Ciclo di Krebs, nei dettagli, con tutte le reazioni disegnate

Il ciclo di Krebs

Il ciclo di Krebs, conosciuto anche come ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo dell'acido citrico, consiste nella completa ossidazione dell'acetil coenzima A. Questo ciclo è costituito da 8 reazioni e prevede nell'ultima reazione la riformulazione dei substrati iniziali. Per questo si chiama ciclo e presenta un ΔG totale di -40 kj/mol, perciò la via è fortemente spontanea ed esoergonica.

Reazioni irreversibili

Le reazioni 1, 3 e 4 sono irreversibili; le reazioni 3 e 4 sono decarbossilazioni ossidative. La reazione 5 è una fosforilazione a livello del substrato.

Prima reazione (condensazione di Claisen)

ΔG = -32,2 kj/mol (l'enzima deve tornare sempre alla sua conformazione iniziale, per questo riottiene i due elettroni prima messi in compartecipazione con l'idrogeno).

Seconda reazione: citrato aconitasi

L’enzima che catalizza questa reazione è chiamato così perché porta alla formazione dell’intermedio cis-aconitato. Questo enzima è importante perché è un enzima che presenta due facce per due situazioni diverse, anche detto moonlight, enzima che interviene oltre che nel ciclo di Krebs anche nel metabolismo dell’eme nel nucleo. ΔG = +13,3 kj/mol; il ΔG è positivo e la reazione è reversibile con equilibrio verso sinistra.

Terza reazione: decarbossilazione ossidativa

La terza reazione è una decarbossilazione ossidativa ed è effettuata dall’enzima isocitrato deidrogenasi, che si può anche presentare nella sua isoforma che presenta un gruppo fosfato in più sul NADH che solo in questo caso si può presentare anche come NADPH. L’intermedio che si forma durante l’ossidazione dell'isocitrato è l'ossalosuccinato, che viene stabilizzato a volte dal Manganese, Mn²⁺, tra l’ossigeno del C4 e l’ossigeno del C5. ΔG molto negativi, e la reazione è irreversibile.

Quarta reazione: decarbossilazione ossidativa

La quarta reazione, come la terza, è una decarbossilazione ossidativa con l’unica differenza che l’enzima specifico per il substrato è il succinil-CoA. Attraverso questa reazione si ha la completa ossidazione dell’acetil-CoA a due molecole di CO₂. ΔG = -33,5 kj/mol; il ΔG è negativo e la reazione è irreversibile.

Quinta reazione: istidina

Questa reazione presenta una fase intermedia in cui un residuo di istidina presente nel sito attivo dell’enzima succinil-CoA sintetasi viene fosforilato per formare il succinato e il fosfato viene trasferito sul GDP a formare GTP, questa è infatti una fosforilazione a livello del substrato.