciclo del...