Prof. Maria Nicola GADALETA
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Facoltà di Scienze Biotecnologiche
Corso di Laurea in
Biotecnologie Sanitarie e Farmaceutiche
Biochimica e Biotecnologie Biochimiche
DISPENSA N. 23
Ossidazione del piruvato-Ciclo di Krebs
Ossidazione del
piruvato :
nelle cellule
eucariotiche
l’ossidazione del
piruvato,in presenza di
ossigeno,ha luogo nei
mitocondri: il piruvato
entra nei mitocondri
attraverso il carrier
del piruvato, una
proteina integrale
della membrana
mitocondriale interna.
Complesso della piruvato deidrogenasi
Nelle cellule degli organismi superiori la PDH è regolata covalentemente
da una chinasi e da una fosfatasi:la PDH fosforilata è inattiva. Il Ca++
attiva la PDH fosfatasi
da: Voet & Voet, II Ed.
La mancanzadi Vit B1 nella
dieta umana:
beri beri:accumulo di fluidi
corporei,dolore,paralisi
da: Champe
M.N. Gadaleta
Ac.lipoico : ac.ditioottanoico
• Ciclo dell’acido citrico o
Ciclo di Krebs o
Ciclo dell’acido tricarbossilico
Gli enzimi del ciclo citrico si trovano nella matrice mitocondriale, ad
eccezione della succinato-DH che fa parte della membrana mitocondriale
interna.
Il ciclo dell’acido citrico è importante
non solo perché rappresenta la
continuazione della glicolisi in
condizioni aerobiche ma perché è una
via centrale per il recupero di energia
da numerosi combustibili metabolici
quali carboidrati,acidi grassi,aminoacidi,
combustibili che per ossidazione
vengono tutti demoliti ad acetil-CoA (VIE
CATABOLICHE CONVERGENTI)
Finalità del ciclo dell’acido citrico: ossidare un numero illimitato
di gruppi acetilici con rigenerazione dell’ossalacetato che ha un
ruolo catalitico.
Reazione netta del ciclo:
3 NAD++ FAD + GDP +Pi +acetil-CoA
3NADH + FADH2+GTP+CoA+2CO2
del ciclo
1) Formazione del citrato
L’acetil-CoA enolato opera un attacco nucleofilo sul carbonio carbonilico
dell’ossalacetato:reazione di condensazione
Acetil-CoA tioestere ad elevato contenuto energetico
Il citrato:un acido tricarbossilico
2) Formazione dell’isocitrato attraverso il cis-aconitato
Isomerizzazione reversibile del citrato a isocitrato con cis-aconitato
come intermedio.
L’aconitasi contiene un centro ferro-zolfo [4Fe-4S ]
L’isocitrato:un acido tricarbossilico
da: Voet & Voet 2007
L’aconitasi sposta l’acqua solo sul
braccio inferiore del citrato, pur avendo
esso due gruppi sostituenti idrossi
metilici :ciò è dovuto all’asimmetria
dei siti di legame presenti nel sito
attivo dell’enzima. Il citrato è perciò
considerato una molecola prochiralica.
3) Ossidazione dell’isocitrato ad α-chetoglutarato e CO2
α-chetoglutarato :un acido bicarbossilico
4) Ossidazione dell’α
α-chetoglutarato a succini-CoA e CO2
Il complesso dell’ a-chetoglutarato DH è ,come il complesso della PDH,
formato da tre enzimi e cinque coenzimi ma non è regolato covalentemente
come il PDH che occupa una posizione metabolicamente più centrale
Il succinil-CoA è un tioestere ad alta energia come l’acetil-CoA
5) Conversione del succini-CoA a succinato
Reazione della difosfonucleotide chinasi
6) Ossidazione del succinato a fumarato
Deidrogenazione stereospecifica del succinato a fumarato.Il malonato è un
inibitore competitivo della succinatodeidrogenasi.
L’Enzima è legato alla membrana mitocondriale interna contrariamente a
tutti gli altri enzimi del ciclo di Krebs che si trovano nella matrice mitocondriale.
7) Idratazione del fumarato a malato
8) Ossidazione del malato ad ossalacetato
La [ossalacetato] è molto bassa rispetto al malato all’equilibrio e nelle
condizioni cellulari. L’ossalacetato però è il substrato della citrato sintasi che
catalizza una reazione fortemente esoergonica per cui l’ossalacetato viene
continuamente sottratto all’equilibrio e la reazione catalizzata dalla
malatodeidrogenasi può procedere mantenendo attivo il ciclo.
Regolazione del ciclo
dell’acido citrico
Maggiori regolatori del ciclo :
-I substrati ossalacetato e acetil-Coa
-Il prodotto NADH
K=[ossalacetato][NADH]
[malato][NAD]
I componenti del ciclo dell’acido citrico
sono importanti intermedi biosintetici
Anche le reazioni di transaminazione sono considerate
reazioni anaplerotiche:alfa-chetoglutarato-glutammato e
ossalacetato-aspartato
da: Voet & Voet, II Ed.
biotina
I
l
da: Voet & Voet, II Ed.
R Reazione catalizzata dall’enzima malico,citoplasmatico.
e Reazione di decarbossilazione ossidoriduttiva.
a E’ la maggior fonte di NADPH per le biosintesi riduttive(vedi biosintesi
degli ac.grassi )insieme al ciclo dei pentosi
Qualsiasi diminuzione della velocità del ciclo causata da una quantità
insufficiente di ossalacetato o di altri intermedi provoca un aumento della
concentrazione dell’Acetil-CoA. L’aumento di Acetil-CoA attiva la piruvato
carbossilasi (REGOLAZIONE ALLOSTERICA), che rifornisce il ciclo di ossalacetato.
La piruvato carbossilasi tramite il suo attivatore Acetil-CoA percepisce la
necessità di una maggiore quantità di intermedi del ciclo dell’acido citrico.
Questo enzima catalizza una delle prime reazioni della gluconeogenesi.
