Descrizione di come avviene il Ciclo di Krebs
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ESTRATTO DOCUMENTO
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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I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher _Cice_ di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Bologna - Unibo o del prof Calonghi Natalia.
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