Riassunto esame Biochimica, Prof. Dolce Vincenza, libro consigliato I principi di biochimica di Lehninger, Nelson, Cox

KREBS IN ALTRI PRODOTTI: quelle in blu esterne al ciclo.

FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

Processo che avviene sulla membrana interna del mitocondrio e che ha la funzione di produrre ATP attraverso il trasferimento di elettroni all'ossigeno. L'ossigeno ottenuto viene poi ossidato in una molecola di H2O (acqua).

Avviene in parallelo con il ciclo di Krebs.

La fosforilazione ossidativa rappresenta la tappa finale di tutte le reazioni enzimatiche che prevedono la degradazione ossidativa dei carboidrati, degli acidi grassi e degli amminoacidi nelle cellule aerobiche.

La fosforilazione ossidativa viene suddivisa in 2 TAPPE, che avvengono in contemporanea:

1. CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI: i trasportatori di membrana sono in massima parte proteine integrali di membrana, capaci di accettare e donare uno o 2 elettroni, accettandoli dal trasportatore che lo precede e donandoli al donatore che lo segue. Gli elettroni (e-) passano dal NADH all'ossigeno, formando acqua.

Nella reazione

complessiva di ossidoriduzione gli elettroni passano da un donatore primario (NADH) attraverso FLAVOPROTEINE, UBICHINONE, PROTEINE FERRO-ZOLFO e CITOCROMI (tutti immersi nella membrana mitocondriale) per arrivare all'ossigeno.

Ognuno di questi complessi rappresenta una frazione delle 4 che costituiscono la catena respiratoria.

I 4 complessi associati alla catena di trasporto degli elettroni (e quindi della fosforilazione ossidativa) sono:

• COMPLESSO 1: detto anche NADH DEIDROGENASI.
• COMPLESSO 2: detto anche SUCCINATO DEIDROGENASI
• COMPLESSO 3: detto anche CITOCROMO BC1
• COMPLESSO 4: detto anche CITOCROMO OSSIDASI. In questo complesso il Citocromo C trasporta gli elettroni all'O2, portando alla formazione di H2O.

Inoltre abbiamo:

• l'UBICHINONE che trasporta gli elettroni ottenuti dal NADH e dal FADH2 dal complesso 1 al 3.
• I CITOCROMO C che trasporta gli elettroni dal complesso 3 al 4, dove si legano alla molecola di O (ossigeno) e formano H2O (acqua).

Il NADH va

ad interagire con la NADH DEIDROGENASI (complesso 1). La NADH deidrogenasi prende 2 elettroni dal NADH ossidandolo a NAD+. Dall'ossidazione, oltre ai 2 elettroni, si formano anche 2 H+, che vengono rilasciati nella matrice mitocondriale. I 2 elettroni che si sono formati, verranno trasportati da un enzima all'altro. Ogni enzima, per accogliere i 2 elettroni, deve prima ossidarsi e poi ridursi per rilasciare gli elettroni all'enzima successivo. Questi enzimi andranno a prendere degli H+ dalla matrice mitocondriale e li buttano nello spazio intermembrana. Quindi, ogni volta che i 2 elettroni passano da un enzima all'altro, l'enzima stesso, riducendosi e ossidandosi, andrà a trasportare degli H+ nello spazio intermembrana. I 2 elettroni alla fine andranno a legarsi ad un atomo di O2 presente nella matrice mitocondriale. Gli elettroni, una volta percorsa la catena di trasporto, si combinano con gli ioni H+ e con le molecole di O2 per formare una molecola di H2O.

La spinta degli ioni H+ produce ATP. L'ATP sintasi fa passare un H+ dallo spazio intermembrana alla matrice mitocondriale e va a produrre ATP. Quindi, partendo da ADP + P (fosfato inorganico), grazie alla spinta dell'H+, l'ATP sintasi conserva quell'energia e la mette nella molecola di ATP.

Il funzionamento dell'ATP sintasi è composto da 2 porzioni:

F1: è un esamero formato da:

• 3 eterodimeri α-β: sono 3 siti catalitici (α-β, α-β, α-β) dove avviene la sintesi di ATP tramite un processo chiamato CATALISI ROTAZIONALE.
• 1 gambo γ (gamma): si lega all'esamero.
• 1 porzione ε (epsilon) che si aggancia ad un cilindro rotante presente nella porzione F0.

F0: è formato da:

• 1 CILINDRO ROTANTE: rappresenta il ROTORE (porzione mobile).
• 1 STATORE (porzione fissa): che mantiene ancorata saldamente l'ATP SINTASI alla membrana.

Collega il cilindro rotante con...

L'esamero della porzione F1 è formato da:

1. a: legata al rotore.
2. b2: unisce a con δ.
3. δ: legata all'esamero.

Grazie al gradiente protonico, gli ioni H+ attraversano spontaneamente il ROTORE dallo spazio intermembrana alla matrice mitocondriale. Questo passaggio di H+ fa ruotare il rotore. Quando il rotore si muove, si muove anche la porzione γ, e si hanno dei cambiamenti conformazionali al livello dei 3 siti catalitici (α-β). I 3 siti catalitici si andranno a trovare in 3 STATI DIFFERENTI:

1. α-β con ADP + P (fosfato inorganico)
2. α-β con ATP
3. α-β vuoto (in quanto l'ATP viene rilasciato alla matrice mitocondriale).

Avremo quindi che:

• Passando 3 ioni H+, il rotore ruota e quindi il 1° STATO diventerà il 2° (ADP + P diventa ATP), il 2° diventerà il 3° (l'ATP viene rilasciato generando una conformazione vuota), e il 3° diventerà il 1° (nello spazio vuoto).

si lega ADP + P).✓ Passando altri 3 H+ il rotore ruota ancora, quindi si avrà di nuovo uno scambio di un posto. Si formerà quindi un'altra molecola di ATP che verrà rilasciata.✓ Passando altri 3 H+ il rotore ruota ancora. Questo processo si ripete in continuo, generando una rotazione ad ogni passaggio di 3 H+, che porterà alla formazione di una molecola di ATP.

CICLO DI CORI
Il ciclo di Cori è un ciclo metabolico che, tramite la circolazione sanguigna, lega fegato e muscolo. Prende il nome da Carl e Gerty Cori, i due ricercatori che lo hanno per primi descritto.

Quando la richiesta di ATP è superiore al flusso ossidativo, come nei casi di sforzo muscolare, le fibre muscolari ricorrono alla produzione di lattato. Questo viene trasportato al di fuori della cellula muscolare per essere immesso nel circolo sanguigno e quindi essere inviato al fegato. Nel fegato il lattato viene riossidato dalla L-lattato deidrogenasi a piruvato, che, a sua volta, viene convertito.

1. I gruppi amminici degli amminoacidi, che non sono necessari per la sintesi di nuove proteine, vanno incontro a degradazione ossidativa.

2. Se la dieta è ricca di proteine e gli amminoacidi ingeriti sono in eccesso rispetto al fabbisogno per la sintesi proteica, il surplus viene catabolizzato.

3. Durante il digiuno o nel diabete mellito non controllato, quando i carboidrati non sono disponibili o non sono correttamente utilizzati, le proteine cellulari vengono impiegate come combustibile metabolico.

I gruppi amminici, se non vengono riutilizzati per la sintesi di nuovi amminoacidi o di altri componenti azotati, vengono convertiti in un unico prodotto finale di escrezione chiamato UREA. Gli organismi che eliminano l'azoto amminico sotto forma di urea vengono detti Organismi UREOTELICI.

La glutammina, il glutammato, l'alanina e l'aspartato svolgono i ruoli più importanti. Questi sono convertiti più facilmente in intermedi dell'acido citrico (krebs):

• Glutammato e glutammina: vengono trasformati in

prevede la presenza di un cofattore enzimatico chiamato PIRIDOSSALFOSFATO (PLP).