Ciclo di Krebs

 

Il ciclo di krebs è anche chiamato ciclo degli acidi tricarbossilici e utilizza come metabolita di partenza l'acetil coezima A, che si ottiene per azione della piruvato deidrogenasi sul piruvato prodotto dalla glicolisi.
Dal ciclo di krebs si ottengono ATP e potere riducente; il potere riducente viene inviato alla catena respiratoria dove NADH e FADH2  vengono ossidati rispettivamente a NAD+ e FAD: il potere riducente viene ceduto, lungo la catena respiratoria, a dei sistemi di accoppiamento dai quali viene prodotto ulteriore ATP. 
Il ciclo di krebs è un punto nevralgico non solo per il metabolismo del glucosio ma anche per il metabolismo degli acidi grassi e degli amminoacidi, infatti il piruvato che viene convertito ad acetil coenzima A non  proviene solo dalla degradazione del glucosio: si ottiene, ad esempio, anche dalla transaminazione dell'alanina (un amminoacido).
Circa l'80% dell'acetil coenzima A che partecipa al ciclo di krebs, proviene dal metabolismo degli acidi grassi. 
L'acetil coenzima A è un tioestere perciò ha un elevato contenuto energetico che viene sfruttato dalla citrato sintasi per formare un nuovo legame carbonio-carbonio; la citrato sintasi è il primo enzima del ciclo di krebs.
Il carbonio metilico dell'acetil coenzima A cede volentieri (per tautomeria) un protone (diventa un carboanione) e attacca  il carbonio carbonilico dell'ossalacetato: si forma un tioestere ad alto contenuto energetico (il citril coenzima A) dal quale, per idrolisi, si ottiene il citrato e si riforma il coenzima A. La citrato sintasi è modulata negativamente dal prodotto, cioè dal citrato e dall'ATP: se si accumula il citrato significa che questo stadio è più veloce degli altri perciò deve rallentare (il citrato è un modulatore negativo).

 

Ciclo di krebs


Anche l'ATP influenza l'azione della citrato sintasi dal momento che dal ciclo di krebs si ottiene potere riducente che viene, poi, inviato alla catena respiratoria dalla quale viene prodotto ATP; se si accumula ATP vuol dire che ne viene prodotto più di quello che serve. Rallentando il ciclo di krebs (il ciclo rallenta se si rallenta una sua tappa) viene rallentata anche la produzione di ATP: la modulazione negativa dell'ATP è una modulazione feed-back (viene modulata la formazione di uno dei prodotti finali regolando la velocità di una tappa del processo).


Nella seconda tappa del ciclo di krebs, il citrato viene convertito in isocitrato per azione dell'enzima aconitasi; il nome dell'enzima deriva dal fatto che il citrato viene prima disidratato  con formazione del cis-aconitato e, successivamente, l'acqua rientra attaccandosi ad un carbonio diverso da quello su cui era legato prima. Si ottiene l'isocitrato senza che il substrato lasci il sito catalitico; l'aconitasi è un enzima stereospecifico: riconosce i tre centri carbossilici del citrato e ciò fa sì che il citrato rimanga legato all'enzima cosicché l'uscita e l'entrata dell'acqua passino sempre attraverso l'intermedio cis-aconitato.


Nella terza tappa del ciclo di krebs si ha il primo corrispettivo energetico perché si ha la perdita di un carbonio eliminato come anidride carbonica. L'enzima che catalizza questo stadio è la isocitrato deidrogenasi;  il substrato subisce, innanzitutto, una deidrogenazione:  il NAD+ acquista potere riducente e si forma ossalosuccinato (è un ossal derivato dell'acido succinico). L'ossalosuccinato subisce, poi, la decarbossilazione ad α-chetoglutarato.
L'enzima isocitrato deidrogenasi possiede due siti di modulazione: una modulazione positiva dovuta all'ADP e una modulazione negativa dovuta all'ATP. La quantità di ATP consumata quotidianamente è molto alta: l'ATP fornisce l'energia liberata dalla sua idrolisi, all'ADP e all'ortofosfato.
La concentrazione totale di nucleosidi (base azotata più zucchero) e nucleotidi (nucloside più fosfato) in un organismo è pressoché costante: dire, quindi, che c'è molto ATP o poco ADP (o viceversa, molto ADP e poco ATP)  è la stessa cosa; l'ADP è un sinonimo di bisogno di energia ed è, quindi, un modulatore positivo, mentre, l'ATP è un sintomo di disponibilità di energia ed è, quindi, un modulatore negativo.


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