reazioni del ciclo di Krebs

CICLO DI KREBS
glucosio
piruvato
Ac-CoA
decarbossilazione ossidativa del piruvato
• Nelle cellule eucariotiche, il piruvato prodotto dalla glicolisi entra nella matrice interna dei
mitocondri dove si susseguono le reazioni del Ciclo di Krebs (ciclo dell’acido citrico; ciclo
degli acidi tricarbossilici).
Hans Adolf Krebs
Nobel 1953
• Unità bicarboniose entrano nel ciclo di Krebs sotto forma di acetil-CoA, derivato dalla
decarbossilazione ossidativa del piruvato, oppure dalla ß-ossidazione delle catene di
acidi grassi presenti nei trigliceridi.
logica metabolica del ciclo
•
Nel ciclo di Krebs, una unità di acetato è convertita in due
unità di anidride carbonica.
•
Essendo l'acetato più ridotto dell’anidride carbonica, questo
comporta 4 reazioni di ossido-riduzione. Tre ioni idruro (3H- 
6e-) e una molecola di H2 ( 2e-) sono trasferiti rispettivamente
a 3 molecole di NAD+ ed una di FAD per il successivo utilizzo
nella catena respiratoria per la produzione di ATP.
•
La logica del ciclo risiede nel fatto che la rottura del legame
che congiunge i carboni nell'acetato non è favorevole, mentre
lo è fra carboni  e  rispetto ad un carbonile o fra i carboni di
un -idrossichetone:
C-
CC

-C  C
O

O
COH-
l’acetato è quindi inserito su un intermedio del ciclo.
• Il passaggio che congiunge la glicolisi con il ciclo di Krebs è la
decarbossilazione ossidativa del piruvato.
Piruvato + CoA + NAD+
acetil-CoA + NADH + H+ + CO2
la piruvato deidrogenasi
attività enzimatiche
PDH
DDH
24x PDH
-
piruvato
deidrogenasi
24x DTA
DTA
diidrolipoil
transacetilasi
attiva
12x DDH
ATP
chinasi
fosfatasi
Pi
ADP
diidrolipoil
deidrogenasi
regolazione
PDH chinasi ( mammiferi )
H2O
PDH fosfatasi ( mammiferi )
inattiva
Meccanismo della piruvato deidrogenasi
PDH
tiammina
pirofosfato
(TPP)
decarbossilazione
piruvato
carboanione
di TPP
idrossietil-TPP
DTA
lipoammide
Lys
ossidato
ridotto
ridotto
ossidato
DDH
NADH +
H+
+ FAD
FADH
NAD
+
FAD +
Il ciclo di Krebs (degli acidi tricasbossilici / dell’acido citrico)
H20 +
reazioni del ciclo di Krebs - 1
amminoacidi
lattato
glicerolo
piruvato carbossilasi
CO2
ossalacetato
intermedio
enolico
Ac-Coa
amminoacidi
acidi grassi
steroidi
citril-CoA
controllo
NADH 
ATP 
succinil-CoA 
reazioni del ciclo di Krebs (aconitasi – isomerizzazione del citrato)
centro Ferro-Zolfo
(4Fe-4S)
aconitasi
reazioni del ciclo di Krebs - 2
GDP
GTP
aminoacidi
NH2
transaminazione  gluttamato
reazioni del ciclo di Krebs - 3
piruvato
aminoacidi
Il ciclo di Krebs (riepilogo)
H20 +
CICLO DI KREBS - STECHIOMETRIA
• Il ciclo è esergonico, con una Gº' netta di ca.-10 kcal/mol (G = -24 kcal/mol).
(ca.- 40 kJ/mol)
Ac-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O
2 CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 3H+ + HS-CoA
NB. GDP  ATP
• Combinando la glicolisi con il ciclo di Krebs, e tenendo conto che sono
prodotte due molecole di piruvato nella glicolisi:
Glucosio + 6 H2O + 10 NAD+ + 2 FAD + 4ADP + 4Pi
6 CO2 + 10 NADH + 10 H+ + 2 FADH2 + 4 ATP
• Quindi, il glucosio (6C) è interamente convertito in CO2.
• N.B. i CO2 liberati nel primo giro del ciclo di Krebs non derivano direttamente
dai carboni presenti nell’acetato (Ac-CoA) che entra, ma in diversi giri
successivi.
Il ciclo del gliossilato
• Piante e batteri possono evitare le
2 reazioni di dercabox. ossidativa
del ciclo ed Ac-CoA per produrre
intermedi sintetici (unità a 4
carboni), piuttosto che NADH.
l'isocitrato liasi scinde l'isocitrato
(6C) direttamente in succinato (4C)
e gliossilato (2C). Una seconda
unità di Ac-CoA produce malato
(4C) dal gliossilato.
Nelle piante questo non avviene nei
mitocondri ma in un altro comparto,
il gliossisoma. In condizioni di buio
(es. semi germoglianti) produce
unità carboniose in assenza di
fotosintesi.
Questo richiede un sistema navetta
per
trasportare
Ac-CoA
dai
mitocondri ai gliossisomi
Glu
ossalac.
-chetoglut.
Asp
mitocondrio
-chetoglut. Glu
Asp
ossalac.
gliossisoma
biosintesi
trasporto di Ac-CoA - sistema navetta per il citosol
mitocondrio
citosol
OcO
OcO
CO2
CO2
OcO
CO2
biosintesi
Non ci sono trasporatori transmembrana per Ac-CoA – deve essere trasportato sotto forma di un’altra
molecola (sistemi navetta)
il ciclo di Krebs è una fonte di intermedi biosintetici
carboidrati
3-fosfoglicerato
eritrosio4-fosfato
Phe
Tyr
Ala
Gly
Cys
Leu
Val
PEP
Trp
Ser
malonil
piruvato
CO2
acidi grassi
CO2
CO2
Isopentenil
pirofosfato
Ac-CoA
steroidi
CO2
acetoacetil
Asn
nucleotidi pirimidinici
nucleotidi purinici
Asp
CO2
Asp-P
CO2
Asp
ornitina
Gly
Thr
Met
2-ammino-3-chetoadipato
Ile
Lys
His
Glu
semialdeide
diamminopimelato
Gln
-amminolevulinato
porfirine
citrullina
Arg
Pro