scaricato da 1

Transcript

1 scaricato da 1

2 La decarbossilazione ossidativa del piruvato rappresenta il legame tra glicolisi e ciclo di Krebs Questa reazione, come tutto il ciclo di Krebs, avviene nella matrice mitocondriale scaricato da 2

3 Il piruvato viene trasportato nei mitocondri mediante due carriers: - PYR, specifico per il piruvato (in antiporto con OH - ) - MCT, specifico per gli acidi monocarbossilici scaricato da 3

4 Decarbossilazione ossidativa del piruvato Complesso multienzimatico della piruvato deidrogenasi: 3 enzimi e 5 coenzimi (1) Piruvato deidrogenasi (1) tiamina-ppi (2) Lipoil transacetilasi (2) acido lipoico (3) Diidrolipoil deidrogenasi (3) FAD (4) NAD + e (5) CoA sono saldamente associati. scaricato da 4

5 La piruvato deidrogenasi è un complesso multienzimatico costituito da tre enzimi: La piruvato deidrogenasi (E1) La diidrolipoil transacetilasi (E2) La diidrolipoamide deidrogenasi (E3) scaricato da 5

6 Le dimensioni del complesso della piruvato deidrogenasi sono enormi. Il complesso è molto più grande di un ribosoma. Negli eucarioti questi complessi si trovano nella matrice mitocondriale. scaricato da 6

7 Il complesso della piruvico deidrogenasi eucariotica è il più grande complesso multienzimatico conosciuto. Il nucleo del complesso è formato da 60 subunità E2 organizzate in forma di dodecaedro pentagonale (12 pentagoni con i lati in comune che formano un solido quasi sferico). Dodecaedro con facce pentagonali scaricato da 7

8 COMPLESSO DELLA PIRUVATO DEIDROGENASi E 1 tetramero (α 2 β 2 ) presente in 24 copie E 2 trimero (α 3 ) presente in otto copie E 3 dimero (αβ αβ) presente in 12 copie COMPLESSO DELLA PIRUVATO DEIDROGENASI E3 E2 E1 scaricato da 8

9 Il modello descritto è stato costruito mediante immagini della piruvato deidrogenasi ottenute con il microscopio elettronico ad alta risoluzione operante a basse temperature (Crio-EM). Con questa tecnica, un gran numero di immagini individuali vengono combinate ed una immagine tridimensionale è costruita con l ausilio di un computer. Il modello è poi paragonato con le strutture di ogni subunità ottenuta per cristallografia ai raggi X o per NMR. diidrolipoamide deidrogenasi 12 copie Piruvato deidrogenasi 24 copie Dididrolipoil transacetilasi 8 copie scaricato da 9

10 COMPLESSO DELLA PIRUVATO DEIDROGENASi Cofattori TPP Lipoamide FAD NAD+ CoaSH E3 E 1 E 2 scaricato da 10

11 Anello tiazolico Tiaminapirofosfato La TPP è la forma attiva della vitamina B1, Forma ossidata Forma ridotta Forma acetilata Acido lipoico Sintetizzato dalle cellule e assunto con la dieta Residuo di Lys E 2 diidrolipoiltransacetilasi scaricato da 11

12 H CoA-SH L'acido pantotenico (vitamina B5 o vitamina W) deriva dalla fusione, tramite legame carboamidico, di una molecola di β-alanina con una molecola di acido pantoico. ACETIL CoA scaricato da 12

13 Idrossietil tiamin pirofosfato scaricato da 13

14 scaricato da 14

15 B3 meglio conosciuta come Vitamina PP (Pellagra-Preventive). (vitamina B2) scaricato da 15

16 Piruvato Deidrogenasi piruvato tiaminapp idrossietil Lipoil transacetilasi Acido lipoico Acetil lipoico Lipoico ridotto acetilcoa Diidrolipoil deidrogenasi Lipoico ridotto Lipoico ossidato scaricato da 16

17 Il complesso della piruvato deidrogenasi contiene due proteine regolatrici Chinasi Fosfatasi che agiscono su E1 scaricato da 17

18 L attività del complesso è regolata mediante Fosforlazione e defosforilazione di E 1 Regolazione allosterica di E 2 ed E 3 ATP AcetilCoA NADH AMP CoASH NAD + scaricato da 18

19 Regolazione della Piruvico deidrogenasi E1 è regolata per fosforilazione da una Kinasi camp dipendente: la fosforilazione inibisce E1. La kinasi è stimolata da: ATP, acetil CoA e NADH La proteina Fosfatasi rimuove il fosfato e Stimola E1. La fosfatasi è attivata da: AMP NAD e CoA che inibiscono anche la chinasi. Ciclo dell Acido Citrico Ciclo degli acidi tricarbossilici Ciclo di Krebs scaricato da 19

20 IL CICLO DI KREBS E LA VIA OSSIDATIVA FINALE DEL CATABOLISMO DI GLUCIDI LIPIDI PROTEINE IL CICLO DI KREBS E ANCHE UN IMPORTANTE FONTE DI INTERMEDI METABOLICI UTILIZZATI IN VARIE VIE BIOSINTETICHE NATURA ANFIBOLICA DEL CICLO scaricato da 20

21 scaricato da 21

22 Dall AZIONE COMBINATA DEL CICLO DI KREBS E DELLA CATENA RESPIRATORIA DERIVA LA MAGGIOR PARTE DELL ENERGIA METABOLICA FUNZIONI DEL CICLO CITRICO Funzione catabolica Funzione anabolica OSSIDAZIONE DI ACETILCoA BIOSINTESI DI ATP PRODUZIONI DI INTERMEDI METABOLICI scaricato da 22

23 Le due funzioni catabolica e anabolica sono regolate dalla disponibilita di ATP. [ATP] esalta la funzione catabolica [ATP] spinge la funzione anabolica GLICOLISI Sequenza lineare di reazioni CICLO DI KREBS Sequenza ciclica di reazioni Avviene nel citosol Può avvenire sia in aerobiosi che in anaerobiosi Avviene nella matrice mitocondriale, in connessione con la catena di trasporto degli elettroni. E strettamente aerobio scaricato da 23

24 Destino dell Acetil-CoA Completa ossidazione a 2CO2 ed Energia Conversione dell eccesso di Acetil-CoA in corpi chetonici a livello citosolico epatico (Acetoacetato e β-idrossibutirrato) Trasferimento sotto forma di citrato di unita di acetile al citosol per la sintesi di ac. Grassi a catena lunga e steroli scaricato da 24

25 scaricato da 25

26 scaricato da 26

27 scaricato da 27

28 Il gruppo ossidrile terziario non è localizzato nella molecola di citrato in modo appropriato per le decarbossilazioni ossidative che seguono. Perciò il citato viene isomerizzzato in isocitrato. scaricato da 28

29 L aconitasi è una delle proteine ferro-zolfo dette anche ferroproteine non eminiche Il centro ferro-zolfo dell aconitasi è formato da 4 atomi di Fe: 3 atomi di Fe legati ciascuno a 3 solfuri inorganici 1 atomo di S di una Cys 1 atomo di Fe legato a scaricato da 29

30 scaricato da 30

31 scaricato da 31

32 IL COMPLESSO DELL α-chetoglutarato DEIDROGENASI E SIMILE A QUELLO DELLA PIRUVATO DEIDROGENASI. A DIFFERENZA DI QUEST ULTIMO PRESENTA SOLO UNA REGOLAZIONE ALLOSTERICA. scaricato da 32

33 Fosforilazione a livello del substrato Il GTP viene utilizzato come donatore di gruppi fosforici nella sintesi proteica e nei processi di trasduzione del segnale ALTERNATIVAMENTE scaricato da 33

34 A differenza degli altri enzimi del ciclo la succinato deidrogenasi Fa parte integrante della membrana mitocondriale interna. Costituisce il complesso II della catena respiratoria. scaricato da 34

35 scaricato da 35

36 AcetilCoA + 3NAD + + FAD + GDP + Pi +2H 2 O 2CO 2 + 3NADH + FADH 2 + GTP + 2H + + CoA NAD + NAD + NAD + FAD GDP Un elevato rapporto ATP/ADP e NADH/NAD + rallenta la velocità del ciclo scaricato da 36

37 ^ ^ scaricato da 37

38 scaricato da 38

39 scaricato da 39

40 Ruolo anfibolico del ciclo di Krebs Il ciclo di Krebs è anfibolico scaricato da 40

41 Il ciclo di Krebs è anfibolico scaricato da 41

42 scaricato da 42

43 scaricato da 43

44 PEP carbossichinasi scaricato da 44

45 scaricato da 45

46 scaricato da 46

47 scaricato da 47

48 scaricato da 48

49 scaricato da 49

50 Reazioni anaplerotiche del ciclo di Krebs Fosfoenol piruvato PEP Glucosio Piruvato carbossilasi PEPcarbossiKasi PEPcarbossilasi Ossalacetato Piruvato Acetil-CoA Citrato Ac.grassi Steroli Glut,prol Arg. Aspartato Malato Asparagina Enz.malico -chetoglutarato Glutamato Pirimidine Piruvato Succinil CoA Purina Porfirine, Eme scaricato da 50