ciclo di Krebs

IL CICLO DI KREBS
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IL CICLO DI KREBS =
CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI =
CICLO DELL’ACIDO CITRICO
Il ciclo di Krebs è costituito da una serie di 8 reazioni
Si compie nella matrice mitocondriale
E’ una via metabolica anfibolica (partecipa sia a processi
catabolici che anabolici)
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IL CICLO DI KREBS =
CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI =
CICLO DELL’ACIDO CITRICO
Il ciclo di Krebs è anche detto ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo dell'acido
citrico.
E’ un ciclo metabolico di importanza fondamentale in tutte le cellule aerobie (ovvero
che utilizzano ossigeno nel processo della respirazione cellulare).
Il ciclo di Krebs è l'anello di congiunzione delle vie metaboliche responsabili della
degradazione (catabolismo) dei carboidrati, dei grassi e delle proteine in anidride
carbonica e acqua con la formazione di energia chimica.
Il ciclo di Krebs fornisce inoltre anche molti precursori per la produzione di alcuni
amminoacidi quali α-chetoglutarato e ossalacetato
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IL CICLO DI KREBS =
CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI =
CICLO DELL’ACIDO CITRICO
Il ciclo è deputato alla demolizione di acetil-CoA in CO2
Quattro delle reazioni che lo compongono sono catalizzate da ossido-reduttasi tre
delle quali sono NAD-dipendenti e una è FAD-dipendente
Le quattro reazioni di ossido-riduzione producono:
3 NADH + H+ e 1 FADH2
la cui riossidazione darà luogo in catena respiratoria alla sintesi di 11 ATP
1 NADH riossidato  3 ATP
1 FADH2 riossidato  2 ATP
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IL CICLO DI KREBS =
CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI =
CICLO DELL’ACIDO CITRICO
Il ciclo di Krebs produce direttamente “a livello del substrato” una molecola di
GTP, che successivamente viene trasformato in ATP
Il bilancio totale della demolizione di 1 acetil-CoA è quindi di:
12 ATP
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CICLO DI KREBS
Per ogni ciclo si ha:
Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3 H2O --->
---> 3 NADH + H+ +FADH2 + CoA-SH + GTP + 2 CO2
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CICLO DI KREBS
Il ciclo di Krebs è funzionale alla fosforilazione ossidativa
(catena di trasporto di elettroni)
L'una non avrebbe senso senza l'altra
La respirazione cellulare estrae energia da NADH e FADH2,
producendo NAD+ e FAD, che tornano al ciclo di Krebs
sostenendolo.
Il ciclo di Krebs non usa ossigeno, che è invece utilizzato
nella fosforilazione ossidativa.
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Reazione 1: citrato sintasi
La citrato sintasi catalizza la condensazione di ossalacetato
con acetil-CoA ad ottenere citrato.
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Reazione 2: aconitasi
La aconitasi catalizza la isomerizzazione del citrato ad isocitrato
attraverso la formazione di cis-aconitato. La reazione è reversibile.
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Reazione 3: isocitrato deidrogenasi
I fase:
l'enzima catalizza l'ossidazione dell'isocitrato ad ossalsuccinato, che
genera una molecola di NADH a partire da NAD+
II fase:
decarbossilazione che porta alla formazione di α-chetoglutarato
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Reazione 4: α-chetoglutarato deidrogenasi
diidrolipoamide succiniltransferasi
La α-chetoglutarato deidrogenasi (più correttamente ossoglutarato
deidrogenasi) catalizza la decarbossilazione ossidativa dell'α-chetoglutarato
che porta alla formazione del tioestere ad alta energia succinil CoA
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La α-chetoglutarato deidrogenasi è un complesso enzimatico
composto di tre polipeptidi: E1, E2 , E3
La subunità E1 : 2-chetoglutarato deidrogenasi
La subunità E2 : diidrolipoamide succiniltransferasi
La subunità E3 : diidrolipoil deidrogenasi
29 Aprile 2005
Autore: Professoressa Carla Bovina
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Reazione 5: succinil-CoA sintetasi
La catalizza la formazione di succinato a partire dal tioestere ad alta
energia succinil-CoA
L'energia proveniente dal tioestere viene utilizzata per fosforilare il
nucleoside difosfato purinico GDP
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Reazione 6: succinato deidrogenasi
La succinato deidrogenasi (complesso II della catena respiratoria)
è un complesso enzimatico situato nella matrice della membrana
mitocondriale interna, che catalizza la reazione:
succinato + FAD (ubichinone) ⇄ fumarato + FADH2 ubichinolo
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Reazione 6: succinato deidrogenasi
È l'unico enzima del ciclo di Krebs ad essere legato ad una
membrana
Tale posizione è funzionale al coinvolgimento dell'enzima nella
catena di trasporto degli elettroni (complesso II).
Gli elettroni passati sul FAD vengono dunque immessi direttamente
nella catena, grazie al legame covalente tra l'enzima e FAD
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Reazione 7: fumarasi
La fumarasi catalizza l'aggiunta in trans al fumarato di un H+ e di un
gruppo OH- provenienti da una molecola d'acqua con formazione di Lmalato
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Reazione 8: malato deidrogenasi
L'ultima reazione del ciclo catalizzata dalla malato deidrogenasi
consiste nell'ossidazione del malato ad ossalacetato
La reazione utilizza una molecola di NAD+ come accettore di idrogeno
producendo NADH
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CICLO DI KREBS
Stadio Enzima
1
2
3
4
5
6
7
8
Citrato sintetasi
Aconitasi
Isocitrato deidrogenasi
a-Ketoglutarato deidrogenasi
complesso
Succinil-CoA sintetasi
Succinato deidrogenasi
Fumarasi
Malato deidrogenasi
DG°'
(kJ/mol)
-32.2
+6.3
-20.9
-33.5
-2.9
0.0
-3.8
+29.7
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UNA REAZIONE DI “RIEMPIMENTO”
piruvato
carbossilasi
Piruvato + CO2 + ATP
ossalacetato + ADP + Pi
Il ciclo di Krebs è una via anfibolica e cioè rappresenta la tappa terminale
del catabolismo (carboidrati, trigliceridi, aminoacidi), ma fornisce anche
intermedi per la biosintesi di svariate biomolecole (aminoacidi, porfirine).
Quando la concentrazione degli intermedi diminuisce, e cioè essi sono
sottratti per attuare processi di sintesi, esistono reazioni di “riempimento”
cioè di rinforzo ad esempio della concentrazione di ossalacetato, con
rinforzo conseguente della concentrazione degli altri intermedi del ciclo.
L’acetil-CoA, sempre in alta concentrazione (derivante dal catabolismo di
carboidrati ed acidi grassi) non si accumulerà ma troverà, in condizioni
normali, molecole di ossalacetato disponibili per la sintesi di citrato.
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LA REGOLAZIONE DEL CICLO DI KREBS
INIBITORI
PIRUVATO
ATTIVATORE
ATP
Ca2+
NADH
ACETIL-CoA
ossalacetato
citrato
La sua
concentrazione è il
fattore principale
succinato
per la sintesi del
citrato
alfa-chetoglutarato
ATTIVATORE
ADP
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