Biochimica 2- Metabolismo

Il ciclo di Krebs e le sue reazioni correlate

ATP). Un eccesso di NADH blocca le due deidrogenasi e il momento in cui c'è molto NADH è quando la cellula ha un'alta carica energetica. In queste condizioni, il citrato può uscire dal Ciclo e dal mitocondrio perché, se c'è tanto NADH, le due deidrogenasi vengono bloccate e tutto ciò che c'è prima delle deidrogenasi si accumula, ossia isocitrato e citrato che, però, sono in equilibrio tra di loro, quindi in pratica, si accumula citrato che esce dal mitocondrio. Nel citosol, il citrato è un segnale di alta carica energetica, cioè un modulatore allosterico negativo della glicolisi (infatti è un inibitore della fosfofruttochinasi). Il citrato è anche, però, il precursore degli acidi grassi e quindi servirà per la loro biosintesi.

Reazioni correlate al ciclo di Krebs: Il ciclo di Krebs può servire per la gluconeogenesi, perché la gluconeogenesi parte dal piruvato che

La transaminazione del glutammato può coinvolgere anche gli altri amminoacidi, mentre dall'ossalacetato possiamo ottenere anche l'aspartato e altri metaboliti. Il succinil-CoA può essere formato anche a partire da acidi grassi a catena con numero dispari, poiché alla fine producono un composto chiamato propionil-CoA, anziché l'acetil-CoA che non può essere utilizzato. Il propionil-CoA può essere utilizzato per formare il succinil-CoA, che è un intermedio del ciclo di Krebs e può quindi essere utilizzato per la gluconeogenesi. Il succinil-CoA può derivare anche dagli amminoacidi.

La velocità del ciclo di Krebs dipende anche dalla quantità di intermedi presenti nel ciclo: più intermedi ci sono, maggiore è la velocità; meno intermedi ci sono, minore è la velocità. Le reazioni che producono gli intermedi del ciclo vengono chiamate reazioni anaplerotiche, in quanto "riempiono" il ciclo di intermedi.

Ossidativa. In passato, i mitocondri erano visti diversamente da come vengono intesi oggi. Si pensava infatti che avessero una struttura rigida, ma in realtà hanno una struttura piuttosto flessibile. Questo perché i mitocondri attuano processi di fusione e fissione delle membrane tra i vari mitocondri, in una rete che viene chiamata network mitocondriale.

Ci sono delle proteine che mediano questi processi di fusione mitocondriale e altre per la fissione. Ci sono delle proteine che servono per la fusione della membrana interna con quella esterna per formare una struttura tipo filamento, come il reticolo endoplasmatico, riescono a collegare mitocondri isolati.

Se c'è un network mitocondriale significa che la cellula sta bene e quindi c'è una migliore distribuzione di metaboliti all'interno dei mitocondri. Se il network è frammentato significa che ci sono problemi a livello cellulare, però potrebbe essere anche un modo per riuscire a

mantenere una carica energetica cellulare abbastanza alta anche in condizioni dialterazioni a livello cellulare. Ad esempio, lo stress ossidativo porta a delle degradazioni del network mitocondriale, la sua conseguenza è l'abbassamento della carica energetica, quindi la morte cellulare.

La frammentazione del network mitocondriale permette anche di eliminare i mitocondri che non funzionano più, come quelli che hanno problemi di enzimi alla catena respiratoria o alle membrane. Tale processo di eliminazione viene detto mitofagia.

Si è visto anche che, in realtà, nei mitocondri non vi sono soltanto due spazi, ossia lo spazio intermembranee la matrice. Vi è una terza tipologia di spazio, detto spazio intracristae, che ha caratteristiche vescicolari e che si crea dalla connessione di diverse creste mitocondriali.

I mitocondri cambiano forma anche quando stanno lavorando, questo perché cambia l'espansione della matrice e della membrana.

endoplasmatico; quindi, ci sono delle giunzioni tramembrana mitocondriale esterna/reticolo e membrana esterna/membrana interna del mitocondrio e tutte queste giunzioni sono assicurate da proteine.

Un'altra differenza tra membrana mitocondriale esterna e interna è la quantità di proteine presenti nella membrana: la quantità di proteine presenti sulla membrana esterna è molto minore rispetto alla quantità di proteine presenti sulla membrana interna, perché all'interno abbiamo tutto il sistema della fosforilazione ossidativa e, inoltre, la membrana interna è impermeabile a molte molecole e quindi tutto ciò che deve passare all'interno ha bisogno di proteine di membrana. Ad esempio, esistono dei sistemi navetta per trasportare sostanze da una parte all'altra dei mitocondri:

• Shuttle del malato-aspartato: il NADH del citosol non può entrare direttamente nel mitocondrio. Questo NADH, però, può

3-fosfoglicerolo e li trasferisce ad una molecola di FAD, che viene convertita in FADH2. Questo serve poi come donatore di elettroni direttamente nella catena di trasporto degli elettroni.

Catena di trasporto degli elettroni: è costituita da 4 complessi multienzimatici: complesso I, complesso II, complesso III, complesso IV. Sono tutti localizzati sulla membrana mitocondriale interna, sono tutti transmembrana e collegati da 2 componenti minori (minori solo per peso molecolare, non per importanza) che sono il coenzima Q o ubichinone (molecola liposolubile localizzata nel doppio strato fosfolipidico della membrana mitocondriale interna) e il Citocromo C (proteina periferica di membrana localizzata sul lato esterno della membrana mitocondriale interna).

Il complesso V non partecipa al trasporto di elettroni perché è l'ATP sintetasi, ossia l'enzima che si occupa della sintesi di ATP.

Il coenzima Q ha il compito di portare gli