CHIMICA BIOLOGICA. Seconda Università degli Studi di Napoli. DiSTABiF. Corso di Laurea in Scienze Biologiche. Insegnamento di. Anno Accademico

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1 Seconda Università degli Studi di Napoli DiSTABiF Corso di Laurea in Scienze Biologiche Insegnamento di CHIMICA BIOLOGICA Prof. Antimo Di Maro Anno Accademico Lezione 14

2 Ciclo di Krebs

3 L ossidazione completa dell acetil-coa Il ciclo di Krebs Ciclo dell acido citrico Ciclo degli acidi tricarbossilici - Chetoacidi: piruvato, ossalacetato e -chetoglutarato - I tioesteri (Acetil-CoA: composti ad alto contenuto energetico) - Decarbossilazione ossidativa - La specificità di substrato delle ossido-reduttasi piridiniche e flaviniche (NAD + e FAD dipendenti, rispettivamente) - La fosforilazione a livello del substrato- sintesi di ATP (GTP)

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6 Condizioni di aerobiosi Il piruvato entra nei mitocondri e viene convertito in Acetil-CoA dal complesso multi-enzimatico della piruvato deidrogenasi

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8 Complesso della Piruvato deidrogenasi di E. coli Enzima Coenzima Peso molecolare dell enzima Piruvico decarbossilasi Diidrolipoammide acetiltransferasi Diidrolipoammide deidrogenasi Tiamina pirofosfato Acido lipoico, CoASH Numero di subunità Peso molecolare della subunità Numero di subunità per complesso PM Totale FAD, NAD Totale

9 Piruvato decarbossilasi

10 Tiaminavitamina B1 Tiamina pirofosfato

11 (acido grasso modificato con 8 carboni)

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14 Piruvato decarbossilasi

15 Il numero del dominio lipoilico cambia da specie a specie. E1 E2 E3

16 Regolazione della Piruvato deidrogenasi Regolazione covalente con fosforilazione/defosforilazione

17 - I chetoacidi - I substrati delle ossidoriduttasi NAD+ e FAD dipendenti - La fosforilazione a livello del substrato (sintesi di ATP)

18 Ciclo dell acido citrico Il ciclo di Krebs Ciclo degli acidi tricarbossilici

19 Citrato sintasi (non utilizza ATP) - Omodimero - Esempio di adattamento indotto 1) ossalacetato; 2 acetil-coa; 3) citroil-coa- idrolisi del tioestere e liberazione di CoA-SH

20 Meccanismo catalitico della Citrato sintasi

21 Isocitrato: molecola prochirale Molecola simmetrica che reagisce in maniera asimmetrica Aconitasi - centro Fe-S - Ha un sito attivo asimmetrico: ha tre punti ai quali la molecola di citrato si deve legare.

22 * Atomi di C dell acetil- CoA entrante * *

23 Isocitrato deidrogenasi

24 TPP Acido lipoico FAD come la piruvato Complesso della -chetoglutarato deidrogenasi- Enzimi E1, E2, E3 (simile alla piruvato deidrogenasi)

25 Succinil sintetasi GTP in animali ATP in batteri e vegetali

26 Succinil CoA sintetasi: Meccanismo E l enzima fosforilato che da poi il fosfato all GDP. Entra fosfato inorganico

27 succinato deidrogenasi fumarasi trans- malico deidrogenasi

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30 Regolazione del ciclo

31 Regolazione del ciclo

32 Perché anche il calcio è un attivatore della: piruvato deidrogenasi isocitrato deidrogenasi alfa-ketoglutarato deidrogenasi????? Durante la contrazione muscolare si consuma energia e il Calcio è segnale alla base della contrazione muscolare.

33 Facciamo dei conti considerando le molecole ridotte che si sono formate (NADH + H + e il FADH 2 ), le molecole di ATP e NADH + H + che si son formate in precedenza durante la glicolisi, possiamo avere un idea delle molecole di ATP che si formano partendo da una molecola di glucosio. Dobbiamo assumere che: ossidando il NADH + H + si producono 2,5 ATP ossidando il FADH 2 si producono 1,5 ATP

34 Resa di ATP dal completo catabolismo del glucosio-6-p Glicolisi Processo Moli di ATP Utilizzate o prodotte G G-6-P -1 F-6-P F-1,6-bisP -1 2 NADH + 2H + (vi sono due spole) + 5 (+3) 2 Acido 1,3-bisfosfoglicerico acido 3-fosfoglicerico 2 Fosfoenolpiruvato piruvato + 2 Ossidazione del piruvato ad acetil -SCoA Totale glicolisi + 7 (+5) 2 NADH + 2H Ciclo di Krebs Totale ossidazione NADH + 2H FADH Succinil CoA 2 succinato + 2 Totale ciclo + 20 Totale catabolismo del glucosio + 32 (30) Tot. catabolismo del glucosio-1-p + 33

35 Iniziamo con 3 C (piruvato) e vengono prodotte 3 molecole di CO 2

36 Ruolo chiave del ciclo di Krebs nel catabolismo

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38 La degradazione delle proteine ad amminoacidi, che entrano nel catabolismo (divisi in classi).

39 Ciclo dell acido citrico è un ciclo anfibolico, fa parte del catabolismo e dell anabolismo

40 Ciclo dell acido citrico incompleto: produzione di precursori biosintetici

41 TA= transaminasi

42 Enzimi che coinvolgono amminoacidi 1.Glutammico deidrogenasi 2.Reazione di transamminazione

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44 Le transaminasi più note sono: la glutammato-ossalacetato transaminasi, GOT, detta anche aspartato aminotransferasi, AST (nei mitocondri) la glutammato-piruvato transaminasi, GPT, detta anche alanina aminotransferasi, ALT (nel citoplasma) Sono utilizzate in Biochimica Clinica come marcatori di danno epatico (principalmente)

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46 Le vie anaplerotiche 1 Piruvato + HCŌ 3 Piruvato carbossilasi Biotina ATP ADP + Pi Ossalacetato Fegato, rene 2 Fosfoenolpiruvato + HCO - 3 PEP carbossichinasi + GDP Ossalacetato + GTP Cuore, muscolo 3 Fosfoenolpiruvato + HCO - 3 PEP carbossilasi Ossalacetato + Pi Pianta, lievito e batteri 4 Piruvato + HCO - 3 Enzima malico NAD(P)H NAD(P)+ Malato Eucarioti e procarioti

47 Ciclo dell acido citrico incompleto: produzione di precursori biosintetici

48 2 Attivata da F-1,6-bisfosfato 3 1 4

49 4 Sintesi di NADPH Alternativa ai pentosi-p

50 2 PEP carbossichinasi

51 Attivazione con ATP, interviene la biotina, trasferimento della CO 2 al PEP

52 Ciclo del gliossilato (nei semi oleosi di piante evidente) Enzimi coinvolti Isocitrato liasi Malico sintasi Organelli coinvolti Gliossisomi Mitocondri Piante e batteri

53 Nelle piante organelli specializzati

54 Gliossisomi Isocitrato liasi (1) Malico sintasi (2) 2 1

55 Gliossisomi Mitocondri

56 Isocitrato liasi e malico sintasi non sono presenti negli animali Gluconeogenesi

57 Intermedi del ciclo TCA e della glicolisi, AMP, ADP isocitrato liasi Intermedi del ciclo TCA e della glicolisi, AMP, ADP Proteina chinasi isocitrato deidrogenasi Proteina fosfatasi attivatori inibitori

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59 Trasferimento di carboni per sintesi lipidi CO 2 Enzima malico citosolico ATP-citrato liasi

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