Il ciclo di Krebs: un viaggio energetico attraverso la respirazione cellulare

A ogni tappa di questa serie avviene solo un piccolo cambiamento, ma la sequenza nel suo complesso produce grosse variazioni.

Ruolo del coenzima A

Come avviene nella glicolisi, ogni passaggio è catalizzato da un enzima specifico; il coenzima A, invece, fa la spola tra l’ossidazione dell’acido piruvico e il ciclo di Krebs, mettendo in collegamento queste due fasi della respirazione cellulare.

Decarbossilazione e deidrogenazione

Avvengono allora dei cambiamenti che fanno sì che il numero degli atomi di carbonio e idrogeno diminuisca. Avviene una decarbossilazione cioè l'eliminazione di anidride carbonica ed una deidrogenazione quindi un'ossidazione della molecola di acido piruvico per cui questa cede 2 idrogeni storto forma di 2H+ + 2e- (elettroni). Questi vengono legati dal NAD+ che si riduce (acquistando sia i due idrogeni che i due elettroni) e diventa NADH+H+.

Formazione dell'acetile coenzima A

A questo punto l'acido piruvico prende il nome di acetile che deve legarsi attraverso il legame idrogeno-zolfo al coenzima A e diventare acetile coenzima A. Il coA ha la sola funzione di veicolare all'interno del mitocondrio il gruppo acetile: infatti viene poi liberato, non prosegue nel ciclo, mentre prosegue l'acetile formato da 2 atomi di carbonio.

Il ciclo di Krebs

Si indica col nome di ciclo perché è un processo che inizia e termina con la stessa molecola, l'acido ossalacetico formato da 4 atomi di carbonio che si lega all'acetile. La molecola che si forma dall'unione con l'acetile si chiama acido citrico o citrato formato da 6 atomi di carbonio in cui è presente il gruppo acido CO-OH.

Reazioni nel ciclo di Krebs

In seguito si forma l'acido isocitrico sempre ad opera di enzimi che intervengono, e in questo si intuisce la presenza di un isomero che ha lo stesso numero di atomi di carbonio (che rimane invariato), ossigeno e idrogeno. Nel passaggio da acido isocitrico ad acido α-chetoglutarico avvengono due reazioni importanti: una decarbossilazione e quindi l'eliminazione di una molecola di CO2 e una ossidazione del substrato, cioè dell'acido isocitrico che elimina 2 idrogeni che vengono legati al NAD+ che diventa NADH+H+. Alla fine l'acido α-chetoglutarico si trova ad avere 5 atomi di carbonio perché ha ceduto una molecola di CO2. Questo diventa acido succinico che ha 4 atomi di carbonio perché è avvenuta una decarbossilazione e viene ulteriormente ossidato quindi cede 2H+ + 2e- e quindi si riduce un'altra molecola di NAD+ in NADH+H+. In questo passaggio si formano 2 molecole di ATP in totale. Nel passaggio successivo si va da acido succino ad acido fumarico: carboni rimangono 4 ma procede l'ossidazione e il FAD si riduce e diventa FADH2. Da acido fumarico si passa poi ad acido malico: in questo passaggio non succede niente, i carboni non cambiano più, sono sempre 4. Nell'ultimo passaggio da acido malico ad acido ossalacetico c'è l'ultima ossidazione e quindi la formazione di un'altra molecola di NADH+H+. L'acido ossalacetico è pronto per ricominciare il ciclo.

Bilancio energetico del ciclo di Krebs

Il ciclo di Krebs fornisce molta più energia rispetto alla glicolisi perché a ogni giro porta alla formazione di 1 molecola di ATP, 3 di NADH e 1 di FADH2. Poiché da ogni molecola di glucosio si formano due molecole di acido piruvico, il ciclo di Krebs ha un bilancio energetico totale di 2 molecole di ATP, 6 di NADH e 2 di FADH2.