Ciclo di Krebs

Il CoA e il trasporto di gruppi acilici

Il CoA presenta un gruppo SH (tiolico e reattivo), essenziale per il trasporto di gruppi acilici. I gruppi acilici formano legami tioestere quando si legano covalentemente al gruppo tiolico del CoA, con elevata energia libera di idrolisi e un alto potenziale di trasferimento. Il lipoato e il trasporto di elettroni e acili Il lipoato, con due gruppi tiolici capaci di ossidazione reversibile e formazione di un ponte disolfuro (-S-S-), funge da trasportatore di elettroni e acili attraverso reazioni di ossidoriduzione. La piruvato deidrogenasi e i suoi enzimi La piruvato deidrogenasi è composta da tre enzimi: - E1: piruvato deidrogenasi - E2: diidrolipoil transacetilasi - E3: diidrolipoil deidrogenasi Il ruolo del lipoato nella piruvato deidrogenasi Il legame del lipoato all'estremità di una catena laterale di un residuo di lisina di E2 produce un braccio lungo e flessibile che può spostarsi dai siti attivi di E1 ai siti attivi di E2 e E3. La decarbossilazione ossidativa del piruvato Nel processo di decarbossilazione ossidativa, l'atomo C-1 del piruvato è liberato sotto forma di CO2, mentre il C-2, con stato di...

1. Ossidazione di un'aldeide, si lega alla tiamina pirofosfato (TPP) formando un gruppo idrossietilico. Questa fase, essendo lenta, costituisce un fattore limitante per l'intero processo.
2. Tappa 2: il gruppo idrossietilico subisce un'ossidazione, trasformandosi in gruppo carbossilico (acetato). I due elettroni rimossi riducono il ponte disolfuro del gruppo lipoico su E2, formando due gruppi tiolici SH. Successivamente, il residuo acetilico si lega inizialmente a uno dei gruppi SH del lipoato e poi viene trasferito al coenzima A (CoA), generando acetil-CoA.
3. Tappa 3: L'energia rilasciata dall'ossidazione facilita la formazione di un legame tiostere ad alta energia tra l'acetato e il CoA.
4. Tappa 4 e 5: Il complesso catalizza trasferimenti elettronici necessari a rigenerare la forma ossidata (disolfuro) del gruppo lipoilico di E2, preparando il complesso per un nuovo ciclo di ossidazione. Gli elettroni, estratti dal gruppo idrossietilico, passano attraverso il flavin.

adenin dinucleotide (FAD) prima di+giungere alla nicotinammide adenina dinucleotide (NAD ). Di particolare importanza è il braccio mobilelipoil-lisinico di E2, che accetta elettroni e gruppo acetile da E1 e li trasferisce successivamente a E3.Questo processo mantiene enzimi e coenzimi strettamente associati, evitando che gli intermedi sidistanzino dal complesso. L'incalanamento, inoltre, previene la sottrazione del gruppo acetilico attivato daaltri enzimi che potrebbero utilizzarlo come substrato.

Ciclo di Krebs/Ciclo dell'acido citrico/Ciclo degli acidi tricarbossiliciIl ciclo di Krebs è un processo ossidativo centrale nel metabolismo energetico delle cellule eucariotiche,che si svolge nella matrice mitocondriale. L'Acetil-CoA, un metabolita chiave derivato dal catabolismoossidativo di carboidrati, lipidi e amminoacidi, costituisce il principale substrato del ciclo di Krebs.L'energia generata dalle ossidazioni nel ciclo di Krebs viene conservata

sotto forma di potere riducente (NADH e FADH₂), che alimenta la produzione di ATP mitocondriale. Per ogni molecola di Acetil-CoA ossidata nel ciclo di Krebs, vengono prodotti:

• 3 NADH
• 1 FADH₂
• 1 GTP (equivalente a un ATP)

L'Acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs mediante la reazione di condensazione con l'ossalacetato, producendo citrato e liberando il CoA-SH. Sito attivo della citrato sintasi: I residui di Asp375 e His274 attivano l'Acetil-CoA, mentre l'His320 attiva l'ossalacetato. 1° Reazione: In questa fase, l'atomo di carbonio metilico del gruppo acetilico si lega al gruppo carbonilico (C-2) dell'ossalacetato. Il citril-CoA, formato come intermedio, subisce idrolisi, generando CoA libero e citrato, successivamente rilasciati dal sito attivo. 2° Reazione: Isomerizzazione reversibile in cui il gruppo -OH è spostato sul carbonio 2. In condizioni cellulari reali, la reazione è spinta in avanti dal consumo di isocitrato nelladeidrogenasi è composto da tre subunità: E1, E2 ed E3. La subunità E1 è responsabile della decarbossilazione ossidativa dell'α-chetoglutarato, trasferendo il gruppo carbossilico ad una molecola di tiamina pirofosfato (TPP) e generando un legame tioestere ad alta energia con la coenzima A. La subunità E2 è responsabile del trasferimento del gruppo tioestere al CoA, formando il succinil-CoA. Infine, la subunità E3 è responsabile della rigenerazione del TPP, trasferendo gli elettroni al NAD+ e generando NADH. L'energia liberata da questa fase è conservata nella formazione del legame tioestere del succinil-CoA, che sarà successivamente utilizzato nel ciclo di Krebs per la produzione di ATP. In conclusione, la decarbossilazione ossidativa degli α-chetoacidi, catalizzata dai complessi enzimatici come l'isocitrato deidrogenasi e l'α-chetoglutarato deidrogenasi, è un processo fondamentale per la produzione di energia nelle cellule.deidrogenasi è composto da 3 enzimi: E1, E2 e E3, e coinvolge 5 coenzimi:

• TPP è legata al primo enzima.
• Il secondo enzima è associato a lipoato, FAD, NAD e coenzima A.

Come nella piruvato deidrogenasi, l'E1 nel complesso dell'α-chetoglutarato deidrogenasi lega l'α-chetoglutarato, mentre l'E2 di entrambi i complessi contiene gruppi lipoilici legati covalentemente. L'E3 è identico in entrambi i complessi. 5° reazione Nella quinta reazione, la rottura del legame tioestere ad alta energia del succinil-CoA è accoppiata alla fosforilazione di un nucleoside-difosfato. L'energia liberata dalla rottura del legame tioestere viene impiegata per promuovere la sintesi di un legame fosfoanidride, generando GTP o ATP. Questo processo porta alla formazione di succinato. In questa reazione vi è una fase intermedia in cui la molecola dell'enzima diventa fosforilata a livello di un residuo di His presente nel. <6° reazione>

In un processo di fosforilazione legata alla respirazione. L'inibitore competitivo malonato può bloccare la succinato deidrogenasi, impedendo così il completamento del ciclo dell'acido citrico se aggiunto nei mitocondri.

7° reazione: Nella settima fase, si verifica l'idratazione del fumarato a L-malato, catalizzata dalla fumarasi. Durante questa reazione, lo stato di transizione è un carbanione. La fumarasi è stereospecifica e catalizza l'idratazione del doppio legame trans del fumarato, senza agire sul doppio legame cis del maleato, isomero cis del fumarato.

8° reazione: Nell'ottava fase, la reazione è fortemente orientata verso la formazione del prodotto poiché l'ossalacetato viene costantemente rimosso dalla citrato sintasi, che mantiene bassa la concentrazione di ossalacetato nel mitocondrio. Questa reazione è accoppiata alla riduzione di NAD in NADH.