Ciclo di Krebs

Complesso della piruvato deidrogenasi (1) Stechiometria della reazione finale

Complesso della piruvato deidrogenasi (2) FAD Diidrolipoil deidrogenasi E1 E2 E3 Diidrolipoil transacetilasi Piruvato decarbossilasi

Complesso della piruvato deidrogenasi (3) Le cinque tappe della decarbossilazione ossidativa

Ciclo di Krebs ΔG°’=-32,2 kJ/mole ΔG°’=-3,8 kJ/mole ΔG°’=+13,3 kJ/mole

Citrato sintasi

Meccanismo d’azione della citrato sintasi

Centro ferro-zolfo dell’aconitasi

Meccanismo d’azione dell’isocitrato deidrogenasi

 Succinil –CoA sintasi Unica reazione del ciclo di Krebs che porta alla formazione di ATP con un meccanismo analogo a quanto visto nella glicolisi (fosforilazione al livello del substrato) con la differenza che il substrato ad alto potenziale di trasferimento del fosfato è legato all’enzima tramite un’istidina Fosforilazione al livello del substrato

Bilancio del ciclo di Krebs I due C eliminati in ogni giro del ciclo come CO2 non sono quelli entrati come CH3-CO- (lo saranno nei cicli successivi) Per ogni giro del ciclo avremo 10 molecole di ATP per molecola di Acetil-CoA ossidato (nella fosforilazione ossidativa)  2,5 ATP 2,5 ATP 1,5 ATP 1 glucosio = 2 piruvato = 32 molecole ATP 32 x 30,5 kJ/mole = 976 kJ/mole (34% di resa) 2840 : 100 = 976 : X X = 34 (efficienza in vivo ≈ 65%)

I componenti del ciclo sono importanti intermedi biosintetici Il ciclo di Krebs è il cuore del metabolismo intermedio (via anfibolica)

Reazioni anaplerotiche Le reazioni anaplerotiche riforniscono il ciclo di Krebs dei suoi intermedi La più importante è la reazione catalizzata dalla piruvato carbossilasi

Regolazione del ciclo di Krebs Regolazione all’ingresso (complesso piruvato deidrogenasi) Inibizione da prodotto (Acetil-CoA, NADH) Regolazione feed-back (ATP/AMP, NADH/NAD+) Regolazione covalente su E1 (chinasi /fosfatasi) Concentrazione Ca2+ (nel muscolo) Regolazione delle prime tre tappe intermedie irreversibili Disponibilità del substrato (acetil-CoA, ossalacetato) Inibizione da prodotto Regolazione feed-back (ATP/AMP, NADH/NAD+) Concentrazione Ca2+ (nel muscolo)

Ciclo del Gliossilato Presente nei semi delle piante in germinazione e in alcuni microorganismi. Converte l’acetil-CoA proveniente dalla degradazione degli acidi grassi in succinato che poi, attraverso il ciclo di Krebs e la gluconeogenesi, forma glucosio Ciclo di Krebs nei mitocondri

Relazione tra il ciclo del gliossilato e il ciclo dell’acido citrico Cellulosa amminoacidi Energia Nucleotidi Intermedi metabolici

Ciclo del Gliossilato Il ciclo di Krebs e del gliossilato sono regolati in modo coordinato dalla isocitrato deidrogenasi Regolazione allosterica Regolazione covalente

Nei ruminanti la gluconeogenesi è molto attiva Cellulosa Glucosio Cellulasi batterica Glucosio Ossalacetato Fermentazione propionica ATP + CoA AMP + PPi Propionato Malato Acil-CoA sintasi Glucosio Fegato Ciclo di krebs

(caso di alcuni allevamenti bovini australiani) Vitamina B12 (1) E’ un complesso composto chimico organometallico (con un atomo di cobalto inserito in un anello simile a quello del gruppo eme dell’emoglobina) Tipo di reazione catalizzata Anello corrinico La carenza di Co2+ nell’alimentazione può portare a forme di anemia, inappetenza e ritardo nella crescita (caso di alcuni allevamenti bovini australiani)

Vitamina B12 (2) La vitamina B12 è presente solo nella carne. Non può essere sintetizzata dagli organismi animali ne vegetali ma solo da un limitato numero di microorganismi spesso presenti nell’intestino degli animali superiori. Gli erbivori la ottengono dai batteri del loro stomaco (i conigli ingeriscono periodicamente una parte delle loro feci per ottenere vitamina B12) La carenza o il mancato assorbimento di vitamina B12 può causare gravi malattie. “Anemia perniciosa”(riduzione degli eritrociti, disfunzioni del SNC) dovuta alla carenza del fattore intrinseco, una glicoproteina essenziale per l’assorbimento della vitamina. Si può curare con l’assunzione di dosi elevate di vitamina B12 Acidemia metilmalonica causata da carenza di L-metilmalonil-CoA mutasi (accumulo di L-metilmalonil-CoA con conseguente diminuzione del pH, fatale nei primi anni di vita)