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Margherita Ruoppolo » 16.Ciclo di Krebs


Piruvato deidrogenasi

  • ll complesso della piruvato deidrogenasi trasforma il piruvato mitocondriale in Acetyl-CoA.
  • Il complesso enzimatico è costituito da tre enzimi E1, E2, E3, da cinque coenzimi ed è localizzato nella matrice mitocondriale
  • Il meccanismo dettagliato è descritto nel video.
  • Tutti i coenzimi utilizzati sono già stati descritti nella lezione n. 9, tranne l’acido lipoico utilizzato nella reazione catalizzata da E2 che permette l’ossidazione del derivato idrossietilico in acetato. La struttura è riportata in figura.

Struttura dell’acido lipoico

Il gruppo lipoico può essere presente in forma ossidata (ponte disolfurico) o in forma ridotta (ditiolo). Agisce da trasportatore di idrogeno o di un gruppo acetilico.

Struttura dell’acido lipoico

Struttura dell'acido lipoico

Reazioni del ciclo di Krebs

Reazioni del ciclo di Krebs


Ciclo di Krebs

  • Il ciclo di Krebs o ciclo dell’acido citrico o ciclo degli acidi tricarbossilici ha luogo nella matrice mitocondriale.
  • E’ un ciclo anfibolico al quale sono collegate sia le vie degradative che le vie biosintetiche.
  • La sequenza di reazioni del ciclo di Krebs è riportata in figura e descritta in dettaglio nel video.

Sequenza di reazioni del ciclo di Krebs

Le tappe 1, 3 e 4 del ciclo di Krebs sono reazioni irreversibili. L’energia viene conservata tramite trasferimento di elettroni al FAD o al NAD+ con formazione di FADH2 o NADH.

Sequenza di reazioni del ciclo di Krebs

Sequenza di reazioni del ciclo di Krebs


Ruolo del ciclo di Krebs nelle reazioni biosintetiche

  • Il ciclo di Krebs rende disponibili intermedi che possono essere utilizzati per l’attività biosintetica.
  • Le connessione del ciclo di Krebs con le diverse vie biosintetiche vengono indicate in figura e descritte dettagliatamente nel video.

Intermedi del ciclo di Krebs

Gli intermedi del ciclo di Krebs vengono rimossi per essere utilizzati come precursori in molte vie biosintetiche. Le reazioni indicate dalle freccie in rosso sono reazioni anaplerotiche, che riforniscono il ciclo di Krebs degli intermedi sottratti.

Intermedi del ciclo di Krebs

Intermedi del ciclo di Krebs


Ruolo delle vitamine nel ciclo di Krebs

  • L’α-chetoglutarato deidrogenasi e la succinato deidrogenasi contengono riboflavina sotto forma di FAD+
  • α-chetoglutarato deidrogenasi contiene tiamina, vitamina B1
  • Le deidrogenasi contengono niacina sotto forma di NAD+

Reazioni anaplerotiche

  • Se i livelli di ossalacetato o di citrato si abbassano per produrre rispettivamente glucosio e acidi grassi oppure il chetoglutarato o il succinil-CoA vengono sottratti, occorre rifornire il ciclo di Krebs con nuovi intermedi senza passare per la produzioe di acetyl-CoA.
  • Le reazioni di rifornimento sono dette anaplerotiche (video). Le più importanti reazioni anaplerotiche sono:
    • Piruvato + HCO3- + ATP → ossalacetato + ADP + Pi
      • Catalizzata dalla piruvato carbossilasi
    • Piruvato + HCO3- + NADPH + H+ → malato + NADP+
      • Catalizzata dall’enzima malico
Reazioni anaplerotiche e regolazione del ciclo di Krebs

Reazioni anaplerotiche e regolazione del ciclo di Krebs


Regolazione del complesso della piruvato deidrogenasi e del ciclo di Krebs

  • La reazione catalizzata dalla piruvato deidrogenasi è irreversibile in quanto gli enzimi E2 ed E3 sono inibiti dai loro prodotti, rispettivamente Acetyl-CoA e NADH
  • L’enzima E1 è inibito allostericamnte da ATP e GTP. L’attività è regolata inoltre da fosforilazione \ defosforilazione catalizzata da proteine chinasi e fosfatasi, associate al complesso della piruvato deidrogenasi.
  • Le reazioni irreversibili del ciclo di Krebs sono quelle catalizzate dalla citrato sintasi, isocitrato deidrogenasi, α-chetoglutarato deidrogenasi
  • La regolazione è descritta dettagliatamente nel video.

Prossima lezione

Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa

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