Ciclo di krebs

Fasi del processo di formazione del citrato

1) L'acetil-CoA si fonde con l'ossalacetato per formare del citrato: L'enzima citrato-sintasi forma il citrato (molecola a 6 atomi di carbonio) prendendo una molecola a 2 atomi di carbonio (acetil-CoA) e unendola ad una molecola a 4 atomi di carbonio (ossalacetato) tramite la rottura di un legame instabile, ovvero quello tra il carbonio e lo zolfo gruppo acetile. Quindi, il dell'acetil-CoA si stacca rompendo il legame e questo fa si che il coenzima A libero ritorni in soluzione andando a prendere un altro acetile dal complesso della piruvato deidrogenasi, oppure da qualcos'altro (ad esempio dai lipidi).

2) Il citrato viene trasformato in iso-citrato: Il citrato subisce una isomerizzazione, ovvero si rimaneggiano i componenti legati agli atomi di carbonio e questo citrato diviene iso-citrato (sempre a 6 atomi di carbonio); l'enzima che implica questa reazione non è importantissimo da ricordare.

3) Successivamente questo iso-citrato viene trasformato...

inalfa-chetoglutarato (molecola a 5 atomi di carbonio), grazie all'enzima isocitrato-deidrogenasi che toglie elettroni e protoni alla molecola che caricherà in seguito ad una molecola in grado di recepirli, ovvero il NAD, per produrre 1 molecola di NADH. Grazie a questa reazione, si libera 1 molecola di CO2, per cui quest'enzima è in grado di provocare una decarbossilazione ossidativa dell'isocitrato in alfa-chetoglutarato. - ***L'isocitrato-deidrogenasi è un enzima importante per la regolazione del ciclo di Krebs e ne esistono due isoforme differenti: entrambe catalizzano sempre la trasformazione di un isoforma dell'isocitrato in alfa-chetoglutarato, ma prende gli elettroni ottenuti dalla rottura del legame degli atomi di carbonio e li dona ad una molecola di NAD+ per produrre il NADH (isocitrato-deidrogenasi NAD+ dipendente), mentre l'altra prende gli elettroni strappati e li carica su una molecola di NADP+ per trasformarlo in NADPH (isocitrato-deidrogenasi NADP+ dipendente).

NADPH+ (isocitrato-deidrogenasi NADP+ dipendente). L'isocitrato-deidrogenasi NADP+ dipendente, pur non facendo parte del ciclo di Krebs, è importante poiché rimuove i radicali che vengono prodotti in seguito all'esercizio fisico superossido molto intenso: nell'esercizio fisico molto intenso si necessita di molta ATP per la contrazione muscolare e questa richiesta fa sì che tutte le vie metaboliche che permettono di produrre energia attraverso il ciclo di Krebs siano fortemente stimolate; come produzione finale del ciclo abbiamo CO2 e H2O, ma si producono anche molecole energetiche (NADH e FADH2), le quali cedono i loro elettroni alla catena di trasporto favorendo la formazione del gradiente protonico tra intermembrana e matrice mitocondriale permettendo di creare l'ATP; chiaramente se questo flusso di elettroni è molto stimolato come nell'esercizio intenso poiché si deve produrre molta ATP, sulla catena di trasporto passano moltissimi elettroni.

molto dipiù di quelli che l’ossigeno (accettore finale della catena ditrasporto degli elettroni) presente all’interno della matrice riesce ad accettare e quindi se gli elettroni sono molti di più rispetto alla quantità di ossigeno disponibile, quest’ultimo non si trasforma in acqua normale, bensì in un radicale superossido (O2-) (accetta elettroni in eccesso). Il radicale superossido ROS, le specie reattive viene definito come uno dei ovvero dell’ossigeno e nella situazione attuale questa forma rappresenta una molecola di ossigeno con un elettrone in più; questo radicale può essere trasformato in perossido diidrogeno (acqua ossigenata) tramite un enzima. Il perossido diidrogeno però è tossico e può danneggiare le membrane mitocondriali creando una reazione che porta alla lipo-perossidazione, ovvero la formazione di perossidi nelle catene lipidiche delle membrane che ne provoca la rottura e di conseguenza

è estremamente tossico per le cellule, ma all’interno della cellula esistono due sistemi distinti che eliminano questi radicali superossido: a livello mitocondriale esiste il sistema del glutatione che è formato da due enzimi, glutatione-perossidasi e glutatione-riduttasi, il quale rimuove l’acqua ossigenata che potrebbe danneggiare le membrane se si dovesse trasformare in radicale idrossilico.

Chiaramente, visto che il glutatione non è presente in quantità illimitate, in questo sistema bisogna che il glutatione ossidato acquisti elettroni e protoni per ritrasformarsi nella sua forma ridotta e quindi li accetta da una molecola di NADPH che viene consumato e ridiventa NADP+ (il quale poi verrà ricaricato riassorbendo gli elettroni persi dall’isocitrato-deidrogenasi NADP dipendente).

Quindi, il ciclo di Krebs non solo è utile per produrre molecole energetiche, bensì rimuove i radicali superossido prodotti.

dall’esercizio fungendo datampone medicante dei muscoli.

4) Successivamente, la molecola a 5 atomi di carbonio (alfa-chetoglutarato) diventa una molecola a 4 atomi di carbonio chiamata succinil-CoA grazie ad un enzima chiamato alfa-chetoglutarato-deidrogenasi che strappa protoni ed elettroni all’alfa-chetoglutarato.

L’alfa-chetoglutarato viene trasformato in succinil-CoA grazie a questo enzima attraverso l’acquisto di una molecola di coenzima-A (CoA-SH con precisione) e l’eliminazione di una molecola di CO2 (la seconda fino ad ora).

Ovviamente, gli elettroni ottenuti dalla rottura del legame conseguente allo staccamento della molecola di CO2 dall’alfa-chetoglutarato vengono donati al NAD+ trasformandolo in una nuova molecola di NADH (la seconda fino ad ora).

Quindi grazie all’enzima citato in precedenza, l’acquisto di una molecola di CoA-SH comporta la formazione del succinil-CoA contenente CoA-S attaccato allo scheletro.

carbonio del succinato e un atomo di ossigeno, formando il fumarato e producendo una molecola di FADH2. Questa reazione è catalizzata dall'enzima succinato-deidrogenasi. 7) Infine, il fumarato viene convertito in malato grazie all'enzima fumarasi. 8) Il malato viene poi convertito in ossalacetato grazie all'enzima malato-deidrogenasi, producendo una molecola di NADH. In conclusione, il ciclo di Krebs è un processo metabolico che avviene nelle cellule eucariotiche e serve a produrre energia sotto forma di ATP. Durante il ciclo, le molecole di acetil-CoA vengono ossidate e trasformate in CO2, producendo anche molecole di NADH e FADH2 che saranno utilizzate nella catena di trasporto degli elettroni per la produzione di ATP.

idrogeno e un atomo di carbonio del succinato trasformandolo in fumarato. La rottura del legame comporta la formazione di un doppio legame la e la liberazione di due elettroni e due protoni che vengono acquistati dal FAD trasformandolo in FADH2.

La succinato-deidrogenasi è il complesso 2 della catena di trasporto degli elettroni utile per produrre l'ATP: fa parte del ciclo di Krebs standosene attaccato sul lato interno della membrana mitocondriale e svolge un doppio lavoro, in quanto è anche un intermedio della catena di trasporto degli elettroni.

Successivamente il fumarato viene trasformato in malato con l'acquisto di una molecola di H2O.

Il malato viene utilizzato per trasportare elettroni da un lato all'altro della membrana mitocondriale (ad esempio come nello shuttle del malato-aspartato che permette di trasportare degli elettroni e protoni contenuti dal NADH citosolico all'interno della matrice mitocondriale).

Questa reazione viene utilizzata anche da

Un'altra via metabolica, ovvero la gluconeogenesi.

Infine, il malato diventa ossalacetato tramite la malato-deidrogenasi che produce un'altra molecola di NADH e quindi chiude il cerchio in quanto l'ossalacetato è la molecola fusa all'inizio con l'acetil-CoA: questa reazione è abbastanza deltaG caratteristica poiché in realtà ha un (variazione di energia libera) molto positivo (reazione sfavorita) che impedisce la trasformazione diretta del malato in ossalacetato; e quindi il malato come diventa ossalacetato? Grazie all'azione del successivo enzima (citrato-sintasi) che usa l'ossalacetato come substrato e una molecola di acetil-CoA per trasformarlo; la formazione del citrato fa sì che si crei sempre una pendenza tale che il malato sia obbligato a trasformarsi in ossalacetato.

Quindi, siamo partiti da 1 molecola di glucosio e tramite la glicolisi abbiamo ottenuto 2 molecole di acetil-CoA.

- Due molecole di piruvato nel ciclo

di Krebs producono insieme 2 molecole di GTP (quindi ATP), 2 molecole di FADH e 8 molecole di NADH.

Quindi, dalla degradazione di una molecola di glucosio otteniamo 30-32 molecole di ATP.

RICORDA: L'NADH si trasforma in ATP a seconda del tessuto in cui ci troviamo (a seconda dello shuttle utilizzato)

Il NADH viene prodotto dal ciclo di Krebs e dal complesso della piruvato deidrogenasi: entrambi sono all'interno della matrice mitocondriale, per cui questo NADH approccia la catena di trasporto degli elettroni a livello del complesso 1 e quindi da origine alla massima espulsione dei protoni (10) generando la massima quantità di ATP che può essere prodotta da una molecola di NADH, ovvero 2,5. (8 x 2,5 = 20 molecole di ATP)

Dalla demolizione ossidativa completa di una molecola di glucosio attraverso la glicolisi + ciclo di Krebs si ottengono 30 molecole di ATP (se il glucosio provenisse dal glicogeno, ci sarebbe un ATP in più)

Il ciclo di Krebs oltre ad ossidare

l'acetil-CoA può anche degradare parte dei lipidi e amminoacidi. Le transaminasi sono in grado di staccare dei gruppi amminici dai vari amminoacidi che sono stati ottenuti dalla degradazione delle proteine e formare scheletri di carbonio i quali poi vengono utilizzati nel ciclo di Krebs entrando come intermedi in punti diversi. Nel ciclo di Krebs il gruppo amminico viene staccato dall'amminoacido e attaccato all'alfa-chetoglutarato formando un altro amminoacido, il glutammato. Lo scheletro di ciascun amminoacido generatosi dalla cessione del gruppo amminico viene bruciato all'interno del ciclo di Krebs per produrre energia necessaria per la contrazione, mentre il glutammato, con l'a