Appunti - schema - Riassunto: biochimica metabolica

INTRODUZIONE

Detto anche ciclo dell'acido citrico o degli acidi tricarbossilici (citrato e isocitrato):

• è fondamentale per l'ossidazione completa del piruvato (catabolismo) e per la formazione di precursori di molte vie anaboliche
• due substrati acetilCoA e ossalacetato → al termine di ogni ciclo si riforma l'ossalacetato, mentre l'acetilCoA è formato in una fase che precede un ciclo
• dopo il trasporto del piruvato dal citosol ai mitocondri, tutte le reazioni avvengono nella matrice mitocondriale

FASE DI PREPARAZIONE AL CICLO

Consiste nella produzione di acetil-Coenzima A a partire dal piruvato.

Il piruvato viene trasportato nella matrice dei mitocondri complesso della piruvato deidrogenasi formato da tre catene polipeptidiche diverse, ognuna legata a un coenzima:

1. E – piruvato deidrogenasi TPP: tiamina pirofosfato (deriva dalla vitamina B1)
2. E – diidrolipoil transacetilasi lipoamide (deriva dall'acido lipoico serve)

per–ossidoriduzioni)

3) E – diidrolipoil deidrogenasi FAD–3Non si tratta di proteine multidominio ma di diverse subunità, tradotte da geni diversi,tenute insieme da legami non covalenti. Il piruvato è substrato dei 3 enzimi che sonoassemblati a formare una catena di montaggio. La funzione del coenzima A è di attivarel’acetato per permettergli di reagire con l’ossalacetato. Si forma un acetil-CoA per ognipiruvato che entra nel ciclo, in cui vengono liberate due molecole di CO , quattro coppie di2elettroni e una molecola di GTP o ATP (a seconda del tessuto in cui avviene il ciclo).

LE FASI

1. PRIMA PARTE

1) prima reazione: citrato sintasi: acetil-CoA + ossalacetato citrato–citrato sintasi non idrolizza ATP perchè la molecola è già attivata dal legame–ad alta energia, se usasse idrolisi di ATP si chiamerebbe sintetasicitrato importante precursore per la sintesi degli acidi grassi–2) seconda reazione:aconitasi

Toglie una molecola d'acqua H₂O dal citrato e la ridistribuisce sullo stesso formando isocitrato. L'enzima ha un gruppo prostetico particolare centro ferro-zolfo (le proteine con questo gruppo sono dette ferroproteine non eminiche).

Terza reazione: (decarbossilazione ossidativa) isocitrato deidrogenasi: isocitrato α-chetoglutarato. α-chetoglutarato è una molecola fondamentale nel metabolismo degli amminoacidi. Si ha un accoppiamento tra un'ossidazione e una decarbossilazione, viene liberata una molecola di CO₂ e una di NAD+ si riduce a NADH.

Quarta reazione: (decarbossilazione ossidativa) α-chetoglutarato deidrogenasi: α-chetoglutarato + coenzima A succinil-CoA. Si forma una molecola di CO₂ e una di NAD+ si riduce a NADH. Succinil-CoA serve a sintetizzare le porfirine e quindi l'eme.

Qui finisce la prima parte di ossidazione ed estrazione dei carboni, la seconda è solo diossidazione e mira alla rigenerazione dell'ossalacetato.

SECONDA PARTE

5) quinta reazione: succinil-CoA sintetasi: succinil-CoA + ADP/GDP succinato + ATP/GTP

6) sesta reazione: succinato deidrogenasi: succinato fumarato

7) settima reazione: fumarasi: fumarato + H2O malato

8) ottava reazione: malato deidrogenasi: malato ossalacetato

questo enzima riduce una molecola di NAD a NADH e serve anche per trasportare indirettamente l'ossalacetato nel citosol. L'ossalacetato è precursore dell'aspartato.

STECHIOMETRIA DEL CICLO DI KREBS:

AcetilCoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + P + 2H2O → 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA

REGOLAZIONE

In generale, alta carica energetica e accumulo di NADH inibiscono il ciclo a livello delle reazioni di decarbossilazione ossidativa. La piruvato deidrogenasi è regolata a livello dell'enzima E ed è inibita da ATP.

1NADH e acetil-CoA (inibizione da prodotto)

citrato sintasi inibita da ATP

isocitrato deidrogenasi inibita da ATP e NADH e attivata da ADP

α-chetoglutarato deidrogenasi inibita da ATP, NADH e succinil-CoA (inibizione da prodotto)

PER RICORDARE GLI INTERMEDI DEL CICLO DI KREBS:

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1. Citrato
2. Isocitrato
3. α-Ketoglutarato
4. Succinil-CoA
5. Succinato
6. Fumarato
7. Malato
8. Ossalacetato

INTRODUZIONE

Via del pentoso fosfato = è una deviazione dell’uso del glucosio mentre il catabolismo consiste nell’ossidazione degli alimenti, l’anabolismo richiede processi di riduzione necessari:

• NADH viene ossidato nella catena respiratoria e serve ad estrarre elettroni per produrre ATP
• NADPH serve come donatore di due elettroni sotto forma di uno ione idruro (H ) nelle biosintesi riduttive
• partecipa anche a processi di detossificazione, riduzione di specie ossidate (spesso dannose per le nostre cellule) al fine

dieliminarle un metodo perché ciò avvenga: citocromo P450–citocromo P450 ferro-eme proteina deputata al trasporto di elettroni–legata alla membrana del reticolo endoplasmatico e dei mitocondri (doveavvengono processi per eliminare agenti potenzialmente nocivi) serve a–detossificare le cellule in seguito alla formazione di prodotti di scarto ossidantiche possono causare mutazioni al DNA intervengono il glutatione o il–citocromo, accoppiati a reazioni di monossigenasi, per neutralizzare l’effettoossidante di queste molecole

La via del pentoso fosfato serve a produrre la metà del potere riducente che possonoprodurre le nostre cellule; l’altra metà, data dal NADPH, è prodotta dai mitocondri ha–come principale finalità la produzione di NADPH, può essere utilizzata anche per laformazione di zuccheri pentosi che servono per costruire il DNA e l’RNA.

Si distinguono due parti in questa via:parte ossidativa direttamente

li carica sul NADP+ andando a formare NADPHlattone acido organico in cui si è condensato il gruppo COH' con il gruppo OH di un ossidrile presenti sulla stessa molecola

seconda reazione:lattonasi: lattone + H O 6-fosfo-gluconato 2gluconato acido organico che deriva dal glucosio fosforilato

terza reazione: bisogna decarbossilare per produrre CO aprire l'anello 26-fosfogluconato deidrogenasi: 6-fosfo-gluconato ribulosio 5-fosfato ribulosio 5-fosfato chetoso corrispondente al ribosio

quarta reazione: da chetoso ad aldoso isomerizzazione fosfopentoso isomerasi: ribulosio 5-fosfato ribosio 5-fosfato

Questa via è fondamentale per la biosintesi di acidi nucleici, NAD, FAD, CoA e ATP. Attraverso queste reazioni vengono estratti 4 elettroni.

2. PARTE NON OSSIDATIVA La via è resa particolarmente flessibile e più efficiente dall'introduzione, tramite due tipi di enzimi, di una serie di reazioni non ossidative complesse.

Questi enzimi, attraverso una serie di reazioni reversibili, trasferiscono gruppi da due o tre C da uno zucchero all'altro, portando alla formazione di due intermedi della glicolisi o della gluconeogenesi: GAP e fruttosio-6-fosfato:

• La transchetolasi sposta un gruppo a due atomi di carbonio, attivandolo
• La transaldolasi sposta gruppi a tre atomi di carbonio, gruppi di-idrossi-acetone

In questo modo si riescono a formare sia i classici zuccheri presenti nelle nostre cellule da 3, 5 o 6 atomi di C sia intermedi a 4 o 7 atomi di C. Ciò può avvenire tramite il trasferimento di gruppi a più atomi di C mediati da questi due enzimi. La cellula, quindi, utilizza gli intermedi della glicolisi per fare ribosio 5-fosfato; se, invece, c'è un eccesso di ribosio 5-fosfato, questi due enzimi possono trasformarlo nei due intermedi della glicolisi o della gluconeogenesi.

REGOLAZIONE

La via del pentoso fosfato può essere sfruttata in modo differente a seconda dello

stato energetico e delle esigenze della cellula. Il glucosio 6-fosfato può avere diversi destini:

• può partecipare alla glicolisi
• può essere convertito in glucosio in casi particolari (es. epatociti che possono destinare il glucosio alle cellule che ne hanno più bisogno)
• può agire nella via del pentoso fosfato (parte ossidativa)

Le cellule, a seconda della loro funzione e delle loro necessità, possono scegliere la via da intraprendere. Ci sono alcuni organi in cui la via dei pentosi fosfato è particolarmente abbondante, come le ghiandole mammarie (per produrre latte e grandi quantità di molecole biosintetiche come il ribosio) e le cellule adipose (che accumulano grasso e producono molti acidi grassi che hanno bisogno del potere riducente del NADPH).

1. LA CELLULA NECESSITA PIÙ RIBOSIO 5-FOSFATO CHE NADPH

necessità di produrre il ribosio 5-fosfato limitando la produzione di NADPH (es. duplicazione del DNA prima della divisione cellulare).