Descrizione di come avviene il Ciclo di Krebs

Ciclo degli acidi tricarbossilici / Ciclo di Krebs

Il ciclo di Krebs è la seconda fase del metabolismo catalitico, cioè quella fase in cui le molecole che sono state degradate sono rappresentate da un unico intermedio che è l'acetil CoA.

Il metabolismo glicolitico, a differenza di quello degli acidi grassi e degli amminoacidi, è citosolico. Per glicolisi si intende quel processo che, a partire da una molecola a 6 atomi di carbonio, forma due molecole di piruvato a 3 atomi di carbonio. Abbiamo visto che ricaviamo 2 ATP, non molto ma sufficiente per svolgere un compito cellulare.

Da piruvato ad acetil-CoA

Il piruvato entra nel mitocondrio e diventa acetil-CoA grazie al complesso della piruvato deidrogenasi. Per diventare acetil-CoA il piruvato deve essere decarbossilato.

NB: le decarbossilazioni sono importanti perché sono la fonte energetica che spinge la reazione verso la formazione di acetil-CoA. Questa catalisi avviene nei mitocondri in un sistema multienzimatico, il complesso della piruvato deidrogenasi, in cui sono presenti 3 enzimi e 5 coenzimi.

I coenzimi tiamina pirofosfato (TPP), acido lipoico (lipoato) e FAD fungono da cofattori catalitici, mentre CoA-SH e NAD sono cofattori stechiometrici, cioè funzionano come substrati. Queste tappe devono essere accoppiate per conservare l’energia libera prodotta dalla decarbossilazione, che rende possibile la formazione di acetil-CoA e NADH.

Il complesso della piruvato deidrogenasi

Il complesso è costituito da 3 enzimi:

• E1: piruvato deidrogenasi. Costituito da due subunità. È un eterodimero, due alfa e due beta. È la parte più esterna del complesso.
• E2: diidrolipoil transacetilasi. Occupa la parte più centrale. Con il braccio della lipoamide si sposta da E1 a E3.
• E3: diidrolipoil deidrogenasi.

A questo complesso appartengono anche due proteine regolatrici: una cinasi e una fosfatasi, ossia una che fosforila e una che defosforila; in questo modo è mantenuta la forma attiva o inattiva.

Prima reazione: Decarbossilazione

È catalizzata da E1 ed ha come coenzima TPP (è un gruppo prostetico, si lega covalentemente all'enzima).

• TPP viene deprotonato e si forma il carbanione.
• Il carbanione attacca il gruppo carbonilico del piruvato e si forma un composto di addizione.
• Esso si rompe a livello di legame C-C liberando CO₂. Rimane un composto che stabilizza per forma di risonanza.
• Entra un protone e si forma idrossietil-TPP.

Seconda reazione: Ossidazione e attacco di -SH

L'idrossietil-TPP, sempre legato all'enzima E1, viene ossidato ad acetile (va via l'H e si forma un C=O). L'ossidante è il gruppo prostetico di E2, la lipoamide-E₂. La lipoamide attacca il gruppo acetile formando un legame tioestere ad alta energia. Si forma acetil diidrolipoamide legato ad E₂ (il ponte disolfuro S-S accetta elettroni, si rompe e forma due gruppi SH. Il gruppo tiolico attacca C=O e si forma legame tiolestere).

Terza reazione: Formazione di acetil-CoA e rigenerazione del lipoato

La lipoamide si sposta verso il coenzima situato nella parte più esterna, cede il gruppo acetilico al coenzima A e si libera acetil-CoA.

Quarta reazione: Rigenerazione della lipoamide

La lipoamide si sposta verso l'enzima E3 che la ossida e si riforma il ponte disolfuro S-S. Gli elettroni sono ceduti al FAD che si riduce a FADH₂.