biochimica

SOTTOFORMA DI ATP

• Il ciclo di Krebs è una fase del metabolismo che raccoglie gli intermedi di acetilcoA che derivano dal catabolismo delle proteine, degli zuccheri e dei lipidi
• Amminoacidi, monosaccaridi e acidi grassi vengono assorbiti, passano all'interno dell'enterocita a livello ematico, e dopo entrano nelle cellule dei tessuti attraverso un meccanismo insulinodipendente o senza
• Una volta entrato nelle cellule il glucosio subisce la glicolisi e si producono due molecole di piruvato, che verrà convertito in acetilcoA, che verrà ossidato ulteriormente e produrrà FAD, NAD (che verranno ossidate nella respirazione cellulare) e ATP

• Il ciclo di Krebs avviene a livello mitocondriale
• I mitocondri sono organelli che si trovano all'interno della cellula e hanno funzione di creare energia
• Sono costituiti da una matrice mitocondriale (che contiene enzimi coinvolti nel metabolismo)

Una membrana mitocondriale interna (sede di molecole proteiche che sono trasportatori specifici degli elettroni e di alcuni enzimi coinvolti nel ciclo di Krebs) e una esterna (molto poco selettiva).

Movimento del piruvato dal citosol verso la matrice mitocondriale:

• Il piruvato che si è formato dal glucosio si trova nel citosol, ma deve entrare a livello mitocondriale per subire il processo del ciclo di Krebs.
• Per entrare nel mitocondrio supera la matrice esterna e poi per entrare nella matrice interna usa un meccanismo di simporto con uno ione H.

Decarbossilazione ossidativa: il piruvato deve prima essere ossidato ad acetilCoA e CO2.

• Enzimi coinvolti che formano il complesso del piruvato DH.
• Il piruvato una volta entrato nei mitocondri deve essere trasformato in acetilCoA per partecipare al ciclo di Krebs.
• La trasformazione in acetilCoA è una trasformazione chiamata decarbossilazione ossidativa, cioè la molecola di piruvato deve essere decarbossilata, privata di un CO2.

1. Condensazione acetil CoA con ossalacetato
2. Il C metilico del gr.acetile condensa (+H2O) con il gr.carbonilico dell'ossalalcetato. Simultaneamente il legame tioestere è scisso per rilasciare CoA libero. Il CoA può partecipare ad un'altra decarbossilazione ossidativa di un'altra molecola di piruvato per dare acetil CoA che entra nel ciclo di Krebs

1. Conversione di citrato in isocitrato attraverso cis-aconiatato attraverso l'addizione reversibile di H2O
2. Reazione reversibile

1. Deidrogenazione di isocitrato ad alfachetoglutarato e CO2
2. Reazione di

ossidazione dell'isocitrato a discapito di una molecola di NADP che diventa NADH

4° reazione:

Ossidazione di alfachetoglutarato a succinil CoA e CO2

Complesso di 3 enzimi

Catalizzata da alfachetoglutaratodeidrogenasi

5° reazione:

Conversione di succinil CoA a succinato

Il succinil CoA è un composto ad alta energia. La sua idrolisi libera tanta energia che viene accoppiata alla sintesi di GTP

6° reazione:

Deidrogenazione di succinato a fumarato

Enzima presente a livello della membrana esterna

7° reazione:

Idratazione di fumarato a malato

8° reazione:

Deidrogenazione di malato a ossalacetato

La reazione è comunque spostata verso DX perché l'ossalacetato è rapidamente sottratto

Catalizzato da malato deidrogenasi

L'ossalacetato sarà poi substrato della prima reazione

Guadagno energetico:

Entrano nel ciclo: acetilCoA (2C) o Ossalacetato (4C)

Escono dal ciclo: 2 CO2 (2C)

ossidazione isocitrato

ossidazione alphachetoglutarato

Ossalacetato (4C)

3 NADH ->1 FADH2 -> 1GTP

NADH + O2 -> NAD++ 2e- ->2,5 ATP

FADH2+O2 -> FAD+2e- ->1,5 ATP

Guadagno energetico

Glicolisi (7 ATP)2 ATPo 2 NADHo

Ciclo di Krebs (20 ATP)1 GTPo 3 NADH 2 volteo 1 FADH2o

Piruvato Acetil CoA (5 ATP)1 NADH 2 volteo

Via anfibolica

Gli intermedi del ciclo di Krebs vengono usati per altre vie biosintetiche

Le reazioni anaplerotiche sono quell'insieme di reazioni che servono per rifornire il Ciclo di Krebs degli intermedi sottratti per la sintesi di vari composti (glucosio da Acido Ossalacetico, acidi grassi e steroli da Acido Citrico, etc.) senza passare attraverso la formazione di Acetil-CoA

Regolazione

1. Velocità di formazione di acetil CoA
2. La [ATP, acetilCoA, NADH]: inibiscono piruvato DH
3. La [AMP, CoA, NAD+]: attivano piruvato DH
4. Citrato sintasi
5. La [ATP, succinilCoA, NADH]: inibiscono l'enzima
6. La [ADP]: attiva l'enzima
7. Isocitrato DH
8. La [ATP]:

inibisce l'enzima La [ADP]: attiva l'enzima⁴. Alphachetoglutarato DHL_a [succinilCoA, NADH]: inibiscono l'enzima La [Ca⁺⁺]: attiva l'enzima Fosforilazione ossidativa

Culmine del metabolismo energetico negli organismi aerobici

Tutti i metaboliti di tutti i processi catabolici convergono nell'ultima fase di respirazione cellulare

Carboidrati Acidi grassi Amminoacidi

La fosforilazione ossidativa rappresenta il culmine del metabolismo energetico di tutti gli organismi aerobici

L'ATP è il prodotto di questa reazione

Dove avviene

Sempre a cavallo di una membrana biologica

Eucarioti: complessi proteici inseriti nella MMIo Procarioti: complessi proteici inseriti nella membrana cellulare

Teoria chemiosmotica 1961: la sintesi di ATP è basata sulle differenze di concentrazione di protoni tra due facce della membrana, serve per conservare l'energia estratta dall'ossidazione metabolica

Processi

3 componenti

di trasporto+degli elettroni diventando H , che si disperdono in ambiente acquoso (estrusi poinella parte intermembranale)

Gli elettroni vengono trasportati lungo una catena di molecole trasportatrici dielettroni fino all'ossigeno, accettore finale di elettroni per la produzione di ATP perorganismi aerobi. Esso poi verrà ridotto ad acqua

La catena respiratoria è costituita da proteine che contengono gruppi prostetici(porzioni non proteiche) strettamente legati in grado di accettare e donare elettroni

Sequenza precisa: gli elettroni che entrano nella catena sono ricchi di energia ementre discendono perdono energia libera che viene immagazzinata in ATP

Gli elettroni e i protoni che siformano, derivano dall'attività dideidrogenasi che riossidandoNADH, NADPH e FADH2 liberanosia H+ che e-Gli elettroni passano attraverso una serie di trasportatori legati alla membrana

Gli elettroni per passare da un trasportatore all'altro utilizzano