Appunti lezioni Biochimica

CICLO DI KREBS

Abbiamo acetilcoenzimaA, che dentro la matrice mitocondriale si attacca a un'altra molecola che si chiama ossalacaetato. Questo ossalacetato ha 4 atomi di carbonio. Il gruppo acetilico dell'acetilcoenzimaA ha 2 atomi di carboni. Si condensano e viene fuori una molecola a 6 atomi di carbonio e si chiama citrato. Il citrato diventa isocitrato che è un'isomerizzazione (quindi stessi atomi ma spostati). Poi si va incontro alla prima reazione di ossidoriduzione. Il ciclo di Krebs, o ciclo dell'acido citrico, serve a produrre trasportatori di elettroni sottoforma di NADH e FADH2. Quindi l'isocitrato va incontro a una decarbossilazione ossidativa, si forma NADH, diventa alfachetoglutarato che ha 5 atomi di carbonio perché c'è stata una decarbossilazione, che va incontro ad un'altra decarbossilazione ossidativa e si forma NADH, va via un'altra molecola di anidride carbonica, ritorna il coenzimaA, si forma il succinilcoenzimaA.(molecola ad alta energia) che quando gli sistacca il coenizmaA libera una certa quantità di energia che viene usata per fosforilare ADP o GTP, si forma succinato che a sua volta va incontro a una reazione di ossidoriduzione quindi il coenzima non è più NAD ma si forma FADH2, si crea fumarato che viene idratato a malato, che a sua volta va incontro all'ultima reazione di ossidoriduzione in cui è coinvolto il NAD che diventa NADHA e si riforma ossalacetato. Si parla di ciclo di reazioni perché si parte da una molecola e alla fine delle reazioni si torna a quella molecola lì. Quindi ricordare che nel ciclo dell'acido citrico per ogni molecola di piruvato e quindi per ogni molecola di acetilcoenzimaA, si sono formate 3 trasportatori sottoforma di 3 molecole di NADH e un trasportatore di elettroni sottoforma di FADH2. 2 molecole di anidride carbonica vengono eliminate con la respirazione oltre a essere usate per la reazione di carbossilazione di.e GTP. Quindi per ogni molecola di glucosio avremo 2 molecole di piruvato e quindi il doppio di tutto: 6 NADH, 2 FADH, 4 CO2, 2 GTP. Si formano 3 NADH e 1 FADH2, vengono liberate due molecole di CO2 e si forma una molecola di GTP. Questo evento avviene per ogni molecola di acetilconezima A, quindi per ogni molecola di piruvato. Quando facciamo la glicolisi da una molecola di glucosio, di molecole di piruvato ne facciamo 2. Quindi per ogni molecola di glucosio otteniamo 6 NADH, 2 FADH, 4 CO2, 2 GTP. La CO2 o la eliminiamo con la respirazione o la usiamo nelle reazioni di carbossilazione. Stiamo parlando del sistema di produzione di ATP, quindi come generiamo la forma di energia metabolica che serve a tutti gli esseri viventi per vivere. Abbiamo detto che i sistemi viventi per vivere hanno bisogno di energia, che prendiamo dagli alimenti, ma non usiamo l'energia contenuta nei legami chimici che tengono insieme gli atomi degli alimenti. Noi estraiamo l'energia da

questi legami chimici degli alimenti e utilizziamo questa energia performare la molecola di ATP, che è la molecola metabolica che usiamo direttamente per le reazioni chimiche che ciserviranno per vivere. Per trasformare l'energia degli alimenti in energia metabolica, cioè ATP, c'è un percorso chenoi chiamiamo catabolismo, cioè la parte degradativa del metabolismo, che parte dalle macromolecole chemangiamo, li degradiamo ad acetilconezimaA (abbiamo visto il glucosio come arriva ad essere acetilcoenzimaA:viene degradato in piruvato, poi il piruvato diventa direttamente acetilconezimaA). L'acetilconezimaA entra in unciclo di reazioni che si chiama ciclo di Krebs, che è finalizzato alla produzione ti trasportatori di elettroni sottoformadi NADH e FADH2.

CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI MITOCODRIALE

A questo punto abbiamo prodottotanti trasportatori di elettroni,quindi siamo nella situazione in cuidentro il mitocondrio ci sono

tantitrasportatori di elettroni. alla finequesti trasportatori devonoaccendere l'ATP sintasi persintetizzare ATP. dentro ilmitocondrio, quelle gialle in figurasono la membrana interna delmitocondrio, perché ilmitocondrio e fatto da 2membrane: una interna e unaesterna. All'interno dellamembrana interna del mitocondrio si trovano delle molecole, dei trasportatori di elettroni che si chiamanocomplesso 1, coenzima Q, complesso 3, citocromo C, complesso 4. Questi trasportatori quando arriva l'NADH chequindi trasporta elettroni, il complesso 1 ha un'affinità di legame per gli elettroni più alta rispetto all'NADH e quindil'NADH rilascerà elettroni al complesso 1. Quindi l'NADH va incontro a riossidazione, diventa NAD+, e il complesso1 prende l'elettrone. Il complesso 1 da l'elettrone al coenzima Q che ha più affinità di legame per gli elettronirispetto al complesso 1. Il coenzima Q da gli

elettroni al complesso 3. Il complesso 3 ha più affinità di legame per gli elettroni rispetto al coenzima Q. Il complesso 3 da gli elettroni al citocromo C. il citocromo C lo da al complesso 4. Il complesso 4 cede l'elettrone all'accettore finale che è l'ossigeno molecolare. L'ossigeno molecolare è l'ossigeno che noi prendiamo attraverso la respirazione. Questo ossigeno attraverso l'emoglobina che è contenuta nei globuli rossi del sangue arriva a tutti i tessuti. A livello dei tessuti questo ossigeno viene rilasciato, entra nelle cellule, entra nel mitocondrio e dentro il mitocondrio serve ad accettare l'elettrone. Quando l'ossigeno accetta gli elettroni diventa acqua. Noi produciamo acqua durante il nostro metabolismo. Quest'acqua deriva dalla trasformazione da ossigeno ad acqua per reazioni di ossido-riduzione. Questi complessi 1, 3, 4 sono trasportatori di elettroni. In realtà i complessi 1, 3 e 4

nonsono solo trasportatori di elettroni ma sonoanche delle pompe protoniche. Man manoche passano gli elettroni questi trasportatori1 3 e 4, si accendono, si aprono, succhianoprotoni (cariche positive) che prendonodalla matrice mitocondriale, e li emettononello spazio intermembrana. Quindi si creauna differenza tra spazio intermembrana e matrice. Questa differenza si chiama gradiente elettrochimico. Quindici saranno più protoni nello spazio intermembrana, che avrà quindi più cariche positive rispetto alla matrice. Ladifferenza chimica sta nel fatto che la concentrazione di protoni è collegata al pH. Il pH è l’inverso dellaconcentrazione molare degli ioni idrogeno nella soluzione. Significa che si prende in considerazione laconcentrazione di ioni idrogeno (h+) in una soluzione e per misurarla si usa l’inverso del logaritmo. Quando dovremoinserire una flebo di soluzione fisiologica, fatta di Sali a pH 7,35 (pH fisiologico). Tanti più

Sono gli ioni idrogeno che determinano il pH: tanto più basso sarà il pH, tanto più acido sarà l'ambiente. Ci sarà un pH più basso nello spazio intermembrana.

Nel ciclo di Krebs abbiamo detto che si formano tanti trasportatori di elettroni sotto forma di NADH e FADH2. Tutti gli NADH del metabolismo sono trasportatori di elettroni. Questi elettroni passano da un complesso all'altro fino all'ossigeno e si produce acqua. Ma ancora non abbiamo prodotto ATP. I protoni rientrano nella matrice attraverso l'ATP sintasi che ha una struttura fatta da tante subunità: tante proteine diverse che si associano l'una all'altra per avere una funzione unica, in questo caso la funzione è quella di sintetizzare ATP. Quindi questi protoni entrano nella matrice attraverso Fo dell'ATP sintasi, che attraversa il doppio strato fosfolipidico della membrana interna. Passando attraverso, i punti gli elettroni fanno muovere questa subunità Fo. La fa muovere in modo tale che il suo movimento apre il sito catalitico.

che può generare grandi quantità di ATP a partire da una piccola quantità di substrato. Il processo di fosforilazione ossidativa avviene nella membrana interna dei mitocondri, dove si trovano gli enzimi coinvolti nella catena di trasporto degli elettroni e nell'ATP sintasi. Questa catena di trasporto degli elettroni è responsabile della generazione del gradiente elettrochimico di protoni tra lo spazio intermembrana e la matrice mitocondriale. L'energia derivante dal passaggio degli elettroni lungo la catena di trasporto viene utilizzata dall'ATP sintasi per sintetizzare ATP a partire da ADP e fosfato inorganico. In questo modo, l'ATP sintasi funziona come una sorta di "turbina" che sfrutta l'energia del gradiente elettrochimico per produrre ATP.

Che si creano milairdi di copie di ATP, ma c'è bisongo di energia che venga da NADH e FADH2 che a sua volta viene dal ciclo di Krebs, che viene dal pirubarto, che viene dal glucosio che bisogna mangiare. Quindi siamo partiti da una molecola di glucosio, che attraverso 10 reazioni che chiamiamo glicolisi è stata degradata in 2 molecole di piruvato. Attraverso queste reazioni (le più importanti da ricordare sono sono la terza perché è regolatada un enzima allosterico (fosfofruttochinasi), che significa che può essere acceso o spento indipendentemente dallivello di energia della cellula; la sesta perché è una reazione diossidoriduzione in cui la gliceraldeide viene ossidata, perde elettroni e si riduce la prima molecola di NAD+ formando NADH e la fermentazione lattica serve a riformare NAD+ in assenza di ossigeno perché quando non c'è ossigeno il trasportatore 4 non può donare elettroni all'ossigeno.

molecolare e quindi si bloccherebbe il processo del trasporto di elettroni e quindi non funzionano più le pompe pronotiche, non si crea il gradiente elettrochimico e non funziona l'ATPsintasi. Con la fermentazione lattica anche in assenza di ossigeno possiamo produrre energia dalla glicolisi che li fa lo stesso, ma serve NAD nella forma ossidata, che viene ossidato appunto dalla fermentazione lattica). In totale si ottengono 38 molecole di ATP.

INIBITORI E DISACCOPPIANTI

Esistono delle molecole, dei veleni, che incontriamo normalmente nel nostro percorso di vita, che agiscono su tutte queste reazioni chimiche. Il rotenone che è una tossina ottenuta in alcune piante, viene utilizzata per cacciare. Per esempio gli indios per cacciare usano la cerbottana. Hanno imparato che se inumidiscono la punta della freccia in queste piante, queste piante rilasciano veleno che paralizza la preda. Il rotenone viene usato anche da noi. Molti agricoltori