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El Ciclo del Ácido Cítrico (Ciclo de Krebs) - Coggle Diagram
El Ciclo del Ácido Cítrico (Ciclo de Krebs)
Definición e Importancia Biomédica
Definición: Secuencia de reacciones en la mitocondria que oxida el residuo acetilo de la acetil-CoA a CO
Vía Final Común: Es la ruta donde converge el catabolismo de carbohidratos (glucosa), lípidos (ácidos grasos) y proteínas (aminoácidos).
Naturaleza Anfibólica: Funciona tanto en procesos catabólicos (oxidación) como anabólicos (síntesis de glucosa, ácidos grasos y aminoácidos).
Localización: Ocurre en la matriz mitocondrial, ya sea de forma libre o unida a la membrana interna.
Reacciones y Enzimas del Ciclo
Balance Energético (Por cada Acetil-CoA)
Equivalentes Reductores: 3 NADH y 1 FADH2.
Producción de ATP (Fosforilación Oxidativa):
3 NADH → ~7.5 ATP (2.5 por cada uno).
1 FADH2 → ~1.5 ATP.
Fosforilación a Nivel de Sustrato: 1 ATP o GTP.
Total: 10 ATP por ciclo
Funciones en el Anabolismo (Rutas de Salida)
Gluconeogénesis: El oxaloacetato se retira para formar glucosa vía fosfoenolpiruvato carboxicinasa.
Síntesis de Ácidos Grasos: El citrato se transporta al citosol y la citrato liasa libera acetil-CoA.
Síntesis de Aminoácidos:
α-cetoglutarato → Glutamato.
Oxaloacetato → Aspartato
Reacciones Anapleróticas (Reposición de Intermediarios)
Son necesarias para que el ciclo no se detenga cuando se retiran intermediarios.
Piruvato carboxilasa: Convierte piruvato en oxaloacetato (requiere Biotina y ATP).
Aminoácidos: Muchos esqueletos de carbono entran como α-cetoglutarato, succinil-CoA o fumarato.
Regulación y Vitaminas
Regulación Principal
Depende de la disponibilidad de cofactores oxidados (NAD+) y el control respiratorio (relación ATP/ADP).
Activadores: Ca2+ (en músculo) y ADP.
Inhibidores: ATP, NADH y acumulación de productos (acil-CoA grasa, oxaloacetato).
Vitaminas Esenciales (Complejo B)
Riboflavina: En forma de FAD (Succinato deshidrogenasa)
Niacina: En forma de NAD (Isocitrato, α-cetoglutarato y malato deshidrogenasas).
Tiamina: Como difosfato de tiamina (α-cetoglutarato deshidrogenasa).
Ácido pantoténico: Como parte de la Coenzima A (Acetil-CoA y Succinil-CoA)
Aspectos Clínicos
Defectos Genéticos: Causan daño neurológico grave por baja formación de ATP en el cerebro.
Hiperamonemia: El exceso de amoníaco agota el α-cetoglutarato (para formar glutamato) e inhibe la α-cetoglutarato deshidrogenasa, causando coma y pérdida de conciencia.
Inhibidores Químicos:
Fluoroacetato: Forma fluorocitrato e inhibe la aconitasa.
Arsenito: Inhibe la α-cetoglutarato deshidrogenasa.
Malonato: Inhibe competitivamente a la succinato deshidrogenasa.
Enzimas y Mecanismos
Aconitasa y Canalización: Aunque el citrato es una molécula simétrica, la aconitasa reacciona con él de forma asimétrica. Esto se debe a la transferencia de canalización (el producto de la citrato sintasa pasa directamente al sitio activo de la aconitasa sin disolverse en la solución libre).
Coenzimas de la α-cetoglutarato deshidrogenasa: Este complejo multienzimático requiere específicamente tiamina difosfato, lipoato, NAD+, FAD y CoA.
Succinato deshidrogenasa: A diferencia de las otras, esta enzima contiene proteína de hierro-azufre (Fe-S) y reduce directamente la ubiquinona en la cadena de transporte de electrones.
Isocitrato deshidrogenasa: Existen tres isoenzimas; una usa NAD+ (solo en mitocondrias) y las otras dos usan NADP+(mitocondrias y citosol)
Interconversión Específica de Aminoácidos
Piruvato: Alanina, cisteína, glicina, hidroxiprolina, serina, treonina y triptófano.
α-cetoglutarato: Arginina, histidina, glutamina y prolina.
Succinil-CoA: Isoleucina, metionina y valina.
Fumarato: Tirosina y fenilalanina.
Oxaloacetato: Aspartato (por transaminación directa).