Pasos del ciclo del ácido cítrico
Paso 1. El primer paso es una etapa de condensación, que combina el grupo acetilo de dos carbonos (del acetil CoA) con una molécula de oxaloacetato de cuatro carbonos para formar una molécula de citrato de seis carbonos. El CoA se une a un grupo sulfhidrilo (-SH) y se aleja para combinarse finalmente con otro grupo acetilo. Este paso es irreversible porque es altamente exergónico. La velocidad de esta reacción está controlada por la retroalimentación negativa y la cantidad de ATP disponible. Si los niveles de ATP aumentan, la velocidad de esta reacción disminuye. Si el ATP es escaso, la velocidad aumenta.
Paso 2. El citrato pierde una molécula de agua y gana otra a medida que el citrato se convierte en su isómero, el isocitrato.
Pasos 3 y 4. En el tercer paso, el isocitrato se oxida, produciendo una molécula de cinco carbonos, α-cetoglutarato, junto con una molécula de CO2 y dos electrones, que reducen el NAD+ a NADH. Este paso también está regulado por la retroalimentación negativa del ATP y el NADH y por un efecto positivo del ADP. Los pasos tres y cuatro son pasos de oxidación y descarboxilación, que liberan electrones que reducen el NAD+ a NADH y liberan grupos carboxilo que forman moléculas de CO2. El α-cetoglutarato es el producto del paso tres, y un grupo succinilo es el producto del paso cuatro. La CoA se une al grupo succinilo para formar succinil CoA. La enzima que cataliza el paso cuatro está regulada por la inhibición de retroalimentación de ATP, succinil CoA y NADH.
Paso 5. Un grupo fosfato es sustituido por la coenzima A, y se forma un enlace de alta energía. Esta energía se utiliza en la fosforilación a nivel de sustrato (durante la conversión del grupo succinilo en succinato) para formar trifosfato de guanina (GTP) o ATP. Existen dos formas de la enzima, llamadas isoenzimas, para este paso, dependiendo del tipo de tejido animal en el que se encuentren. Una forma se encuentra en los tejidos que utilizan grandes cantidades de ATP, como el corazón y el músculo esquelético. Esta forma produce ATP. La segunda forma de la enzima se encuentra en los tejidos que tienen un gran número de vías anabólicas, como el hígado. Esta forma produce GTP. El GTP es energéticamente equivalente al ATP; sin embargo, su uso es más restringido. En particular, la síntesis de proteínas utiliza principalmente GTP.
Paso 6. El paso 6 es un proceso de deshidratación que convierte el succinato en fumarato. Se transfieren dos átomos de hidrógeno al FAD, produciendo FADH2. La energía contenida en los electrones de estos átomos es insuficiente para reducir el NAD+ pero adecuada para reducir el FAD. A diferencia del NADH, este portador permanece unido a la enzima y transfiere los electrones a la cadena de transporte de electrones directamente. Este proceso es posible gracias a la localización de la enzima que cataliza este paso dentro de la membrana interna de la mitocondria.
Paso 7. Durante el séptimo paso se añade agua al fumarato y se produce malato. El último paso del ciclo del ácido cítrico regenera el oxaloacetato mediante la oxidación del malato. Se produce otra molécula de NADH.