14 ciclo di Krebs - Progetto e

12/05/15 Via finale comune per
l’ossidazione di tutti i
combustibili metabolici che
entrano nella via come molecola di
acetil CoA
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O
Processi molecolari in
cui è coinvolto il
consumo di ossigeno
e la formazione di CO2
da parte della cellula
Le sostanze
nutrienti: a. grassi,
glucosio e
qualche
amminoacido,
sono tutte ossidate
fino a formare
frammenti a due
atomi di carbonio:
gruppo acetilico
1 12/05/15 I gruppi acetilici
sono immessi
nel ciclo
dell’acido
citrico, dove
vengono
ossidati fino a
formare CO2 ed
energia
sottoforma di
molecole ridotte
NADH e
FADH2
2 12/05/15 I cofattori ridotti che si sono prodotti sono a loro volta
riossidati liberando elettroni che attraverso la catena
respiratoria saranno trasferiti all’O2 che si riduce ad
H2O.
L’energia
rilasciata in
questo
trasferimento DI
ELETTRONI
E di riduzione
sarà convertita
in ATP
E
di
fosforilazione
1a
fase
3 12/05/15 La conversione del
piruvato ad acetilCoA, catalizzata
dalla PIRUVATO
DEIDROGENASI, è
una
4 12/05/15 COMPLESSO MULTIENZIMATICO
Costituito da tre enzimi e 5 gruppi prostetici: tiamina
pirofosfato (TPP), flavin adenin dinucleotide (FAD), coenzima
A (CoA), nicotinamide adenin dinucleotide (NAD+) e il
LIPOATO.
LOCALIZZATO NEI MITOCONDRI
DELLE CELLULE EUCARIOTICHE
PIRUVATO DEIDROGENASI (E1)
DIIDROLIPOIL TRANSACETILASI (E2)
DIIDROLIPOIL DEIDROGENASI (E3)
sito di legame con la lipoamide
5 12/05/15 PANTOTENATO
componente
essenziale del CoA.
CoA trasportatore di
gruppi acilici. Il
gruppo acilico si lega
al gruppo tiolico del
CoA per formare un TIOESTERE
lipoamide
LIPOATO
Data la sua capacità di andare incontro a ossido riduzione,
può servire sia come trasportatore di elettroni che come
trasportatore di acili
6 12/05/15 7 12/05/15 8 12/05/15 2a fase
1. TAPPA
FORMAZIONE DEL
CITRATO
2. TAPPA
Isomerizzazione del
citrato: formazione dell’isocitrato
attraverso il cis-aconitato
3. TAPPA
Isocitrato è ossidato e
decarbossilato a α-chetoglutarato
9 12/05/15 4. TAPPA
OSSIDAZIONE
DELL’ α-CHETOGLUTARATO A
SUCCINIL-CoA E CO2
Reazione uguale a quella della
piruvato deidrogenasi vista in
precedenza.
5.TAPPA
CONVERSIONE DEL
SUCCINIL-CoA A SUCCINATO E GTP
L’energia rilasciata dall’idrolisi del legame
tioestere viene usata per la sintesi di GTP. I tessuti
extraepatici contengono una forma ATP dipendente
6.TAPPA
OSSIDAZIONE
DEL SUCCINATO A FUMARATO
Negli eucarioti la succinato deidrogenasi è
legata saldamente alla membrana
interna dei mitocondri, nei procarioti alla
membrana plasmatica.
7. TAPPA
IDRATAZIONE DEL
FUMARATO A PRODURRE MALATO
8. TAPPA
OSSIDAZIONE
DEL MALATO AD
OSSALACETATO
Nelle condizioni termodinamiche
standard la reazione è
endoergonica ma nella cellula
l’ossalacetato è rimosso
continuamente dalla reazione
altamente esoergonica della
citrato sintasi
10 12/05/15 Ogni giro del
ciclo produce
3 molecole
di NADH
1 molecola
di FADH2
1 molecola
di GTP
La regolazione del
ciclo dell’acido
citrico avviene sia al
livello dell’entrata
del carburante
metabolico sia al
livello delle reazioni
chiave all’interno
del ciclo
Il flusso attraverso il ciclo è controllato da interazioni
allosteriche, ma è anche assai influenzato dalla
concentrazione dei substrati.
11 12/05/15 Oltre ad un ruolo
catabolico il
ciclo funge
anche da
importante fonte
di intermedi
biosintetici. Dal
momento che
alcune reazioni
tendono a
consumare gli
intermedi del
ciclo sottraendo
carbonio, il
procedere del
ciclo verrebbe meno se non esistessero processi in
grado di ripristinare le riserve di intermedi.
Necessità di
rimpiazzare gli
intermedi del
ciclo
12 12/05/15 RIFORNISCONO DI INTERMEDI IL
CICLO DELL’ACIDO CICLICO
In condizioni normali esiste
un bilancio quasi perfetto
tra reazioni che rimuovono gli
intermedi del ciclo e reazioni
che lo riforniscono.
ENZIMA REGOLATORIO PRATICAMENTE INATTIVO IN
ASSENZA DI ACETIL-COA, suo modulatore allosterico
positivo. Quando l’acetil-CoA è in eccesso stimola
l’enzima a produrre più OSSALACETATO per poter venir
così consumato in questo ciclo.
Alternativamente l’OSSALACETATO può essere usato per
la SINTESI DI CARBOIDRATI e l’accumulo di acetilCoA può essere visto come segnale che è disponibile
carbonio a sufficienza per essere immagazzinato come
carboidrati.
Enzima è attivato dall’intermedio glicolitico fruttosio 1,6bisfosfato, che tende ad aumentare quando il ciclo opera ad
una velocità troppo bassa e non utilizza tutto il piruvato che è
prodotto dalla glicolisi
13 12/05/15 La piruvato carbossilasi
richiede la vitamina
biotina (B8) come
gruppo prostetico
Trasportatore
specializzato di
gruppi ad un
atomo di carbonio
nella loro forma
più ossidata
La piruvato carbossilasi è
formata da 4 subunità identiche,
ognuna delle quali è legata ad una
biotina mediante un legame
amidico con ε-amino gruppo della
lisina al sito attivo dell’enzima
Via catabolica
Sequenza reazioni
Resa
energetic
a
Ossidazione di 2 NAD+
2 NADH
2 ATP
5 ATP o 3 ATP
Formazione di
Acetil-CoA
Decarbossilazione ossidativa del
piruvato
2NADH
5ATP
Ciclo dell’acido
citrico
Isocitrato deidrogenasi
α-chetoglutarato deidrogenasi
Succinil-CoA tiochinasi
Succinato deidrogenasi
Malato deidrogenasi
2 NADH
2 NADH
5 ATP
5 ATP
2 ATP
3 ATP
5 ATP
________
glicolisi
2 FADH2
2 NADH
TOTALE
Resa in ATP
Nella
Fosforilazione
ossidativa
32 ATP o 30 ATP
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