Isocitrato

Qué es el isocitrato

Químicamente, el isocitrato es un ácido tricarboxílico, es decir, una molécula con tres grupos ácido carboxílico. En el organismo circula en su forma disociada, como anión, motivo por el que se habla indistintamente de ácido isocítrico o de isocitrato. Su papel biológico se concentra en el interior de la mitocondria, donde ocupa un eslabón del ciclo que las células emplean para extraer energía de los nutrientes.

El nombre lo dice casi todo. El prefijo iso-, del griego ἴσος (ísos), igual, señala que se trata de un isómero del citrato: una molécula con idéntica fórmula (la misma cantidad de carbonos, hidrógenos y oxígenos) pero con los grupos funcionales colocados en posiciones distintas. Esa diferencia de colocación, en apariencia menor, cambia por completo lo que la molécula puede hacer.

Un isómero del citrato y por qué el cambio importa

En el citrato hay un inconveniente químico: uno de sus grupos alcohol es de tipo terciario, y los alcoholes terciarios se oxidan mal. La célula no puede seguir extrayendo electrones de una molécula que se resiste a ceder los suyos. La solución es un reordenamiento interno que reubica ese grupo hidroxilo en una posición vecina, convirtiéndolo en un alcohol secundario, mucho más fácil de oxidar. El resultado de ese reordenamiento es el isocitrato.

La reacción la cataliza la enzima aconitasa, que primero elimina una molécula de agua del citrato y forma un compuesto intermedio, el cis-aconitato, y a continuación vuelve a añadir el agua, pero en la orientación contraria. Según cómo se recoloque, se obtiene de nuevo citrato o se obtiene isocitrato. En condiciones normales el paso está próximo al equilibrio, y es el consumo continuo de isocitrato en la etapa siguiente lo que empuja la reacción hacia delante.

El isocitrato en el ciclo del ácido cítrico

Dentro del ciclo, el isocitrato es la puerta de la primera reacción que rinde energía aprovechable. La enzima isocitrato deshidrogenasa lo somete a una descarboxilación oxidativa: le arranca electrones y, a la vez, le retira un átomo de carbono en forma de dióxido de carbono. De esa reacción salen tres productos, el alfa-cetoglutarato, una molécula de CO2 y la primera coenzima reducida del ciclo, que transporta los electrones hacia la cadena respiratoria.

La posición del isocitrato en la secuencia no es indiferente. Al liberarse gas, la reacción se vuelve prácticamente irreversible, y esa irreversibilidad la convierte en uno de los puntos donde la célula regula la marcha de todo el ciclo. El alfa-cetoglutarato que se forma, además, no siempre continúa la vuelta: puede desviarse a la síntesis del aminoácido glutamato, de modo que el isocitrato alimenta tanto la obtención de energía como la construcción de otras moléculas.

La bifurcación hacia el ciclo del glioxilato

En las plantas, en muchos hongos y en numerosas bacterias, el isocitrato es también un cruce de caminos. Estos organismos disponen de una ruta alternativa, el ciclo del glioxilato, que se ramifica precisamente en este punto y les permite fabricar azúcares a partir de grasas, algo que las células humanas no saben hacer. El isocitrato queda así en la frontera entre la degradación y la síntesis. En el ser humano ese desvío no existe, y la molécula sigue su camino hacia el alfa-cetoglutarato.

Preguntas frecuentes

¿Isocitrato y citrato son la misma sustancia?

No. Son isómeros: comparten fórmula molecular, pero tienen los grupos funcionales en posiciones distintas. Esa diferencia hace que el isocitrato se oxide con facilidad y el citrato no, lo que explica por qué la célula convierte uno en otro.

¿Qué significa el prefijo iso-?

Procede del griego ísos, igual. Aplicado a la química, indica que dos moléculas son isómeras, es decir, iguales en composición pero diferentes en estructura. El isocitrato es el isómero del ácido cítrico.

¿Qué se obtiene del isocitrato en el ciclo?

Al oxidarse se transforma en alfa-cetoglutarato, con liberación de una molécula de dióxido de carbono y la producción de la primera coenzima reducida del ciclo. Es la reacción que abre la fase del ciclo en la que se recoge energía.

¿El isocitrato interviene en alguna otra ruta?

Sí, en el ciclo del glioxilato de plantas, hongos y bacterias, del que es punto de partida. En el metabolismo humano, en cambio, su destino habitual es la conversión en alfa-cetoglutarato dentro del ciclo del ácido cítrico.

Referencias

1. Haddad A, Mohiuddin SS. Physiology, Krebs Cycle. StatPearls, National Center for Biotechnology Information. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK556032/
2. Rye C, et al. Biochemistry, Citric Acid Cycle. StatPearls, National Center for Biotechnology Information. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK541072/
3. Ahern K, Rajagopal I. Citric Acid Cycle. Biochemistry Free and Easy, LibreTexts. LibreTexts: ciclo del ácido cítrico
4. Introduction to Biochemistry. The Citric Acid Cycle (isomerización del citrato por aconitasa). eCampusOntario Pressbooks. Introduction to Biochemistry