Via finale comune per l ossidazione di tutti i combustibili metabolici che entrano nella via come molecola di acetil CoA

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1 Via finale comune per l ossidazione di tutti i combustibili metabolici che entrano nella via come molecola di acetil CoA C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O Processi molecolari in cui è coinvolto il consumo di ossigeno e la formazione di CO 2 da parte della cellula Le sostanze nutrienti: a. grassi, glucosio e qualche amminoacido, sono tutte ossidate fino a formare frammenti a due atomi di carbonio: gruppo acetilico 1

2 I gruppi acetilici sono immessi nel ciclo dell acido citrico, dove vengono ossidati fino a formare CO 2 ed energia sottoforma di molecole ridotte NADH e FADH 2 2

3 I cofattori ridotti che si sono prodotti sono a loro volta riossidati liberando elettroni che attraverso la catena respiratoria saranno trasferiti all O 2 che si riduce ad H 2 O. L energia rilasciata in questo trasferimento DI ELETTRONI E di riduzione sarà convertita in ATP E di fosforilazione 1 a fase 3

4 La conversione del piruvato ad acetil- CoA, catalizzata dalla PIRUVATO DEIDROGENASI, è una 4

5 COMPLESSO MULTIENZIMATICO Costituito da tre enzimi e 5 gruppi prostetici: tiamina pirofosfato (TPP), flavin adenin dinucleotide (FAD), coenzima A (CoA), nicotinamide adenin dinucleotide (NAD + ) e il LIPOATO. LOCALIZZATO NEI MITOCONDRI DELLE CELLULE EUCARIOTICHE PIRUVATO DEIDROGENASI (E1) DIIDROLIPOIL TRANSACETILASI (E2) DIIDROLIPOIL DEIDROGENASI (E3) sito di legame con la lipoamide 5

6 PANTOTENATO componente essenziale del CoA. CoA trasportatore di gruppi acilici. Il gruppo acilico si lega al gruppo tiolico del CoA per formare un TIOESTERE lipoamide LIPOATO Data la sua capacità di andare incontro a ossido riduzione, può servire sia come trasportatore di elettroni che come trasportatore di acili 6

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9 2 a fase 1. TAPPA FORMAZIONE DEL CITRATO 2. TAPPA Isomerizzazione del citrato: formazione dell isocitrato attraverso il cis-aconitato 3. TAPPA Isocitrato è ossidato e decarbossilato a α-chetoglutarato 9

10 4. TAPPA OSSIDAZIONE DELL α-chetoglutarato A SUCCINIL-CoA E CO 2 Reazione uguale a quella della piruvato deidrogenasi vista in precedenza. 5.TAPPA CONVERSIONE DEL SUCCINIL-CoA A SUCCINATO E GTP L energia rilasciata dall idrolisi del legame tioestere viene usata per la sintesi di GTP. I tessuti extraepatici contengono una forma ATP dipendente 6.TAPPA OSSIDAZIONE DEL SUCCINATO A FUMARATO Negli eucarioti la succinato deidrogenasi è legata saldamente alla membrana interna dei mitocondri, nei procarioti alla membrana plasmatica. 7. TAPPA IDRATAZIONE DEL FUMARATO A PRODURRE MALATO 8. TAPPA OSSIDAZIONE DEL MALATO AD OSSALACETATO Nelle condizioni termodinamiche standard la reazione è endoergonica ma nella cellula l ossalacetato è rimosso continuamente dalla reazione altamente esoergonica della citrato sintasi 10

11 Ogni giro del ciclo produce 3 molecole di NADH 1 molecola di FADH 2 1 molecola di GTP La regolazione del ciclo dell acido citrico avviene sia al livello dell entrata del carburante metabolico sia al livello delle reazioni chiave all interno del ciclo Il flusso attraverso il ciclo è controllato da interazioni allosteriche, ma è anche assai influenzato dalla concentrazione dei substrati. 11

12 Oltre ad un ruolo catabolico il ciclo funge anche da importante fonte di intermedi biosintetici. Dal momento che alcune reazioni tendono a consumare gli intermedi del ciclo sottraendo carbonio, il procedere del ciclo verrebbe meno se non esistessero processi in grado di ripristinare le riserve di intermedi. Necessità di rimpiazzare gli intermedi del ciclo 12

13 RIFORNISCONO DI INTERMEDI IL CICLO DELL ACIDO CICLICO In condizioni normali esiste un bilancio quasi perfetto tra reazioni che rimuovono gli intermedi del ciclo e reazioni che lo riforniscono. ENZIMA REGOLATORIO PRATICAMENTE INATTIVO IN ASSENZA DI ACETIL-COA, suo modulatore allosterico positivo. Quando l acetil-coa è in eccesso stimola l enzima a produrre più OSSALACETATO per poter venir così consumato in questo ciclo. Alternativamente l OSSALACETATO può essere usato per la SINTESI DI CARBOIDRATI e l accumulo di acetil- CoA può essere visto come segnale che è disponibile carbonio a sufficienza per essere immagazzinato come carboidrati. Enzima è attivato dall intermedio glicolitico fruttosio 1,6- bisfosfato, che tende ad aumentare quando il ciclo opera ad una velocità troppo bassa e non utilizza tutto il piruvato che è prodotto dalla glicolisi 13

14 La piruvato carbossilasi richiede la vitamina biotina (B 8 ) come gruppo prostetico Trasportatore specializzato di gruppi ad un atomo di carbonio nella loro forma più ossidata La piruvato carbossilasi è formata da 4 subunità identiche, ognuna delle quali è legata ad una biotina mediante un legame amidico con ε-amino gruppo della lisina al sito attivo dell enzima Via catabolica Sequenza reazioni Resa energetic a glicolisi Formazione di Acetil-CoA Ciclo dell acido citrico Ossidazione di 2 NAD+ 2 NADH Decarbossilazione ossidativa del piruvato 2NADH 5ATP Isocitrato deidrogenasi α-chetoglutarato deidrogenasi Succinil-CoA tiochinasi Succinato deidrogenasi Malato deidrogenasi 2 NADH 2 NADH 2 FADH 2 2 NADH Resa in ATP Nella Fosforilazione ossidativa 2 ATP 5 ATP o 3 ATP 5 ATP 5 ATP 2 ATP 3 ATP 5 ATP TOTALE 32 ATP o 30 ATP 14

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