Il ciclo di krebs

IL CICLO DI KREBS

La maggior parte delle cellule eucariote e molti tipi di batteri sono aerobici e in grado di ossidare completamente le loro sostanze nutrienti a CO e H O. In queste condizioni il piruvato che si forma nella demolizione del glicolitica del glucosio viene ossidato a CO e H O nella fase aerobica del catabolismo, la respirazione cellulare. La respirazione cellulare ha luogo in tre fasi principali. Nella prima fase, le molecole di sostanze nutrienti organiche,m glucosio, acidi grassi, e qualche amminoacido, sono ossidate fino a formare frammenti a due atomi di carbonio e cioè il gruppo acetilico dell'acetil-CoA. Nella seconda fase, questi gruppi acetilici vengono immessi nel ciclo di Krebs, in cui vengono ossidati enigmaticamente a CO . l'energia rilasciata dall'ossidazione viene conservata riducendo contemporaneamente i trasportatori di elettroni NAD e FAD in NADH e FADH . Nella terza fase della respirazione, i cofattori ridotti sono a loro volta ossidati liberando protoni ed elettroni. Gli elettroni sono trasferiti lungo una catene di molecole di trasportatori degli elettroni all'ossigeno, che si riduce formando acqua. Durante questo processo di trasferimento di elettroni, viene rilasciata molta energia che è poi convertita in ATP, in un processo chiamato fosforillazione ossidativa.

Il piruvato prodotto dalla glicolisi viene ossidato ad acetil-CoA e CO  per azione di un gruppo di tre enzimi organizzati in un complesso noto con il nome di complesso della piruvato deidrogenasi. La reazione complessiva catalizzata dal complesso della piruvato deidrogenasi è una decarbossilazione ossidativa, cioè l'ossidazione irreversibile di un gruppo carbossilico che viene rimosso dal piruvato sotto forma di molecola di CO , mentre i due atomi di carbonio che restano diventano il gruppo acetilico legato al coenzima A. il NADH formato in questa reazione porta uno ione idruro con i suoi due elettroni alla catena respiratoria. La deidrogenasi e decarbossilazione del piruvato ad acetil-CoA coinvolge l'azione sequenziale di tre enzimi diversi e di 5 gruppi coenzimi. I coenzimi sono: la TPP, il FAD, il CoA (trasportatore di gruppi acilici), il NAD e lipoato (trasportatore di elettroni e di gruppi acilici). Gli enzimi sono: piruvato deidrogenasi, il diidrolipoil transacetilasi e il diidrolipoil deidrogenasi. L'acetil-CoA dona il suo gruppo acetilico all'ossalacetato a 4 atomi di carbonio, formando il citrato a 6 atomi di carbonio.

Il citrato viene pio trasformato in isocitrato a 6 atomi di carbonio, che viene deidrogenato con perdita di CO producendo un composto a 5 atomi du carbonio l'α-chetoglutarato. Quest'ultimo perde un'altra molecola di CO per formare il succinato, un composto a 4 atomi di carbonio. Il succinato viene convertito enzimaticamente mediante tre tappe in ossalacetato.

L'ossalacetato è ora nuovamente pronto a reagire con un'altre molecola di acetil-CoA per riniziare il ciclo. In ogni giro del ciclo di Krebs entra un gruppo a due atomi di carbonio sotto forma di acetil-CoA ed escono due molecole di CO . Quindi le tappe del ciclo di Krebs sono 8:

Formazione del citrato (attraverso condensazione tra acetil-CoA e ossalacetato);

Formazione dell'isocitrato attraverso il cis-aconitato;

Ossidazione dell'isocitrato ad α -chetoglutarato e CO ;

Ossidazione dell'α -chetoglutarato a succinil-CoA e CO ;

Conversione del succinil-CoA a succinato (produce GTP);

Ossidazione del succinato a fumarato;

Idratazione del fumarato per produrre malato;

Ossidazione del malato a ossalacetato.

Il ciclo di Krebs produce, di per se una molecola di ATP per giro, ma nelle quattro reazioni di ossidazione vengono raccolti molti elettroni che entrano nella catena respiratoria, portando alla formazione di un gran numero di molecole di ATP nella fosforilazione ossidativa.

La regolazione del ciclo di Krebs avviene sia allostericamente che mediante modificazioni covalenti. Il complesso è inibito dall'ATP, dall'acetil-CoA e dal NADH, cioè i prodotti della reazione. I tre fattori che governano la velocità del flusso attraverso il ciclo sono: la disponibilità di substrato, l'inibizione da accumulo di prodotti e l'inibizione allosterici retroattiva dei primi enzimi da parte degli intermedi finali.