Ciclo di Krebs e ciclo del gliossilato

Sintesi di acetilCoA da piruvato e ciclo di Krebs (o degli acidi tricarbossilici o dell'acido citrico)

Scopo

• Ossidare completamente il piruvato e acetilCoA.
• Funzione "anaplerotica" (riempitiva), cioè ha anche il compito di fornire intermedi per altri cicli.

Per poter far avvenire questo processo l'acido piruvico deve entrare nel mitocondrio. Il ciclo dell'acido citrico viene alimentato anche da altri cicli (ciclo delle proteine e dei lipidi).

Il piruvato prodotto dalla glicolisi (citosol) entra nei mitocondri mediante un antiporto piruvato-OH, poiché la membrana mitocondriale interna è impermeabile al piruvato.

Trasformazione del piruvato in acetilCoA

Il piruvato va incontro a una prima reazione che non fa parte del ciclo, ma che è comunque fondamentale: la reazione che permette di trasformare il piruvato in acetilCoA, che poi entra nel ciclo. È una decarbossilazione ossidativa, reazione di un processo irreversibile in cui il gruppo carbossilico viene rimosso dal piruvato sotto forma di una molecola di CO₂ e i due atomi di carbonio che restano diventano il gruppo acetilico dell'acetilCoA. Ogni NADH nella sua ossidazione produce 2,5 ATP.

Questa reazione è catalizzata da un complesso enzimatico formato da 3 enzimi (E₁, E₂, E₃), ciascuno dei quali rappresentato in più copie: il complesso della piruvato deidrogenasi.

Questo complesso enzimatico richiede cinque coenzimi: la tiamina pirofosfato (TPP), il FAD, il CoA (indicato come CoA-SH), il NAD e il lipoato. Sono tutti coenzimi che derivano da vitamine del gruppo B. Il CoA è importante perché il suo gruppo attivo tiolico (SH) forma un legame tioestere, quindi in questa reazione il CoA attiva l'acido acetico.

Complesso enzimatico

• E₁ (piruvato deidrogenasi): Ha il compito di far perdere il piruvato e il gruppo CO₂ acetile si lega alla TPP (coenzima dell'E₁). Si forma un composto idrossietilico. Inoltre catalizza anche il trasferimento del gruppo acetilico dalla TPP alla forma ossidata della lipoamide dell'E₂.
• E₂ (diidrolipoil transacetilasi): Questo gruppo acetile viene ceduto all'E₂ dal gruppo della lipoamide, che ha come coenzima il lipoato (catena di carboni che termina con un doppio legame S). L'acido lipoico (lipoato) è legato all'E₂ tramite un legame ammidico con la Lys per formare la lipoamide. Il coenzima lipoato si trova in due forme, una forma ossidata e una forma ridotta. Attraverso la rottura del doppio legame S si forma acetil-diidrolipoamide. Inoltre, i 2 H⁺ rimossi nella reazione vanno a ridurre il ponte –S–S– della lipoamide formando due gruppi tiolici (–SH). Avviene una reazione di transesterificazione in cui il gruppo –SH del CoA sostituisce il gruppo –SH dell'E₂, formando acetilCoA.
• E₃ (diidrolipoil deidrogenasi): Ha il compito di riossidare la lipoamide riducendo il NAD a NADH.