Prof. Giorgio Sartor
Metabolismo dei
carboidrati
III
B09-III - Versione 3.0 – Feb-17
Copyright © 2001-2017 by Giorgio Sartor.
All rights reserved.
Indice
H
Metabolismo
del Glicogeno
Glicogeno
H
O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
H
H
HO
O
OH
H OH
H
H
OH
H
OH
OH
H
OH
H
OH
CH2OPO3--
Riboso-5-fosfato
2NAD+
Ciclo dei
pentosi
Glicolisi
Fruttoso-1,6-difosfato
Gluconeogensi
O
CH2OH
D-Glucoso
2ADP + 2Pi
H
H
2NADH
2ATP
3-fosfogliceraldeide
O
2 Piruvato
O
H3C
O
Piruvato
Fermentazione
lattica
(Anaerobiosi)
2NADH
Fermentazione
alcolica
(Anaerobiosi)
NADH
OH
O
H3C
O
Acetil-CoA
2 Lattato
2NAD+
2 CO2 + 2 etanolo
O2
Ossidazione
aerobica NAD+
ADP + Pi
Ciclo di
Krebs
H+
Fosforilazione
ossidativa
H+
ATP
NAD+
6 CO2 + 6H2O
1
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Metabolismo dei carboidrati - III
-3-
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Metabolismo dei carboidrati - III
-4-
2
Aerobiosi Anaerobiosi
O2
Aerobiosi
Metabolismo
del Glicogeno
Glicogeno
H
H
O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
H
H
HO
O
OH
H OH
H
H
OH
H
OH
OH
H
OH
H
OH
CH2OPO3--
Riboso-5-fosfato
2NAD+
Ciclo dei
pentosi
Glicolisi
Fruttoso-1,6-difosfato
Gluconeogensi
O
CH2OH
D-Glucoso
2ADP + 2Pi
H
H
2NADH
2ATP
3-fosfogliceraldeide
O
2 Piruvato
O
H3C
O
Piruvato
Fermentazione
lattica
(Anaerobiosi)
2NADH
Fermentazione
alcolica
(Anaerobiosi)
NADH
OH
O
H3C
O
Acetil-CoA
2 Lattato
2NAD+
2 CO2 + 2 etanolo
O2
Ossidazione
aerobica NAD+
ADP + Pi
Ciclo di
Krebs
H+
Fosforilazione
ossidativa
H+
ATP
NAD+
6 CO2 + 6H2O
3
Aerobiosi
• In condizioni aerobiche il piruvato
prodotto dalla glicolisi e dalla
degradazione degli aminoacidi è
ossidato a H2O e CO2 nella respirazione
cellulare.
• Ciò avviene in tre stadi
– Produzione di acetil-CoA (decarbossilazione
del piruvato)
– Ossidazione dell’acetil-CoA a CO2 (Ciclo di
Krebs)
– Trasferimento di elettroni e fosforilazione
ossidativa (produzione di H2O e ATP con
consumo di O2 ).
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Metabolismo dei carboidrati - III
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-8-
4
Piruvato deidrogenasi
Produzione di acetil-CoA
(decarbossilazione del piruvato)
Trasporto del piruvato
• Il piruvato è trasportato all’interno della
matrice mitocondriale dove viene ossidato ad
acetilCoA dal complesso enzimatico piruvato
deidrogenasi.
• Il piruvato viene trasportato attraverso la
membrana mitocondriale attraverso un
trasportatore specifico che lo scambia con ioni
OH-.
• La membrana esterna mitocondriale permette
il passaggio a ioni e piccole molecole e
contiene canali anionici voltaggio dipendenti
(VDAC: voltage dependent anion channels).
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- 10 -
5
Mitocondrio
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Metabolismo dei carboidrati - III
- 11 -
Mitocondrio
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Metabolismo dei carboidrati - III
- 12 -
6
I mitocondri
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Metabolismo dei carboidrati - III
- 13 -
Acetil-CoA
H
N
HS
H
N
O
HO
H
O H 3C
O
CH 3
P
O
CoA-SH
O
P
O
O
O
O
N
O
NH2
N
N
N
β-mercaptoetanolamina
HO
OH
Acetile
Acido Pantotenico
Adenosina-5'-difosfato
O
H3C
S
H
N
H
N
O
HO
H
O H3C
O
CH3
O
O
P
O
P
O
O
O
N
O
NH2
N
N
HO
N
OH
Acetil-CoA
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Metabolismo dei carboidrati - III
- 14 -
7
Acetil-CoA
CoA-SH
Acetile
β-mercaptoetanolamina
Acido pantotenico
Adenosina-5’-difosfato
Acetil-CoA
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Metabolismo dei carboidrati - III
- 15 -
Complesso piruvato deidrogenasi
• Il complesso piruvato deidrogenasi è un gruppo di enzimi
associati non covalentemente che catalizzano la
decarbossilazione del piruvato e formazione di AcetilCoA.
• La reazione forma contemporaneamente NADH
trasferendo uno ione H- al NAD+.
• Il NADH passa gli elettroni alla catena respiratoria
• La reazione ha un ∆G°’ = -33.4 kJ/mol (essenzialmente
irreversibile).
NAD+
CoA
O
NADH
SH
O
S
H3C
O
TPP, Lipoato, FAD
H3C
CoA
+
CO2
O
Complesso piruvato deidrogenasi
(E1 + E2 + E3)
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Metabolismo dei carboidrati - III
- 16 -
8
Complesso piruvato deidrogenasi
• Il complesso piruvato deidrogenasi catalizza
cinque reazioni sequenziali, richiede tre
enzimi e cinque coenzimi.
• I cinque coenzimi sono:
•
•
•
•
Il FAD e il NAD+ sono trasportatori di elettroni.
La TPP trasferisce il gruppo acetile al lipoato.
Il lipoato è trasportatore di elettroni e di acili.
Il CoA è il trasportatore di acili, lega in modo
covalente il gruppo acilico attraverso un legame
tioestere ad alta energia.
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Metabolismo dei carboidrati - III
- 17 -
I reagenti e i prodotti
FAD
SH
NAD+
SH
Idrossietil-TPP
OH
CO2
H3C
C
Diidrolipoil
deidrogenasi
E3
FAD
Lipoamide
S
TPP
R
Piruvato
deidrogenasi
E1
O
O
Diidrolipoamide
HS
R
O
TPP
H3C
S
HS
Diidrolipoil
transacetilasi
E2
O
H3C
NADH
S
S
S
CoA
S
H3C
CoA
HS
O
SH
R
Acetil-diidrolipoamide
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- 18 -
9
Le cinque reazioni nel complesso
FAD
SH
NAD+
SH
Idrossietil-TPP
Lipoamide
OH
CO2
H3C
C
S
TPP
4
S
Diidrolipoil
deidrogenasi
E3
FAD
1
O
S
HS
Diidrolipoil
transacetilasi
E2
O
Diidrolipoamide
HS
R
O
TPP
H3C
2
S
3
HS
CoA
H3C
O
NADH
S
R
Piruvato
deidrogenasi
E1
5
S
CoA
O
H3C
SH
R
Acetil-diidrolipoamide
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 19 -
I tre enzimi del complesso
FAD
SH
NAD+
SH
Idrossietil-TPP
OH
CO2
H3C
C
Diidrolipoil
deidrogenasi
E3
FAD
Lipoamide
S
TPP
R
Piruvato
deidrogenasi
E1
O
O
Diidrolipoamide
HS
R
O
TPP
H3C
S
HS
Diidrolipoil
transacetilasi
E2
O
H3C
NADH
S
S
S
CoA
S
H3C
CoA
HS
O
SH
R
Acetil-diidrolipoamide
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 20 -
10
I cinque coenzimi
FAD
SH
NAD+
SH
Idrossietil-TPP
OH
CO2
S
C
H3C
Diidrolipoil
deidrogenasi
E3
FAD
Lipoamide
TPP
S
R
Piruvato
deidrogenasi
E1
Diidrolipoamide
HS
R
O
TPP
H3C
S
HS
Diidrolipoil
transacetilasi
E2
O
O
CoA
S
H3C
O
NADH
S
S
O
H3C
CoA
HS
SH
R
Acetil-diidrolipoamide
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 21 -
I cinque coenzimi
O
H3C
N
H3C
N
Base di Shiff
ridotta
N
H
HO
Ribosio in
forma aperta
O
H3C
N
H3C
N
H
H
OH
H
O
H
+ H+
NH
C
+
N
O
O
O
O
P
O
N
O
NH2
N
N
N
OH
O
NADH
H
O
H
NH2
O
O
HO
H
P
O
NH2 CH
3
Tiamina pirofosfato (TPP)
N
O
P
O
O
R
P
O O
O
O
N
OH
O
O
O
S
N
HO
P O
O
S
O
H
NH2
+
O
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NH
N
H
R
FADHz
(ridotto)
N
Protone acido
N
N
NAD+
O
HO
H3C
H3C
O
P
Coenzima A
+
N
H
HO
O
N
H3C
R
FADH+
FAD
(ossidato)
O
H
+ H+
NH
H
N
HS
+ 2H+ + 2e-
NH2
N
OH
N
N
H
N
HS
S
Lipoamide
Metabolismo dei carboidrati - III
Diidrolipoamide
- 22 -
11
I tre enzimi
• Il complesso piruvato
deidrogenasi PDC consiste in
tre enzimi:
– piruvato deidrogenasi
• EC1.2.4.1
• (E1, arancio) (B),
– diidrolipoil transacetilasi
• EC2.3.1.12
• (E2, verde) (A),
– diidrolipoil deidrogenasi
• EC1.8.1.4
• (E3, violetto) (C).
• In E. coli il complesso consiste
in 24 coppie di E1, 24 coppie di
E2 e di 12 coppie di E3.
• E2 funziona come “core” del
complesso (C).
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 23 -
I tre enzimi
• Ogni coppia di E2 contiene
tre molecole di lipoato
legate covalentemente.
• Il lipoato ha un braccio
flessibile che trasporta le
molecole di acetile da un
sito attivo ad un altro.
• E1 ha come coenzima il
molecola di TPP ed E3 ha
come coenzima il FAD.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 24 -
12
Piruvato deidrogenasi (E1) EC1.2.4.1
+
H
CH3
R'
CH3
R'
+
N
S
S
R
N
C
+
S
R
+
H
H
N
+
R
O
CH3
O
O
O
TPP
O
CH3
+
H
O
• Gli intermedi rimangono legati al
complesso.
• Il piruvato reagisce con il TPP
legato a E1 e viene decarbossilato
al derivato idrossietil-TPP
(carbanione reattivo stabilizzato
per risonanza).
CO2
CH3
R'
C
Metabolismo dei carboidrati - III
CH3
R'
+
N
S
HO
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
CH3
R'
R
CH3
S
HO
N
R
CH3
- 25 -
Piruvato deidrogenasi (E1) EC1.2.4.1
Mg++
TPP
1L8A
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 26 -
13
Piruvato deidrogenasi (E1) EC1.2.4.1
Cavità
Carbanione
TPP
1L8A
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 27 -
Piruvato deidrogenasi (E1) EC1.2.4.1
TPP
1NI4
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 28 -
14
Piruvato deidrogenasi (E1) EC1.2.4.1
TPP
1NI4
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 29 -
Piruvato deidrogenasi (E1) EC1.2.4.1
Cavità
Carbanione
TPP
1NI4
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 30 -
15
Diidrolipoil transacetilasi (E2)
+
CH3
R'
N
S
C
H
CH3
R'
+
+
N
S
R
CH3
HO
+
CH3
R'
H
H
R
S
O
CH3
O
S
SH
N
C
SH
R
CH3
S
Diidroacetilipoamide
S
S
Lipoamide
O
O
O
N
N
H
H
N
H
• Il gruppo idrossietile derivato da idrossietil-TPP è
trasferito al lipoato (legato ad una His di E2) come
acetile, attraverso l’attacco nucleofilo del carbanione
sull’atomo di zolfo della lipoamide.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 31 -
Diidrolipoil transacetilasi (E2)
CH3
R'
S
N
C
O
• Il braccio del lipoato si
muove sul sito di legame
del acetil-CoA e ne
transesterifica il gruppo
SH formando AcetilCoA.
R
CH3
Diidroacetilipoamide
SH
S
O
O
N
N
O
H
H
N
H
H3 C
S
CoA
S
H
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
O
HS
O
HS
CoA
S
CH3
HS
Metabolismo dei carboidrati - III
- 32 -
16
Diidrolipoil transacetilasi (E2) EC2.3.1.12
Dominio catalitico
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 33 -
Diidrolipoil transacetilasi (E2) EC2.3.1.12
Dominio catalitico
AcetilCoA
Lipoamide
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 34 -
17
Diidrolipoil deidrogenasi (E3)
O
N
O
H
FAD
FAD
S
SH
S
HS
N
H
FADH2
S
S
SH
S
NAD+
HS
S
NADH + H+
• Il lipoato ridotto viene riossidato dall’E3 utilizzando il FAD
che si riduce a FADH2.
• Il FADH2 viene riossidato dal NAD+ che si riduce a NADH
e H+
• Si rigenera la piruvato deidrogenasi
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 35 -
Diidrolipoil deidrogenasi (E3) EC1.8.1.4
NAD+
FAD
S
S
1LPV
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 36 -
18
Diidrolipoil deidrogenasi (E3) EC1.8.1.4
NAD+
FAD
S
S
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 37 -
• La diidrolipoil transacetilasi (E2) è
centrale in questo meccanismo.
• Il braccio flessibile del lipoato:
– lega il gruppo acetile e lo trasferisce al
CoA e
– accetta due elettroni dalla piruvato
deidrogenasi (E1) e li trasferisce al
diidrolipoil deidrogenasi (E3).
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 38 -
19
Legame del piruvato
R
H3C
O
+
R'
N
S
N
CH3
N
CH3
R
HN
C
O
E1
N
CH3
S
O
S
S
Cys
S
Cys
O
O
E3
H
O
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 39 -
Decarbossilazione del piruvato
CO2
R
H3C
O
+
R'
N
N
CH3
N
CH3
HN
S
E1
N
R
C
CH3
S
O
HO
S
H
O
S
Cys
S
Cys
E3
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 40 -
20
Formazione di
diidroacetillipoamide
R
H3C
O
+
R'
N
S
C
R
H3 C
E1
N
N
CH3
N
CH3
O
HN
S
O
HS
S
Cys
S
Cys
E3
H
N
O
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 41 -
Legame del Coenzima A
R
H3C
O
+
R'
N
S
R
H3C
O
C
S
E1
H
HS
S
CoA
N
N
CH3
N
CH3
HN
O
S
Cys
S
Cys
E3
H
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
O
Metabolismo dei carboidrati - III
- 42 -
21
Formazione di Acetil-CoA
O
+
R'
N
S
R
H3C
H3C
R
O
N
N
CH3
N
CH3
S
HN
CoA
C
HS
E1
O
HS
S
Cys
S
Cys
E3
H
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
O
Metabolismo dei carboidrati - III
- 43 -
Ossidazione della
diidrolipoamide
R
H3C
O
+
R'
N
S
N
N
CH3
N
CH3
R
HN
C
S
E1
S
O
HS
Cys
HS
Cys
E3
H
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
O
Metabolismo dei carboidrati - III
- 44 -
22
Riduzione del FAD
H3C
O
+
R'
N
S
H
R
N
N
CH3
N
CH3
R
HN
C
S
E1
O
S
H
S
Cys
S
Cys
E3
O
H
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 45 -
Legame del NAD+
H3C
R
+
R'
N
S
+
H
N
O
H
R
N
N
CH3
N
CH3
R
O
C
E1
HN
H2N
S
O
S
O
H
H
S
Cys
S
Cys
E3
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 46 -
23
Riduzione del NAD+ a NADH +
H+
R
+
R'
N
S
R
H
H3C
N
H
O
N
CH3
N
CH3
N
R
H+ +
C
HN
H2N
S
E1
O
O
S
S
Cys
S
Cys
E3
O
H
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 47 -
Ritorno al punto di partenza
R
H3C
R'
N
S
E1
O
+
N
N
CH3
N
CH3
R
HN
C
O
CH3
S
O
S
O
S
Cys
S
Cys
O
H
O
E3
N
E2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 48 -
24
H3 C
O
O
O
OH
S
S
H
TPP
H3C
S
FAD
E1
TPP
E2
E3
S
FAD
CO2
E1
E2
E3
E2
E3
NADH + H+
H3C
S
S
O
NAD+
HS
S
FAD
TPP
TPP
E1
E2
E3
FADH2
E1
HS
CoA
HS
S
H
FAD
TPP
E1
E2
E3
CoA
S
O
CH3
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 49 -
Controllo della piruvato deidrogenasi
• Inibizione competitiva da prodotti
– NADH compete con NAD+ in E3
– Acetil-CoA compete con CoA-SH in E2
• La concentrazione dei due coenzimi regola
anche la direzione della catalisi di E2 e E3.
• Negli eucarioti E1 può essere fosforilato da una
chinasi attivata dalla forma acetilata di E2
• La forma fosforilata di E1 è inattiva mentre la
forma defosforilata è attiva.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 50 -
25
Controllo della piruvato deidrogenasi
O
O
S
O
P
S
O
TPP
H3C
E2
E1
*
FAD
E3
ADP
H3C
H2O
S
Ca++
HS
*
*
Mg++)
(alto
Piruvato, ADP, K+
O
TPP
CH3
*
E1
H3C
E2
FAD
Piruvato
deidrogenasi
chinasi
E3
Acetil-CoA
NADH
Piruvato
deidrogenasi
fosfatasi
Mg++ Ca++
S
H
ATP
TPP
O
O
H3C
O
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
S
O
CO2
*
H3C
*
CH3
E2
E1
HPO4--
FAD
E3
Metabolismo dei carboidrati - III
- 51 -
Controllo della piruvato deidrogenasi
O
O
H3C
O
O
O
OH
S
STOP
P
O
O
TPP
CH3
E31
CH
S
CH3
E2
H3C
FAD
S
CH3
CH3
CO2
E3
S
H
TPP
H3C
H3C
E2
E1
FAD
E3
NADH + H+
H3C
S
S
O
NAD+
HS
S
TPP
TPP
CH
E31
H3C
E2
H3C
E3
FADH2
CH3
FAD
E3
HS
CoA
HS
TPP
H3C
E2
CH
E31
CH
E3
1
H3C
E2
S
H
H3C
E3
FAD
CoA
S
O
CH3
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 52 -
26
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 53 -
Ciclo di Krebs
Ciclo degli acidi tricarbossilici
(TCA)
Ciclo dell’acido citrico
Ossidazione dell’acetil-CoA a CO2
27
Krebs e Lipmann
Premio Nobel per la Medicina 1953
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 55 -
Ciclo di Krebs
• Il ciclo di Krebs è al centro del
metabolismo.
• Le vie degradative (catabolismo) lo
alimentano, le vie sintetiche
(anabolismo) ne usano i
componenti.
• È una via “ANFIBOLICA”, opera
infatti sia nel catabolismo che
nell’anabolismo cellulare.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 56 -
28
Ciclo di Krebs
• Tutte le reazioni avvengono nella matrice
mitocondriale.
• Nei mitocondri vi sono anche gli enzimi della
fosforilazione ossidativa e quelli della ossidazione
degli acidi grassi e degli aminoacidi.
AcetilCoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O
2CO2 + CoASH + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2H+
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 57 -
Krebs and Johnson (1937) “The role of citric acid in the
intermediate metabolism in animal tissues”.
Enzymologica 4:148-156.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 58 -
29
Ciclo di Krebs
AcetilCoA
NADH + H+
NAD+
O
S
CO2
CoA
O
H2O
OH
O
O
SH
O
O
O
O
O
OH
O
O
Citrato
Fumarato
O
O
H3C
O
Malato
O
SH
Piruvato
Ossalacetato
O
CoA
O
CH3
O
O
O
CoA
O
O
H2O
O
FADH2
O
O
O
FAD
O
cis-Aconitato
O
O
O
H
Succinato
O
O
CoA
O
H2O
SH
SuccinilCoA
GTP
O
O
O
GDP + Pi
α-Chetoglutarato
O
CO2
S
O
Isocitrato
O
CoA
O
Ossalosuccinato
SH
HO
O
H
O
O
CoA
O
O
O
O
NAD +
NADH + H+
NADH + H+
O
NAD+
O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 59 -
Ciclo di Krebs
AcetilCoA
NADH + H+
NAD+
O
O
S
O
OH
O
O
CoA
CoA
SH
O
O
H3 C
O
Piruvato
O
O
O
Malato
OH
O
O
Citrato
Fumarato
O
SH
O
Ossalacetato
O
O
CO2
O
CH3
O
H2O
O
CoA
O
O
H2O
O
FADH2
O
O
cis-Aconitato
O
O
O
O
FAD
O
H
Succinato
O
O
CoA
O
H2 O
SH
SuccinilCoA
GTP
α-Chetoglutarato
O
S
O
Isocitrato
O
O
GDP + Pi
CO2
CoA
O
CoA
O
O
H
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
O
O
HO
O
O
NAD+
1937
O
O
Ossalosuccinato
SH
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 60 -
30
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 61 -
Ciclo di Krebs
AcetilCoA
S
O
NADH + H+
NAD+
CH3
O
O
O
H2O
OH
O
O
SH
O
O
H3C
CoA SH
O
O
O
O
O
O
CoA
O
Ossalacetato
O
CO2
CoA
O
O
O
OH
O
O
O
H2O
O
Equivalenti
riducenti
FADH2
FAD
Nucleotidi
trifosfati
O
O
O
O
O
H
O
O
O
H2O
CoA SH
GTP
O
O
O
O
O
GDP + Pi
O
O
S
HO
CoA SH
CO2
CoA
O
NADH + H+
O
NAD+
NADH + H+
O
NAD+
O
O
O
H
O
O
O
O
2CO2
O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 62 -
31
Ciclo di Krebs
NADH + H+
NAD+
O
O
O
O
OH
O
O
O
CoA
CoA
SH
SH
O
O
H3C
O
O
Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
CO2
O
S
CH3
H2O
O
CoA
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
O
FADH2
FAD
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
O
O
O
O
O
O
H
O
O
CoA
SuccinilCoA
sintetasi
EC 6.2.1.4
SH
GTP
O
GDP + Pi
O
O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CO2
S
O
CoA
O
O
H
O
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
O
O
O
O
HO
NADH + H+
NAD+
O
O
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
SH
O
CoA
H2O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 63 -
Ciclo di Krebs
CO2
NADH + H+
NAD+
O
CH3
OH
O
O
CoA
O
H2O
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
O
CoA
SH
O
O
H3C
O
O
S
O
O
O
CoA
O
SH
O
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
FADH2
O
O
CoA
SH
Deidrogenasi
SuccinilCoA
sintetasi
EC 6.2.1.4
GTP
O
O
GDP + Pi
O
S
CoA
H2O
O
O
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
O
HO
O
H
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
O
O
O
H
O
O
NAD+
O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
SH
O
CoA
O
O
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CO2
O
O
O
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 64 -
32
Ciclo di Krebs
CO2
NADH + H+
NAD+
O
OH
O
O
O
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
O
O
Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
CoA
O
GTP
O
GDP + Pi
O
O
6
CoA
O
O
H2O
O
O
O
O
O
H
O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
3
H2O
O
O
O
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
SH
O
HO
O
H
O
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
O
O
O
OH
2
4
NAD+
O
O
5
O
CoA
H3C
Aconitasi
EC 4.2.1.3
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CO2
S
O
O
1
O
O
SH
O
7 8
SuccinilCoA
sintetasi
SH
EC 6.2.1.4
O
O
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
O
FADH2
CoA
O
H2O
O
SH
CH3
O
O
CoA
O
S
CoA
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 65 -
Ciclo di Krebs
CO2
NADH + H+
NAD+
O
O
O
CoA
O
OH
O
O
O
SH
O
O
H3 C
SH
O
O
O
O
8
O
CoA
O
CH3
H2O
O
S
CoA
O
O
1
7
O
OH
O
O
O
H2O
O
FADH2
FAD
6
O
O
2
O
O
O
O
O
H
O
O
O
3
5
H2O
GTP
O
O
O
O
O
GDP + Pi
O
O
S
CO2
CoA
CoA
HO
SH
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
4
NADH + H+
O
NAD+
O
O
O
H
O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 66 -
33
Ciclo di Krebs
ALIMENTAZIONE
RIPRISTINO
del CICLO 8
7
1
PREPARAZIONE
2
del CICLO
6
SECONDO PASSO
di PRODUZIONE
di ENERGIA5
3
PRIMO PASSO
di PRODUZIONE
di ENERGIA
4
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 67 -
Ciclo di Krebs
C2
NADH + H+
NAD+
O
CH3
O
CoA
SH
O
O
H3C
SH
O
O
O
O
O
O
C4
O
CoA
O
O
O
CO2
O
O
OH
O
S
CoA
O
C4
O
C4
H2O
O
C6
OH
O
O
H2O
O
FADH2
O
O
O
FAD
C6
O
O
O
O
H
C4
O
H2O
GTP
O
O
O
C4 C1
S
O
O
GDP + Pi
O
O
O
CO2
CoA
CoA
NAD+
HO
SH
O
NADH + H+
C6
O
O
O
O
C5
O
O
O
O
H
O
O
NAD+
C6
O
O
O
NADH + H+
O
C1
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 68 -
34
Citrato sintasi (EC2.3.3.1)
AcetilCoA
S
O
CoA
CH3
NADH + H+
NAD+
O
O
O
O
O
H2O
CO2
CoA
SH
CoA SH
O
O
H3C
O
OH
O
O
Malato
Citrato sintasi
O
O
deidrogenasi
O
EC 2.3.3.1
EC 1.1.1.37
OH
Fumarasi
O
Ossalacetato
EC 4.2.1.2
O
Citrato
O
O
O
O
O
O
O
FADH2
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
O
O
O
O
O
O
O
H
O
O
O
SuccinilCoA
sintetasi
SH EC 6.2.1.4
CoA
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
GTP
CO2
S
CoA
O
HO
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
O
O
O
O
H
O
NADH + H+
NAD+
O
O
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
SH
O
CoA
H2O
O
O
O
GDP + Pi
O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 69 -
Citrato sintasi (EC2.3.3.1)
AcetilCoA
S
O
CoA
CH3
NADH + H+
NAD+
O
O
O
O
O
H2O
CO2
CoA
SH
CoA SH
O
O
H3C
O
OH
O
O
Malato
Citrato sintasi
O
O
deidrogenasi
O
EC 2.3.3.1
EC 1.1.1.37
OH
Fumarasi
O
Ossalacetato
EC 4.2.1.2
O
Citrato
O
O
O
O
O
O
O
FADH2
FAD
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
O
O
O
O
O
O
O
H
O
O
CoA
O
SuccinilCoA
sintetasi
SH EC 6.2.1.4
Aconitasi
EC 4.2.1.3
α-Chetoglutarato
O
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
GTP
H2O
O
O
O
• Quando lega ossalacetato cambia conformazione,
• Si crea il sito per acetil-CoA,
• L’ossalacetato non è più accessibile all’acqua.
O
GDP + Pi
O
S
CO2
CoA
SH
O
CoA
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
O
O
H
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
O
O
HO
O
O
NAD+
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 70 -
35
Citrato sintasi (EC2.3.3.1)
• Quando lega ossalacetato cambia conformazione,
• Ci crea il sito per acetil-CoA,
• L’ossalacetato non è più accessibile all’acqua.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 71 -
Citrato sintasi (EC2.3.3.1)
Ossalacetato
Acetil-CoA
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 72 -
36
Citrato sintasi (EC2.3.3.1)
• La condensazione del
ossalacetato con acetilCoA porta alla formazione
di citril-CoA
• È una catalisi acido base
che coinvolge His274 e
Asp375.
• L’idrolisi del legame
tioestere nel citril-CoA
porta alla formazione di
citrato e CoA-SH.
• La reazione è spontanea a
causa dell’idrolisi del
legame tioestere (-31.5
kJ/mol) che coinvolge His320.
His320
His320
H
H
N
O
N
O
O
O
H
N
His274
O
O
O
S
O
O
H
H2C
O
H
S
O
Ossalacetato
His274
O
O
CoA
N
CoA
HO
Asp375
Asp 375
O
O
His-320
CoA
O
O
O
S
H
N
H2O
O
OH
H
O
O
O
Citrato
OH
O
O
His274
O
S
O
N
CoA
HO
Asp 375
O
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 73 -
Citrato sintasi (EC2.3.3.1)
• La condensazione del
ossalacetato con acetilCoA porta alla formazione
di citril-CoA
• È una catalisi acido base
che coinvolge His274 e
Asp375.
• L’idrolisi del legame
tioestere nel citril-CoA
porta alla formazione di
citrato e CoA-SH.
• La reazione è spontanea a
causa dell’idrolisi del
legame tioestere (-31.5
kJ/mol) che coinvolge His320.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 74 -
37
Citrato sintasi (EC2.3.3.1)
Piruvato
carbossilasi
AcetilCoA
S
O
NADH + H+
NAD+
O
O
CO2
CH3
O
SH
CoA SH
O
H2O
CoA
O
O
H3C
O
CoA
O
OH
O
O
Malato
Citrato sintasi
O
O
deidrogenasi
O
EC 2.3.3.1
EC 1.1.1.37
OH
Fumarasi
O
Ossalacetato
EC 4.2.1.2
O
Citrato
O
O
O
O
O
O
O
FADH2
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
• La regolazione della citrato sintasi è data
dalla disponibilità di substrati,
• La concentrazione di ossalacetato è limitante,
• L’ossalacetato è anche substrato della
gluconeogenesi,
• In mancanza di ossalacetato si accumula
Acetil-CoA,
• La presenza di Acetil-CoA stimola la piruvato
carbossilasi a produrre ossalacetato.
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
O
O
O
O
O
O
O
H
O
O
CoA
Aconitasi
EC 4.2.1.3
α-Chetoglutarato
O
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
GTP
O
GDP + Pi
O
O
SuccinilCoA
sintetasi
SH EC 6.2.1.4
S
CO2
CoA
CoA
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
SH
O
O
O
HO
O
H
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
O
O
O
O
O
NAD+
H2O
O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 75 -
Aconitasi (EC4.2.1.3)
CO2
NADH + H+
NAD+
O
CoA
O
OH
O
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
SH
CH3
H2O
O
CoA
O
O
O
H3C
O
O
S
O
O
O
CoA
O
SH
O
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
O
O
O
O
OH
O
Citrato
O
O
O
FADH2
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
O
cis-Aconitato
O
O
O
O
O
H
O
O
CoA
GTP
O
GDP + Pi
O
O
SuccinilCoA
sintetasi
SH
EC 6.2.1.4
O
S
Aconitasi
EC 4.2.1.3
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CO2
CoA
SH
O
CoA
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
O
O
O
O
O
NAD+
O
O
O
O
HO
H
NADH + H+
O
O
O
O
O
NADH + H+
NAD+
Isocitrato O
H2O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 76 -
38
Aconitasi (EC4.2.1.3)
CO2
NADH + H+
• Catalizza la conversione
stereospecifica del citrato in
isocitrato attraverso una Malato Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
deidrogenasi
deidratazione e una
reidratazione,
EC 1.1.1.37
Fumarasi
NAD+
O
O
O
OH
O
SH
O
SH
O
O
O
O
O
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
O
cis-Aconitato
O
CoA
O
O
O
O
S
CO2
CoA
Aconitasi
EC 4.2.1.3
H2O
O
O
O
SH
O
O
O
O
O
NADH + H+
O
O
O
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NAD+
O
O
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CoA
O
O
• Il ∆G della reazione è positivo, ilIsocitrato Isocitrato O
O
prodotto viene rimosso, il ∆G sideidrogenasi
EC 1.1.1.41
HO
H
avvicina a zero a concentrazioni
reali.
GDP + Pi
O
H
SH
GTP
O
O
FAD
O
O
OH
Citrato
FADH2
O
O
H3C
O
O
EC 4.2.1.2
– L’intermedio cis-aconitato
non è
rilasciato dal sito attivo,
Succinato
– Nel sito attivo deidrogenasi
vi
è un cluster FeS
EC 1.3.5.1
(Fe4S4)
– Tre degli ioni Fe sono complessati
SuccinilCoA
sintetasi
da un S di tre Cys,
il quarto è il
EC 6.2.1.4
sito che lega il substrato.
O
CoA
O
O
CoA
O
CH3
H2O
O
S
CoA
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 77 -
Aconitasi (EC4.2.1.3)
Cys
Cys
Fe
S
S
S
S
Cys
S
Fe
Fe
Fe
S
S
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 78 -
39
Aconitasi (EC4.2.1.3)
Fe
H
H
Asp-100
O
S
S
His+101
H
O
H
Asp-100
Fe
Fe
H
S
3
H
O
Ser642
Citrato
O
S
O
2
cis-aconitato
intermedio
O
O
H
Rovesciamento
di 180°
Fe
H
Fe
H
H
Asp-100
S
Fe
S
Arg+580
3
H H
S
Fe
S
Fe
S
O
O
O
2
O
O
S
Fe
H
O
H
Ser642
O
His101
Fe
O
2
O
H
Asp-100
Fe
S
S
H H
H
O
O
His+101
Arg+580
Fe
S
O
3
H
H
O
O
S
Fe
Fe
O O
2
Ser642
O
Arg+580
S
H
H
O
O
O
His101
O
O
Arg+580
Fe
H
S
Fe
O
O
3
O
Ser642
O
O
H
O
O
(2R,3S)-Isocitrato
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 79 -
Aconitasi (EC4.2.1.3)
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 80 -
40
Aconitasi (EC4.2.1.3)
Cys
Cys
Fe
S
S
S
S
Cys
His101
S
Fe
Fe
Fe
S
S
Asp100
Arg580
Cys
Ser642
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 81 -
Aconitasi (EC4.2.1.3)
trans-aconitato
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 82 -
41
Aconitasi (EC4.2.1.3)
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 83 -
Isocitrato deidrogenasi (EC1.1.1.41)
CO2
NADH + H+
NAD+
O
O
CH3
O
OH
O
O
O
CoA
O
H2O
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
O
O
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
CoA
SH
O
O
H3C
O
O
S
CoA
O
Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
SH
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
FADH2
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
O
O
O
O
O
O
H
O
O
CoA
GTP
O
O
GDP + Pi
O
O
SuccinilCoA
sintetasi
SH
EC 6.2.1.4
S
Aconitasi
EC 4.2.1.3
O
α-Chetoglutarato
O
deidrogenasi
Isocitrato Isocitrato
EC 1.2.4.2
deidrogenasi
O
α-Chetoglutarato EC 1.1.1.41
HO
CoA SH
Ossalosuccinato
H
CO2
O
CoA
O
O
O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
O
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
NAD+
H2O
O
Mg++
Metabolismo dei carboidrati - III
- 84 -
42
Isocitrato deidrogenasi (EC1.1.1.41)
CO2
NADH + H+
CoA
SH
• Catalizza la decarbossilazione ossidativa del isocitrato,
• La porzione nicotinamidica del NAD+ (o del NADP+ in un
isoenzima) ossida il gruppo
OH a
carbonile,
Citrato
sintasi
Malato
EC 2.3.3.1
deidrogenasi
EC
1.1.1.37
• Si forma l’intermedio
ossalosuccinato nel quale vi è
Fumarasi
4.2.1.2
l‘interazione con loEC ione
Mg++ (Mn++),
Aconitasi
• Il gruppo COO- non interessato nella formazione
del
EC 4.2.1.3
Succinato
complesso esce deidrogenasi
come
CO
,
2
EC 1.3.5.1
• Si forma α−chetoglutarato.
NAD+
O
O
S
CoA
O
CH3
O
O
CoA
SH
H3C
O
O
H2O
OH
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
H2O
O
FADH2
FAD
O
O
O
O
O
O
O
H
O
O
CoA
GTP
O
GDP + Pi
O
SuccinilCoA
sintetasi
SH
EC 6.2.1.4
O
O
S
Aconitasi
EC 4.2.1.3
H2O
O
α-Chetoglutarato
O
deidrogenasi
Isocitrato Isocitrato
EC 1.2.4.2
deidrogenasi
O
α-Chetoglutarato EC 1.1.1.41
HO
CoA SH
Ossalosuccinato
H
CO2
O
CoA
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Mg++
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
NAD+
O
Metabolismo dei carboidrati - III
- 85 -
Isocitrato deidrogenasi (EC1.1.1.41)
CO2
NADH + H+
CoA
SH
• La reazione è altamente spontanea, sia il processo di
decarbossilazione che quello di ossidazione sono
spontanei (∆G°’ = -20.9
kJ/mol).
Citrato sintasi
Malato
EC 2.3.3.1
deidrogenasi
• L’isocitrato deidrogenasi
è
regolata:
EC 1.1.1.37
Fumarasi
EC 4.2.1.2
– Attivata allostericamente
da ADP (ATP antagonista)
++
+
Aconitasi
– Attivata da Ca e NAD (NADH antagonista)
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
– Quando il rapporto
ATP/ADP è basso il ciclo di Krebs
EC 1.3.5.1
è attivo.
NAD+
O
O
S
CoA
O
CH3
O
CoA
O
H2O
OH
O
O
O
SH
O
O
O
O
O
O
O
O
O
H3C
O
O
OH
O
O
O
H2O
O
FADH2
O
FAD
O
O
O
O
O
O
H
O
O
CoA
GTP
O
O
GDP + Pi
O
O
SuccinilCoA
sintetasi
SH
EC 6.2.1.4
S
Aconitasi
EC 4.2.1.3
O
α-Chetoglutarato
O
deidrogenasi
Isocitrato Isocitrato
EC 1.2.4.2
deidrogenasi
O
α-Chetoglutarato EC 1.1.1.41
HO
CoA SH
Ossalosuccinato
H
CO2
O
CoA
O
O
O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
O
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
NAD+
H2O
O
Mg++
Metabolismo dei carboidrati - III
- 86 -
43
Isocitrato deidrogenasi (EC1.1.1.41)
Isocitrato
Mg++
Esce come CO2
NADP+
Isocitrato
C-OH ossidato a C=O
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 87 -
α-chetoglutarato deidrogenasi (EC1.2.4.2)
CO2
NADH + H+
NAD+
O
O
OH
O
CoA
O
O
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
CoA
SH
O
O
O
H3C
O
O
CH3
O
H2O
O
S
CoA
O
SH
O
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
FADH2
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
O
O
O
O
O
O
H
O
O
SuccinilCoA
sintetasi
CoA SH
EC 6.2.1.4
SuccinilCoA
α-Chetoglutarato
O
O
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
O
GTP
GDP + Pi
O
S
CoA
Aconitasi
EC 4.2.1.3
O
Isocitrato
deidrogenasi
α-Chetoglutarato
EC 1.1.1.41
CoA SH
CO2
O
O
O
O
O
NADH + H+
O
HO
O
H
O
NAD+
O
O
O
O
NADH + H+
O
NAD+
O
H2O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 88 -
44
α-chetoglutarato deidrogenasi (EC1.2.4.2)
CO2
CoA
SH
• È un complesso enzimatico che converte l’α-chetoglutarato a
succinil-CoA e CO2.
• La reazione produce NADH e conserva l’energia nel legame
Citrato sintasi
Malato
tioestere
EC 2.3.3.1
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
Fumarasi
• La reazione è spontanea
(∆G°’
=
-33.5
kJ/mol).
EC 4.2.1.2
• Meccanismo quasi identico a quello del complesso piruvato
Aconitasi
E2, E3)
deidrogenasi (E1,Succinato
EC 4.2.1.3
NADH + H+
NAD+
O
O
S
O
CoA
O
OH
O
O
O
O
H3C
O
O
CH3
H2O
O
CoA
O
SH
O
O
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
H2O
O
FADH2
O
O
O
FAD
– E2 ed E3 sono deidrogenasi
conservati
nei due complessi enzimatici,
EC 1.3.5.1
O
O
O
– E1 ha diversa
specificità di substrato.
H
O
O
GTP
GDP + Pi
Aconitasi
EC 4.2.1.3
O
O
HO
NAD+
NADH + H+
O
O
O
H
O
O
NADH + H+
NAD+
O
H2O
O
O
Isocitrato
deidrogenasi
α-Chetoglutarato
EC 1.1.1.41
S
CoA SH
CO2
O
O
CoA
O
O
O
O
O
SuccinilCoA
sintetasi
CoA SH
EC 6.2.1.4
SuccinilCoA
α-Chetoglutarato
O
O
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 89 -
SuccinilCoA sintetasi (EC6.2.1.4)
CO2
NADH + H+
NAD+
O
O
CH3
OH
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
O
CoA
SH
O
O
H3C
O
O
CoA
O
O
O
S
O
H2O
O
CoA
O
SH
O
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
FADH2
O
O
O
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
O
O
Succinato
CoA SH
O
O
O
H
SuccinilCoA
sintetasi
EC 6.2.1.4
O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
H2O
SuccinilCoA
GTP
O
O
GDP + Pi
O
S
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CoA
SH
O
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
CO2
CoA
O
O
H
NAD+
NADH + H+
O
O
O
HO
O
O
NADH + H+
NAD+
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 90 -
45
SuccinilCoA sintetasi (EC6.2.1.4)
CO2
NADH + H+
NAD+
O
O
CoA
O
S
CH3
O
CoA
SH
O
O
H3C
O
O
• Converte il succinil-CoA in
Citrato sintasi e produce GTP (ATP)
Malato succinato
EC 2.3.3.1
deidrogenasi
EC 1.1.1.37da GDP (ADP) e Pi.
Fumarasi
EC 4.2.1.2
• L’enzima è fosforilato in una His.
Aconitasi
• È un eterodimero:
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
– La subunità α contiene il sito
EC 1.3.5.1
O
O Succinato
di fosforilazione (His) e lega
SuccinilCoA
sintetasi
CoA. Aconitasi
EC 6.2.1.4
O
O
CoA SH
EC 4.2.1.3
SuccinilCoA
– La subunità β dà la specificità
GTP
O
O α-Chetoglutarato
per ATP o GTP.
deidrogenasi
Isocitrato
EC 1.2.4.2
GDP + Pi
deidrogenasi
• LaEC 1.1.1.41
reazione è vicina all’equilibrio
O
S
(∆G°’=-2.9 kJ/mol).
CoA
OH
O
O
CoA
O
H2O
O
SH
O
O
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
H2O
O
FADH2
O
O
O
FAD
O
O
H
O
H2O
O
O
O
O
CoA
HO
SH
CO2
O
O
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
NAD+
O
O
O
H
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 91 -
Meccanismo
O
O
O
O
O
+
O
S
O
+
P
O
O
O
SH
O
P
O O O
CoA
CoA
:N
O
O
O
O P
O P
P
O
O
O
O
O
N
O
NH
SuccinilCoA
Enzima
O
O
O
O
+
N
NH
O P
O
O
O P
O
O
N
O
Enzima
HO
OH
GDP
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
O
N
O
Succinato
NH2
GTP
O
O P
NH
N
OH
HO
O
O
N
N
NH
NH2
- 92 -
46
SuccinilCoA sintetasi (EC6.2.1.4)
Subunità β
CoA
Sito di
Fosforilazione
(fosfoistidina)
Subunità α
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 93 -
Succinato deidrogenasi (EC1.3.5.1)
CO2
NADH + H+
NAD+
O
S
CoA
O
H2O
OH
O
O
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
O
CoA
SH
O
Citrato sintasi
EC 2.3.3.1
O
O
O
O
O
OH
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
O
GTP
O
O
GDP + Pi
O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CoA
S
SH
O
O
HO
O
H
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
O
O
O
O
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
O
NAD+
H2O
O
CO2
CoA
O
H
SuccinilCoA
sintetasi
EC 6.2.1.4
SH
O
O
O
Succinato
CoA
O
O
O
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
O
O
O
O
O
FAD
O
H3C
O
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
Fumarato
FADH2
SH
O
CH3
O
O
O
CoA
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 94 -
47
Succinato deidrogenasi (EC1.3.5.1)
O
O
• Per completare il ciclo il succinato deve
venire convertito in ossalacetato.
• Il succinato è deidrogenato a fumarato
stereospecificatamente dalla flavoproteina
succinato deidrogenasi con produzione di
FADH2.
• La succinato deidrogenasi è il solo enzima
di membrana del ciclo di Krebs.
• Gli elettroni passano dal succinato al FAD,
che è legato covalentemente alla proteina
attraverso un residuo di His.
• Il FADH2 è riossidato a FAD dal Coenzima Q
nella catena di trasporto degli elettroni.
• Il malonato, strutturalmente analogo al
succinato, è un forte inibitore competitivo e
blocca il ciclo.
O
O
Succinato
O
O
O
O
Malonato
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 95 -
Fumarasi (EC4.2.1.2)
CO2
NADH + H+
NAD+
O
CoA
O
CoA
O
H2O
OH
O
O
Citrato sintasi
O Malato
EC 2.3.3.1
Malato
O Fumarasi
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
EC 4.2.1.2
SH
O
O
O
O
O
O
O
OH
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
O
O
O
O
FAD
O
H3C
O
Fumarato
FADH2
SH
CH3
O
O
CoA
O
S
O
O
O
O
O
O
H
O
CoA
O
SH
SuccinilCoA
sintetasi
EC 6.2.1.4
GTP
O
O
GDP + Pi
O
S
O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CO2
CoA
SH
O
CoA
O
HO
O
H
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
O
O
O
O
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
O
NAD+
H2O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 96 -
48
Fumarasi (EC4.2.1.2)
CO2
NADH + H+
NAD+
CoA
O
CoA
O
O
SH
Fumarasi
EC 4.2.1.2
O
H3C
O
O
O
OH
O
O
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
Succinato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
FAD
O
O
O
Fumarato
FADH2
O
O
Citrato sintasi
O Malato
EC 2.3.3.1
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
O
SH
CH3
OH
O
CoA
O
S
O
O
H2O
O
O
O
O
O
O
• La fumarasi catalizza l’idratazione reversibile
del fumarato, si forma (S)-malato (L-malato).
• È una reazione stereospecifica, viene idratato il
doppio legame trans ma non il cis (maleato).
• Nella reazione inversa solo il L-malato è
substrato dell’enzima non l’isomero D.
O
O
O
H
O
O
CoA
SuccinilCoA
sintetasi
EC 6.2.1.4
SH
GTP
O
O
GDP + Pi
O
S
O
Aconitasi
EC 4.2.1.3
α-Chetoglutarato
deidrogenasi
EC 1.2.4.2
CO2
CoA
O
O
HO
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
O
O
O
O
H
O
NADH + H+
NAD+
O
O
Isocitrato
deidrogenasi
EC 1.1.1.41
SH
O
CoA
H2O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 97 -
Meccanismo
Carbanione
O
H
O
OH-
O
C
OH
H
O
H
+
O
H
O
H
O
O
O
+
H
H
O
OH-
O
H
Fumarato
O
O
H
O
OH
H
H
O
C
S-Malato
+
H
O
Carbocatione
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 98 -
49
Malato deidrogenasi (EC1.1.1.37)
CO2
NADH + H+
NAD+
O
CoA
O
O
CoA
O
OH
O
O
O
Citrato sintasi
Ossalacetato
EC 2.3.3.1
O
Malato
O
Fumarasi
EC 4.2.1.2
CoA
SH
O
O
H3C
O
O
S
CH3
H2O
O
O
Malato
deidrogenasi
EC 1.1.1.37
SH
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
H2O
Aconitasi
EC 4.2.1.3 a ossalacetato
Succinato
• La L-malato deidrogenasi
ossida il malato
deidrogenasi
EC 1.3.5.1
rigenerando il composto
di partenza del ciclo e
producendo NADH.
SuccinilCoA
sintetasi
Aconitasi
EC 6.2.1.4
ma la
• La reazione è sfavorita
(∆G°’= 29.7 kJ/mol),
EC 4.2.1.3
concentrazione diα-Chetoglutarato
ossalacetato è bassa (<10-6 M), il che
deidrogenasi
Isocitrato
spinge la reazione EC
in1.2.4.2
avanti. deidrogenasi
EC 1.1.1.41
• Inoltre la reazione successiva catalizzata dalla citrato
sintasi è altamente favorita (∆G°’= -31.5 kJ/mole) e
sottrae ulteriormente l’ossalacetato dal mezzo.
FADH2
O
O
O
FAD
O
O
O
O
H
O
O
O
CoA
SH
H2O
GTP
O
O
O
O
O
GDP + Pi
O
O
S
CO2
CoA
O
CoA
HO
SH
O
O
O
O
O
NAD+
NADH + H+
NADH + H+
O
NAD+
O
O
O
H
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 99 -
Energia
2
3
4
5
Fumarasi
Succinil-CoA
sintasi
1
Succinato
deidrogenasi
α-chetoglutarato
deidrogenasi
10
Isocitrato
deidrogenasi
20
Aconitasi
30
Citrato sintasi
0
Malato
deidrogenasi
∆G°' (kJ/mol)
40
-10
-20
-30
-40
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
6
R e a zio n e
Metabolismo dei carboidrati - III
7
8
- 100 -
50
Energia
Fumarasi
3
Succinato
deidrogenasi
Isocitrato
deidrogenasi
2
Succinil-CoA
sintasi
Aconitasi
1
α-chetoglutarato
deidrogenasi
Citrato sintasi
0
Malato
deidrogenasi
∆G (kJ/mol)
P O S IT I V O
N EG ATIVO
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
4
5
6
R e a zio n e
Metabolismo dei carboidrati - III
7
8
- 101 -
Energia
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 102 -
51
Ciclo di Krebs
• Il ciclo di Krebs è al centro del metabolismo.
• Le vie degradative (catabolismo) lo
alimentano, le vie sintetiche (anabolismo) ne
usano i componenti.
• È una via “ANFIBOLICA”, opera infatti sia nel
catabolismo che nell’anabolismo cellulare.
• Tutte le reazioni avvengono nella matrice
mitocondriale.
• Nei mitocondri vi sono anche gli enzimi della
fosforilazione ossidativa e quelli della
ossidazione degli acidi grassi e degli
aminoacidi.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 103 -
Ciclo di Krebs
C2
NADH + H+
NAD+
O
CH3
O
CoA
SH
O
O
H3C
SH
O
O
O
O
O
O
C4
O
CoA
O
O
O
CO2
O
O
OH
O
S
CoA
O
C4
O
C4
H2O
O
C6
OH
O
O
H2O
O
FADH2
O
O
O
FAD
C6
O
O
O
O
H
C4
O
H2O
GTP
O
O
O
C4 C1
S
O
O
GDP + Pi
O
O
O
CO2
CoA
CoA
NAD+
HO
SH
O
NADH + H+
C6
O
O
O
O
C5
O
O
O
O
H
O
O
NAD+
C6
O
O
O
NADH + H+
O
C1
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 104 -
52
Ciclo di Krebs
NADH + H+
NAD+
O
O
O
H2 O
C4
O
O
FADH2
O
C2
CO2
CoA
CoA
SH
C4
O
SH
CH3
O
H3C
O
O
O
O
O
O
O
C6
OH
O
C4
O
O
H2O
O
O
FAD
O
O
C6
O
O
O
O
O
S
O
OH
O
CoA
O
O
H
C4
O
O
H2O
GTP
O
GDP + Pi
O
O
O
O
O
O
C4 C1
S
CO2
CoA
CoA
O
O
O
O
O
O
C5
NAD+
O
H
O
O
O
NADH + H+
C6
HO
SH
NAD+
C6
O
O
O
NADH + H+
O
C1
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
CO2
(Asn) AMINOACIDI
AcetilCoA
NADH + H+
PIRIMIDINE GLUCOSO
NAD+
O
O
CoA
O
S
CO2
CoA
O
OH
O
Asp, Phe, Tyr
O
SH
O
O
COLESTEROLO
ACIDI GRASSI
O
O
O
OH
O
O
Citrato
Fumarato
O
O
H3C
O
Malato
O
SH
Piruvato
Ossalacetato
O
CoA
O
CH3
O
H2O
O
- 105 -
O
H2O
O
FADH2
O
O
O
FAD
O
cis-Aconitato
O
O
O
H
Succinato
O
O
CoA
O
H2O
SH
SuccinilCoA
GTP
O
O
O
α-Chetoglutarato
O
PORFIRINE
S
CoA
CO2
CoA
Ossalosuccinato
SH
O
O
O
O
O
Glu
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
O
O
O
PURINE
NAD+
NADH + H+
O
O
O
H
O
NADH + H+
NAD+
HO
O
O
ACIDI GRASSI
DISPARI
Ile, Met, Val
O
Isocitrato
GDP + Pi
O
O
CO2
AMINOACIDI
Metabolismo dei carboidrati - III
- 106 -
53
Aminoacidi
Citrato
Acetil-CoA
Ossalacetato
Citrato
Citrato
sintasi
Acetil-CoA
ATP-citrato
liasi
Ossalacetato
Citrato
Ciclo
di Krebs
NADH
Malato
deidrogenasi
NADH
NAD+
NAD+
Malato
Malato
Malato
deidrogenasi
ADP + Pi
Malato
Piruvato
carbossilasi
NADP+
ATP
CO2
ADP + Pi
NADH
CO2
Enzima
malico
Piruvato
carbossilasi
Piruvato
deidrogenasi
NAD+
Piruvato
NADPH
CO2
ATP
CO2
Piruvato
MATRICE
MITOCONDRIALE
Piruvato
NADH
LATO
CITOPLASMA
Glicolisi
NAD+
Glucosio
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 107 -
Reazioni anaplerotiche
• Gli intermedi del ciclo di Krebs sono
risintetizzati dalle reazioni anaplerotiche.
• La concentrazione degli intermedi nel ciclo
rimane pressoché costante.
• La principale reazione anaplerotica è quella
che porta alla produzione di ossalacetato da
CO2 e piruvato. La reazione è catalizzata dalla
piruvato carbossilasi.
• La produzione di ossalacetato avviene
principalmente nel rene e nel fegato.
• La piruvato carbossilasi è fortemente stimolata
da acetil-CoA.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 108 -
54
• Ci sono prove che suggeriscono la
formazione di complessi
multienzimatici per il ciclo di Krebs.
• Ciò potrebbe facilitare la
canalizzazione dei substrati tra i
siti attivi.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 109 -
Controllo
• I fattori che controllano il flusso del ciclo sono:
– Disponibilità dei substrati
– Inibizione da prodotti
– Inibizione allosterica nei primi passaggi
• La citrato sintasi, la isocitrato deidrogenasi e
la α-chetoglutarato deidrogenasi possono
essere tutti punti di regolazione:
– La disponibilità di acetil-CoA e ossalacetato regolano
l’attività della citrato sintasi.
– L’accumulo di NADH inibisce le due deidrogenasi.
• L’accumulo di prodotto inibisce gli altri
passaggi.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 110 -
55
Controllo
• L’inibizione della citrato sintasi da
ATP è eliminata da ADP.
• Nei muscoli di vertebrato lo ione
Ca++ attiva la isocitrato
deidrogenasi e la α-chetoglutarato
deidrogenasi.
• Le velocità della glicolisi e del ciclo
di Krebs sono integrate.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 111 -
Controllo
AcetilCoA
NADH + H+
NAD+
O
OH
O
O
CoA
CoA
SH
O
O
H3 C
O
O
O
O
Malato
OH
O
O
Citrato
Fumarato
O
SH
Piruvato
Ossalacetato
O
O
∅⊕
∅
O
H2O
O
CO2
O
S
CH3
O
O
O
CoA
O
O
H2O
O
FADH2
O
O
O
O
ATP
O
CoA
SH
O
O
O
H2 O
O
α-Chetoglutarato
S
CO2
CoA
NADH + H+
O
Ossalosuccinato
SH
O
CoA
O
O
O
O
O
O
H
O
NAD+
NADH + H+
O
NAD+
HO
O
O
∅⊕
O
O
Isocitrato
GDP + Pi
O
O
H
Ca++
SuccinilCoA
GTP
O
cis-Aconitato
NADH
Succinato
ATP
O
O
FAD
∅⊕
O
O
O
ADP
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 112 -
56
Varianti al ciclo di Krebs
Mancanza di enzimi
• In alcuni microrganismi il
ciclo di Krebs serve per
produrre intermedi e non
energia.
• Manca la α-chetoglutarato
deidrogenasi.
AcetilCoA
NADH + H+
NAD+
O
CoA
O
O
S
CO2
CoA
O
OH
O
O
SH
O
O
O
O
O
OH
O
O
Citrato
Fumarato
O
O
H3C
O
Malato
O
SH
Piruvato
Ossalacetato
O
CoA
O
CH3
O
H2O
O
CO2
O
H2O
O
FADH2
O
O
O
FAD
O
O
cis-Aconitato
O
O
H
Succinato
O
O
CoA
O
H2O
SH
SuccinilCoA
ATP
GTP
O
O
O
α-Chetoglutarato
O
Ossalosuccinato
O
S
O
CoA
Nucleotidi
Aminoacidi
Porfirine
O
O
Metabolismo dei carboidrati - III
O
H
O
O
NAD+
NADH + H+
O
O
O
O
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
HO
O
O
O
O
O
Isocitrato
GDP + Pi
O
CO2
- 114 -
57
Ciclo del gliossilato
AcetilCoA
NADH + H+
NAD+
O
CoA
O
O
S
O
CH3
O
CoA
O
OH
O
O
O
Malato
CoA
O
O
Ossalacetato
O
SH
O
OH
O
SH
O
Citrato
AcetilCoA
S
CoA
O
O
H2O
CH3
O
O
H
O
O
O
O
Gliossilato
O
O
O
cis-Aconitato
O
H
Succinato
O
O
O
H2O
O
O
O
Isocitrato
O
HO
O
H
O
• In alcuni organismi (piante, microrganismi …) vi è la
conversione di acetato (acetil-CoA) a carboidrati attraverso il
ciclo del gliossilato.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 115 -
Ciclo del gliossilato e ciclo di Krebs
AcetilCoA
NADH + H+
NAD+
O
CO2
CoA
O
OH
O
O
CoA
Fumarato
CoA
SH
O
O
O
OH
O
Citrato
O
O
AcetilCoA
O
O
O
O
SH
S
O
H3C
O
Malato
O
SH
Piruvato
Ossalacetato
O
CoA
O
CH3
H2O
O
S
O
O
O
CoA
O
H2O
CH3
FADH2
FAD
O
O
H
O
O
O
O
Gliossilato
O
O
O
cis-Aconitato
O
H
Succinato
O
O
CoA
O
H2O
SH
SuccinilCoA
GTP
O
O
Isocitrato
GDP + Pi
α-Chetoglutarato
O
S
O
O
O
CO2
CoA
O
Ossalosuccinato
SH
HO
O
H
O
O
CoA
O
O
O
O
NAD +
NADH + H+
NADH + H+
O
NAD+
O
O
O
O
O
O
CO2
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 116 -
58
Da grassi a zuccheri
• Nei semi in germinazione
avviene la conversione di acidi
grassi in glucosio.
• Ciò avviene in tre
compartimenti diversi:
• I vacuoli lipidici, dove i grassi
vengono idrolizzati in acidi
grassi e glicerolo
• I gliossisomi, dove gli acidi
grassi vengono β-ossidati a
AceilCoA e si forma succinato
dal ciclo del gliossilato
• Nei mitocondri dove il
succinato entra per formare
malato che va formare
carboidrati.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 117 -
Da grassi a zuccheri
• Nei semi in germinazione
avviene la conversione di acidi
grassi in glucosio.
• Ciò avviene in tre
compartimenti diversi:
Triacilgliceroli
Vacuolo lipidico
ESOSI
Acidi grassi
Acidi grassi
AcetilCoA
• I vacuoli lipidici, dove i grassi
vengono idrolizzati in acidi
grassi e glicerolo
• I gliossisomi, dove gli acidi
grassi vengono β-ossidati a
AceilCoA e si forma succinato
dal ciclo del gliossilato
Malato
Ossalacetato
Malato
Citrato Ciclo del
Gliossilato
AcetilCoA
Isocitrato
Gliossilato
Succinato
Gliossisoma
• Nei mitocondri dove il
succinato entra per formare
malato che va formare
carboidrati.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Gluconeogenesi
Ossalacetato
Metabolismo dei carboidrati - III
Fumarato
Malato
Ciclo di
Krebs
Ossalacetato
Succinato
Citrato
Mitocondrio
- 118 -
59
Ciclo di Krebs nel Plasmodium falciparum
Spazio
extracellulare
Malato
AcetilCoA
Parassita
AcetilCoA
NADH + H+
NAD +
O
O
OH
O
O
O
H 3C
SH
Glucoso
O
Piruvato
O
Glicolisi
Glucoso
Acetilazione
degli istoni
O
O
Malato
OH
O
Citrato
O
Fumarato
O
O
O
Ossalacetato
O
SH
PEP
Co A
O
O
CoA
O
CH 3
O
H 2O
O
CO 2
S
CoA
O
O
H 2O
O
FADH2
O
FAD
AcetilCoA
O
O
cis-Aconitato
O
O
O
O
H
Succinato
O
O
CoA
O
H2 O
SH
GTP
O
O
GDP + Pi
Sintesi
dell'eme
SuccinilCoA
O
S
CO 2
Co A
SH
O
CoA
HO
O
O
O
NAD+
NADH + H+
O
O
O
Glutamato
Globulo rosso
O
H
O
O
NAD+
O
O
α-Chetoglutarato
Ossalosuccinato
NADH + H+
Digestione
dell'emoglobina
O
O
Isocitrato
O
O
O
O
Glutamato
CO 2
Glutamina
Branched tricarboxylic acid metabolism in Plasmodium falciparum Kellen L. Olszewski, Michael W. Mather, Joanne M. Morrisey,
Benjamin A. Garcia, Akhil B. Vaidya, Joshua D. Rabinowitz, Manuel Llina NATURE, Vol 466, 5 August 2010, pp 774-778
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 119 -
Ciclo di Krebs nel Plasmodium falciparum
Spazio
extracellulare
Malato
AcetilCoA
Parassita
AcetilCoA
NADH + H+
NAD +
O
O
CO 2
S
O
O
Glucoso
O
Piruvato
O
Glicolisi
Acetilazione
degli istoni
O
O
Glucoso
OH
O
Citrato
O
O
H 2O
O
FADH2
O
FAD
AcetilCoA
O
O
Via
ossidativa
Via
riduttiva
Succinato
O
CoA
O
cis-Aconitato
O
O
O
O
H 3C
SH
Fumarato
O
O
O
Ossalacetato
O
Malato
O
SH
PEP
Co A
O
OH
CoA
O
CH 3
O
H 2O
O
CoA
O
H2 O
O
O
Sintesi
dell'eme
S
CO 2
Co A
SH
O
CoA
α-Chetoglutarato
Ossalosuccinato
O
O
O
Glutamato
HO
O
H
NAD+
NADH + H+
O
O
O
Glutamato
Globulo rosso
O
O
O
O
NAD+
O
O
O
NADH + H+
Digestione
dell'emoglobina
O
O
Isocitrato
SuccinilCoA
O
O
SH
GTP
GDP + Pi
O
H
O
CO 2
Glutamina
Branched tricarboxylic acid metabolism in Plasmodium falciparum Kellen L. Olszewski, Michael W. Mather, Joanne M. Morrisey,
Benjamin A. Garcia, Akhil B. Vaidya, Joshua D. Rabinowitz, Manuel Llina NATURE, Vol 466, 5 August 2010, pp 774-778
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 120 -
60
Ciclo di Krebs nel Plasmodium falciparum
Branched tricarboxylic acid metabolism in Plasmodium falciparum Kellen L. Olszewski, Michael W. Mather, Joanne M. Morrisey,
Benjamin A. Garcia, Akhil B. Vaidya, Joshua D. Rabinowitz, Manuel Llina NATURE, Vol 466, 5 August 2010, pp 774-778
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 121 -
Ciclo di Krebs nel Plasmodium falciparum
Branched tricarboxylic acid metabolism in Plasmodium falciparum Kellen L. Olszewski, Michael W. Mather, Joanne M. Morrisey,
Benjamin A. Garcia, Akhil B. Vaidya, Joshua D. Rabinowitz, Manuel Llina NATURE, Vol 466, 5 August 2010, pp 774-778
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 122 -
61
Sommario
• Il piruvato è convertito in acetilCoA dalla
piruvato deidrogenasi (E1+E2+E3).
• L’acetilCoA è convertito in CO2 attraverso il
ciclo di Krebs, si generano: tre NADH, un
FADH2, e un ATP (per fosforilazione a livello
del substrato).
• Gli intermedi del ciclo di Krebs sono anche
precursori per la sintesi di altre biomolecole
(acidi grassi, steroidi, aminoacidi, porfirine
purine, pirimidine e glucoso).
• L’ossalacetato è riformato dal piruvato
attraverso la carbossilazione catalizzata dalla
piruvato carbossilasi.
v. 3.0 © gsartor 2001-2017
Metabolismo dei carboidrati - III
- 123 -
Crediti e autorizzazioni all’utilizzo
• Questo materiale è stato assemblato da informazioni raccolte dai seguenti testi di Biochimica:
– CHAMPE Pamela , HARVEY Richard , FERRIER Denise R. LE BASI DELLA BIOCHIMICA [ISBN 9788808-17030-9] – Zanichelli
– NELSON David L. , COX Michael M. I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER - Zanichelli
– GARRETT Reginald H., GRISHAM Charles M. BIOCHIMICA con aspetti molecolari della Biologia
cellulare - Zanichelli
– VOET Donald , VOET Judith G , PRATT Charlotte W FONDAMENTI DI BIOCHIMICA [ISBN 9788808-06879-8] - Zanichelli
• E dalla
–
–
–
–
consultazione di svariate risorse in rete, tra le quali:
Kegg: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes http://www.genome.ad.jp/kegg/
Brenda: http://www.brenda.uni-koeln.de/
Protein Data Bank: http://www.rcsb.org/pdb/
Rensselaer Polytechnic Institute:
http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html
• Il materiale è stato inoltre rivisto e corretto dalla Prof. Giancarla Orlandini dell’Università di Parma alla
quale va il mio sentito ringraziamento.
Questo ed altro materiale può essere reperito a partire da: http://www. gsartor.org/pro
• Il materiale di questa presentazione è di libero uso per didattica e ricerca e può essere usato senza
limitazione, purché venga riconosciuto l’autore usando questa frase:
Materiale ottenuto dal Prof. Giorgio Sartor
Università di Bologna
Giorgio Sartor
Ufficiale: [email protected]
Personale: [email protected]
Aggiornato il 13/02/2017 09:58:33
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