Ciclo de Krebs: Regulación y Vías Metabólicas Convergentes

Regulación del Ciclo de Krebs

Muchas de las enzimas del ciclo de Krebs son reguladas por retroalimentación negativa, mediante la unión alostérica del ATP, que es un producto de la vía y un indicador del nivel energético de la célula. Entre estas enzimas, se incluye el complejo de la piruvato deshidrogenasa que sintetiza el acetil-CoA necesario para la primera reacción del ciclo a partir de piruvato, procedente de la glucólisis o del catabolismo de aminoácidos. También las enzimas citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa, que catalizan las tres primeras reacciones del ciclo de Krebs, son inhibidas por altas concentraciones de ATP. Esta regulación frena este ciclo degradativo cuando el nivel energético de la célula es bueno.

Algunas enzimas son también reguladas negativamente cuando el nivel de poder reductor de la célula es elevado. El mecanismo que se realiza es una inhibición competitiva por producto (por NADH) de las enzimas que emplean NAD⁺ como sustrato. Así se regulan, entre otros, los complejos piruvato deshidrogenasa y citrato sintasa.

Principales Vías que Convergen en el Ciclo de Krebs

El Ciclo de Krebs es una vía metabólica central en la que convergen otras, tanto anabólicas como catabólicas. Ingresan al ciclo por diferentes metabolitos:

• Acetil-CoA:
  • Glucólisis
  • Oxidación de ácidos grasos
• Malato:
  • Gluconeogénesis
• Oxalacetato:
  • Oxidación y biosíntesis de aminoácidos
• Fumarato:
  • Degradación de ácido aspártico, fenilalanina y tirosina
• Succinil-CoA
  • Biosíntesis de porfirina
  • Degradación de valina, isoleucina y metionina
  • Oxidación de ácidos grasos
• Alfa-cetoglutarato
  • Oxidación y biosíntesis de aminoácidos
• Citrato
  • Biosíntesis de ácidos grasos y colesterol
• NADH y FADH
  • Fosforilación oxidativa y cadena de transporte electrónico

Reacciones del Ciclo de Krebs

1. Citrato
   1. Aconitasa
   2. Deshidratación
   3. H₂O
2. cis-Aconitato
   1. Aconitasa
   2. Hidratación
   3. H₂O
3. Isocitrato
   1. Isocitrato deshidrogenasa
   2. Oxidación
   3. NAD⁺
   4. NADH + H⁺
4. Oxalosuccinato
   1. Isocitrato deshidrogenasa
   2. Descarboxilación
5. α-cetoglutarato
   1. α-cetoglutarato deshidrogenasa
   2. Descarboxilación oxidativa
   3. NAD⁺ + CoA-SH
   4. NADH + H⁺ + CO₂
6. Succinil-CoA
   1. Tioquinasa
   2. Hidrólisis
   3. GDP + Pi
   4. GTP + CoA-SH
7. Succinato
   1. Succinato deshidrogenasa
   2. Oxidación
   3. FAD
   4. FADH₂
8. Fumarato
   1. Fumarato hidratasa
   2. Adición (H₂O)
   3. H₂O
9. L-Malato
   1. Malato deshidrogenasa
   2. Oxidación
   3. NAD⁺
   4. NADH + H⁺
10. Oxalacetato
    1. Citrato sintasa
    2. Condensación