Ciclo di Krebs
Il Ciclo di Krebs (anche detto Ciclo degli Acidi Tricarbossilici) č una serie di reazioni chimiche di importanza fondamentale in tutte le cellule che utilizzano ossigeno nel processo della respirazione cellulare. In questi organismi aerobici il Ciclo di Krebs fa parte di una via metabolica responsabile per la degradazione (catabolismo) degli carboidrati, grassi e delle proteine in anidride carbonica e acqua con la formazione di energia chimica.
Il “Ciclo di Krebs” fornisce anche molte sostanze precursori come certi amino acidi e dunque anche in cellule che effettuano la fermentazione qualcuno delle sue reazioni sono importanti.
| Table of contents |
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2 Localizzazione del ciclo con i relativi input e output 3 Le principali vie metaboliche che convergono sul “Ciclo di Krebs” 4 Vedi anche |
Storia
Il ciclo č nominato in onore dello scienziato anglo-tedesco Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981) che propose nel 1937 gli elementi chiave della via metabolica. Per questo scoperta ricevette nel 1953 il Premio Nobel per la Medicina
Localizzazione del ciclo con i relativi input e output
Il “Ciclo di Krebs” avviene nei mitocondri in cellule eucariote e nel citoplasma nelle cellule procariote.
Il catabolismo delle molecole combustibili (Glicolisi) produce Acetil-CoA, un gruppo di due carboni acetile legato alla coenzima A. L’acetil-CoA č il principale input del Ciclo. Citrato č sia il primo che l’ultimo prodotto del Ciclo (Fig. 1) ed č rigenerato attraverso la condensazione dell’Acido ossalacetico con acetil-CoA.
Figure 1 : Schema del Ciclo di Krebs.
| Molecola | Enzima | Tipo di reazione | Reagenti/ Coenzimi |
Prodotti/ Coenzimi |
|---|---|---|---|---|
| I. Citrato | 1. Aconitase | Deidratazione | H2O | |
| II. cis-Aconitate | 2. Aconitasi | Idratazione | H2O | |
| III. Isocitrato | 3. Isocitrato Deidrogenasi | Ossidazione | NAD+ | NADH+H+ |
| IV. Oxalosuccinato | 4. Isocitrato Deidrogenasi | Decarbossilazione | ||
| V. α-Chetoglutarato | 5. α-Chetoglutarato Deidrogenasi | Decarbossilazione ossidativa | NAD+ CoA-SH |
NADH+H+ CO2 |
| VI. Succinil-CoA | 6. Succinil-CoA sintetasi | Idrolisi | GDP Pi |
GTP CoA-SH |
| VII. Succinato | 7. Succinato deidrogenasi | Ossidazione | FAD | FADH2 |
| VIII. Fumarato | 8. Fumarasi | Addizione (H2O) | H2O | |
| IX. L-Malato | 9. Malato deidrogenasi | Ossidazione | NAD+ | NADH+H+ |
| X. Acido ossalacetico | 10. Citrato sintetasi | Condensazione | ||
| XI. Acetil-CoA |
L'insieme delle reazioni č il seguente:
- Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + ADP + Pi ⇒
CoA-SH + 3 NADH + H+ + FADH2 + ATP + 2 CO2
Le principali vie metaboliche che convergono sul “Ciclo di Krebs”
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Figura 2: Schema che rappresenta le maggiore vie metaboliche che sono associate con il Ciclo di Krebs
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Nel Catabolismo delle proteine le proteine sono degradati da enzimi (Proteasi) ai amino acidi costituenti. Questi amino acidi possono formare una fonte di energia se vengono incanalati nel Ciclo di Krebs.
Nel Catabolismo dei grassi i trigliceridi sono idrolizzati per formare gli Acidi grassi e il glicerolo (i componenti degli acidi grassi). Nel fegato il glicerolo può essere trasformato in glucosio attraverso il diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide-3-fosfato seguendo la via metabolica della gluconeogenesi. In molti tessuti, specialmente il cuore, gli acidi grassi sono degradati attraverso un processo noto come beta-ossidazione, che produce acetil-CoA che a sua volta può essere usato nel Ciclo di Krebs. La beta-ossidazione può anche fornire proionil-CoA che a sua volta può dare seguito ad ulteriore produzione di glucosio nel fegat attraverso la gluconeogenesi.
Il Ciclo di Krebs č sempre seguito dalla fosforilazione ossidativa, anche chiamata catena di trasporto di elettroni. Questo ulteriore stadio della respirazione cellulare estrae energia da NADH e FADH2, ricreando NAD+ e FAD, permettendo in tal modo al Ciclo di continuare. Il Ciclo di Krebs non usa ossigeno ma la fosforilazione ossidativi si.
L’energia totale che si ricava dalla totale demolizione di una molecola di glucosio attraverso i tre diversi stadi della respirazione cellulare, glicolisi --> Ciclo di Krebs --> catena di trasporto di elettroni, č approssivamente di 38 molecole di ATP. Il Ciclo di Krebs č una via metabolica amphibolica in quanto partecipa sia a processi catabolici che anabolici.
