Ciclo di Krebs

L'enzima ha un residuo di istidina nel suo sito. Il succinil-CoA entra, si lega

all'enzima; si rompe il legame C-S e si introduce il gruppo fosfato. Si libera CoA e si

forma succinilfosfato legato all'enzima. Il gruppo fosfato è ceduto al residuo di

istidina e si libera succinato.

Per rigenerare l'enzima, il fosfato legato all'istidina è ceduto a GDP che si fosforila,

formando GTP.

6° TAPPA: succinato fumarato

→

E' reversibile

E' catalizzata dalla succinato deidrogenasi.

E' una reazione di ossidoriduzione in cui il succinato è ridotto a fumarato e gli

elettroni sono ceduti al FAD. Il FAD è il coenzima della succinato deidrogenasi ed

legato all'enzima formando una base di Schiff.

NB: La succinato deidrogenasi è importante perchè è il secondo complesso della

catena respiratoria,

7° TAPPA: fumarato malato

→

E' reversibile.

E' catalizzata da una fumarasi che idrata il fumarato a malato.

Per inserire H O il meccanismo può procedere attraverso la formazione di un

2

carbocatione o di un carbanione

8° TAPPA: malato ossalacetato

→

E' reversibile

E' catalizzata dalla malato deidrogenasi +

Il malato è ossidato a ossalacetato e gli elettroni sono ceduti al NAD che si riduce a

+

NADH + H .

REAZIONE COMPLESSIVA:

+

Acetil-CoA + 3NAD + FAD + GDP + Pi + 2H O 2CO + 3NADH + FADH +

→

2 2 2

+

ATP + 2H + CoA

Considerazioni:

Il carbonio carbonilico dell'acetil-CoA viene conservato durante il primo giro ma

viene perso completamente nel secondo giro. Il carbonio metilico dell’acetil-CoA

sopravvive a due giri completi del ciclo ma viene equamente ripartito tra i quattro

carboni dell’ossalacetato entro la fine del secondo giro. In ogni giro successivo del

ciclo, una metà di questo carbonio (il gruppo metile marcato originariamente) viene

rilasciata

CONTI ENERGETICI 4

Resa in ATP dall’ossidazione aerobica di Numero di molecole di Numero di molecole di ATP

una molecola di glucosio attraverso la ATP o di coenzimi ridotti formate complessivamente*

glicolisi, piruvato deidrogenasi, il ciclo formati direttamente

dell’acido citrico e la fosforilazione

ossidativa -1 ATP -1

Glucosio 6-P

→Glucosio -1 ATP -1

F6P →F1,6-bisP 2 NADH 3 o 5*

2 GAP3 1,3-bis-Pglicerato

→2 2 ATP 2

2 1,3-bis-Pglicerato 3-P-glicerato

→2 2 ATP 2

2 PEP piruvato

→2 2 NADH 5

2 piruvato acetil-CoA

→2 2 NADH 5

2 isocitrato α-chetoglutarato

→2 2 NADH 5

2 α-chetoglutarato succinil CoA

→2 2 ATP (o 2 GTP) 2

2 succinil CoA succinato

→2 2 FADH2 3

2 succinato fumarato

→2 2 NADH 5

2 malato ossalacetato

→2

totale 30-32 ATP

Resa in ATP durante Numero di molecole di Numero di

l’ossidazione del palmitil-CoA a NADH o di FADH2 molecole di

CO2 e H2O formate ATP prodotte

Acil-CoA deidrogenasi 7 FADH2 10,5

β-Idrossiacil-CoA deidrogenasi 7 NADH 17,5

Isocitrato deidrogenasi 8 NADH 20

α-Chetoglutarato-deidrogenasi 8 NADH 20

Succinil-CoA-sintetasi 8

Succinato deidrogenasi 8 FADH2 12

Malato deidrogenasi 8 NADH 20

totale 108

Quindi:

Dagli zuccheri: resa in ATP dall'ossidazione aerobica di una molecola di glucosio

attraverso la glicolisi, piruvato deidrogenasi, il ciclo dell'acio citrico e la

fosforilazione ossidativa tot = 30-32 ATP

→

Dagli acidi grassi: resa in ATP durante l'ossidazione del palmitil-CoA a CO e H O →

2 2

tot = 106

La beta-ossidazione avviene nel mitocondrio. La prima reazione è un'ossidazione con

formazione di FADH . Il giro di ossidazione avviene per 7 volte: in totale ho 7FADH

2 2

10,5 ATP

→

L’equivalente di 2 molecole di ATP viene consumato nell’attivazione del palmitato,

in cui l’ATP viene scisso in AMP e PPi. Perciò l’ossidazione completa di una

molecola di palmitato produce 106 molecole di ATP

L'IMPORTANZA DEL CICLO DI KREBS

5

⦁ Permette la formazione di ATP con formazione di coenzimi ridotti

⦁ E' collegato all'anabolismo: cioè produce degli intermedi che la sintesi può portare

via

⦁ acetil-CoA sintesi di acidi grassi

→

⦁ ossalacetato PEP gluconeogenesi

→ →

⦁ citrato dal mitocondrio al citosol con meccanismo di trasporto

→

⦁ fumarato ciclo dell'urea

→

In certi casi si hanno reazioni anaplerotiche ossia reazioni che servono per rifornire il

ciclo di Krebs degli intermedi sottrati per la sintesi di vari composti senza passare

attraverso la formazione di acetil CoA. Esse richiedono la fissazione su molecole a tre

atomi di C della CO per formare un intermedio del ciclo di Krebs: danno

2

ossalacetato e malato.

LA REGOLAZIONE DEL CICLO DI KREBS

La regolazione del ciclo è a carica della piruvato deidrogenasi e a livello delle tre

tappe irreversibili: citrato sintasi (1°), l'isocitrato deidrogenasi (3°) e α-chetoglutarato

deidrogenasi (4°).

Il controllo sulla piruvato deidrogenasi è sia di tipo allosterico che covalente, mentre

sulle altre tappe è di tipo allosterico.

La velocità del ciclo è modificata da:

⦁ disponibilità di substrato

⦁ inibizione da accumulo di prodotti

⦁ inibizione allosterica retroattiva degli enzimi che catalizzano le prime tappe del

ciclo

Per la piruvato deidrogenasi

Allosterici negativi

⦁ ATP

⦁ Acetil-CoA

⦁ NADH

⦁ Acidi grassi

Un'elevata concentrazione di questi composti indica un sufficiente stato energetico

della cellula, quindi la piruvato deidrogenasi viene inibita

Allosterici positivi

⦁ AMP

⦁ Coenzima A

⦁ +

NAD

⦁ il calcio interviene nella contrazione muscolare quindi richiede ATP

→

Un'elevata concentrazione di questi composti indica che la cellula ha bisogno di

energia quindi la piruvato deidrogenasi si attiva.

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