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El ciclo del ácido cítrico:
el catabolismo de la acetil-CoA
David A. Bender, PhD
IMPORTANCIA BIOMÉDICA
El ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs, ciclo del ácido tricarboxílico) es una secuencia de reacciones en las mitocondrias que oxidan
la porción acetilo de la acetil-CoA, y reducen coenzimas que se
reoxidan por medio de la cadena de transporte de electrones, enlazada a laformación de ATP.
El ciclo del ácido cítrico es la vía común final para la oxidación de carbohidratos, lípidos y proteínas porque la glucosa,
los ácidos grasos y casi todos los aminoácidos se metabolizan
hacia acetil-CoA o intermediarios del ciclo. También tiene una
función fundamental en la gluconeogénesis, lipogénesis e interconversión de aminoácidos. Muchos de estos procesos ocurren
en casitodos los tejidos, pero el hígado es el único tejido en el
cual todos suceden en un grado significativo. En consecuencia, hay profundas repercusiones cuando, por ejemplo, grandes
números de células hepáticas quedan dañadas, como en la hepa­
titis aguda, o remplazadas por tejido conjuntivo (como en la ci­
rrosis). Los pocos defectos genéticos de las enzimas del ciclo del
ácido cítrico que sehan informado se relacionan con daño neurológico grave como resultado de alteración muy considerable
de la formación de ATP en el sistema nervioso central.

EL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
PROPORCIONA SUSTRATO
PARA LA CADENA RESPIRATORIA
El ciclo empieza con la reacción entre la porción acetilo de la acetil-CoA y el ácido dicarboxílico de cuatro carbonos oxaloacetato,
lo que forma un ácidotricarboxílico de seis carbonos, el citrato. En
las reacciones subsiguientes, se liberan dos moléculas de CO2, y se
regenera el oxaloacetato (fig. 17-1). Sólo se requiere una pequeña
cantidad de oxaloacetato para la oxidación de una gran cantidad
de acetil-CoA; puede considerarse que desempeña una función
catalítica.
El ciclo del ácido cítrico es una parte integral del proceso
mediante el cual sepone a disposición gran parte de la energía
libre liberada en el transcurso de la oxidación de combustibles.
Durante la oxidación de acetil-CoA, las coenzimas se reducen
y después se reoxidan en la cadena respiratoria, enlazadas a la
formación de ATP (fosforilación oxidativa, fig. 17-2; cap. 13).
Este proceso es aerobio; requiere oxígeno como el oxidante final de las coenzimas reducidas. Lasenzimas del ciclo del ácido
cítrico están ubicadas en la matriz mitocondrial, libres o fijas a

A

P

í

t

u

l

o

la membrana mitocondrial interna y la membrana de las crestas, donde también se encuentran las enzimas y coenzimas de la
cadena respiratoria (cap. 13).

LAS REACCIONES DEL CICLO DEL ÁCIDO
CÍTRICO LIBERAN EQUIVALENTES
REDUCTORES Y CO2
La reacción inicial entrela acetil-CoA y el oxaloacetato para formar
citrato está catalizada por la citrato sintasa, que forma un enlace de
carbono-carbono entre el carbono metilo de la acetil-CoA y el carbono carbonilo del oxaloacetato (fig. 17-3). El enlace tioéster de la
citril-CoA resultante se hidroliza, lo que libera citrato y CoASH,
una reacción exotérmica.
La enzima aconitasa (aconitato hidratasa) isomerizael citrato hacia isocitrato; la reacción ocurre en dos pasos: deshidratación hacia cis-aconitato, y rehidratación hacia isocitrato. Aun
cuando el citrato es una molécula simétrica, con la aconitasa
reacciona de manera asimétrica, de modo que los dos átomos
de carbono que se pierden en reacciones subsiguientes del ciclo
no son los que se añadieron provenientes de la acetil-CoA. Tal
conductaasimétrica depende de canalización: transferencia del
producto de la citrato sintasa de manera directa hacia el sitio
activo de la aconitasa, sin entrar en solución libre. Esto proporciona integración de la actividad del ciclo del ácido cítrico y el
suministro de citrato en el citosol como una fuente de acetilCoA para la síntesis de ácido graso. El veneno fluoroacetato es
tóxico porque la...