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Ciclo dell’acido citrico

Il ciclo dell’acido citrico è una serie di reazioni che producono due molecole di anidride carbonica, una GTP/ATP e forme ridotte di NADH e FADH2.

Ciclo dell’Acido Citrico (Ciclo di Krebs)

Come la conversione del piruvato in acetil-CoA, il ciclo dell’acido citrico avviene nella matrice dei mitocondri., Quasi tutti gli enzimi del ciclo dell’acido citrico sono solubili, con la sola eccezione dell’enzima succinato deidrogenasi, che è incorporato nella membrana interna del mitocondrio. A differenza della glicolisi, il ciclo dell’acido citrico è un ciclo chiuso: l’ultima parte della via rigenera il composto utilizzato nella prima fase. Le otto fasi del ciclo sono una serie di reazioni redox, disidratazione, idratazione e decarbossilazione che producono due molecole di anidride carbonica, una GTP/ATP e forme ridotte di NADH e FADH2., Questo è considerato un percorso aerobico perché il NADH e il FADH2 prodotti devono trasferire i loro elettroni al percorso successivo nel sistema, che utilizzerà l’ossigeno. Se questo trasferimento non si verifica, non si verificano anche le fasi di ossidazione del ciclo dell’acido citrico. Si noti che il ciclo dell’acido citrico produce pochissimo ATP direttamente e non consuma direttamente ossigeno.,

Il ciclo dell’acido citrico: nel ciclo dell’acido citrico, il gruppo acetilico dell’acetil CoA è collegato a una molecola di ossaloacetato a quattro atomi di carbonio per formare una molecola di citrato a sei atomi di carbonio. Attraverso una serie di passaggi, il citrato viene ossidato, rilasciando due molecole di anidride carbonica per ciascun gruppo acetilico immesso nel ciclo. Nel processo, tre molecole NAD+ vengono ridotte a NADH, una molecola FAD viene ridotta a FADH2 e viene prodotta una ATP o GTP (a seconda del tipo di cellula) (mediante fosforilazione a livello di substrato)., Poiché il prodotto finale del ciclo dell’acido citrico è anche il primo reagente, il ciclo funziona continuamente in presenza di reagenti sufficienti.

Fasi del ciclo dell’acido citrico

Fase 1. Il primo passo è una fase di condensazione, combinando il gruppo acetilico a due atomi di carbonio (da acetil CoA) con una molecola di ossaloacetato a quattro atomi di carbonio per formare una molecola di citrato a sei atomi di carbonio. Il CoA è legato a un gruppo sulfidrilico (- SH) e si diffonde per combinarsi con un altro gruppo acetilico. Questo passaggio è irreversibile perché è altamente esergonico., La velocità di questa reazione è controllata dal feedback negativo e dalla quantità di ATP disponibile. Se i livelli di ATP aumentano, la velocità di questa reazione diminuisce. Se l’ATP scarseggia, il tasso aumenta.

Passaggio 2. Il citrato perde una molecola d’acqua e ne guadagna un’altra mentre il citrato viene convertito nel suo isomero, isocitrato.

Passaggi 3 e 4. Nella fase tre, l’isocitrato viene ossidato, producendo una molecola a cinque atomi di carbonio, α-chetoglutarato, insieme a una molecola di CO2 e due elettroni, che riducono NAD+ a NADH., Questo passaggio è regolato anche dal feedback negativo di ATP e NADH e da un effetto positivo di ADP. I passaggi tre e quattro sono entrambi fasi di ossidazione e decarbossilazione, che rilasciano elettroni che riducono NAD+ a NADH e rilasciano gruppi carbossilici che formano molecole di CO2. α-chetoglutarato è il prodotto della fase tre e un gruppo succinilico è il prodotto della fase quattro. Il CoA lega il gruppo succinilico per formare il COA succinilico. L’enzima che catalizza la fase quattro è regolato dall’inibizione del feedback di ATP, succinyl CoA e NADH.

Passaggio 5., Un gruppo fosfato viene sostituito dal coenzima A e si forma un legame ad alta energia. Questa energia viene utilizzata nella fosforilazione a livello di substrato (durante la conversione del gruppo succinile in succinato) per formare guanina trifosfato (GTP) o ATP. Ci sono due forme dell’enzima, chiamato isoenzimi, per questa fase, a seconda del tipo di tessuto animale in cui si trovano. Una forma si trova nei tessuti che utilizzano grandi quantità di ATP, come il cuore e il muscolo scheletrico. Questa forma produce ATP., La seconda forma dell’enzima si trova nei tessuti che hanno un elevato numero di vie anaboliche, come il fegato. Questo modulo produce GTP. Il GTP è energeticamente equivalente all’ATP; tuttavia, il suo uso è più limitato. In particolare, la sintesi proteica utilizza principalmente GTP.

Passaggio 6. Fase sei è un processo di disidratazione che converte succinato in fumarato. Due atomi di idrogeno vengono trasferiti in FAD, producendo FADH2. L’energia contenuta negli elettroni di questi atomi è insufficiente per ridurre NAD+ ma adeguata per ridurre FAD., A differenza del NADH, questo vettore rimane attaccato all’enzima e trasferisce direttamente gli elettroni alla catena di trasporto degli elettroni. Questo processo è reso possibile dalla localizzazione dell’enzima che catalizza questo passaggio all’interno della membrana interna del mitocondrio.

Passaggio 7. L’acqua viene aggiunta al fumarato durante la fase sette e viene prodotto il malato. L’ultima fase del ciclo dell’acido citrico rigenera ossaloacetato ossidando malato. Viene prodotta un’altra molecola di NADH.,

Prodotti del ciclo dell’acido citrico

Due atomi di carbonio entrano nel ciclo dell’acido citrico da ciascun gruppo acetilico, rappresentando quattro dei sei carboni di una molecola di glucosio. Due molecole di anidride carbonica vengono rilasciate ad ogni giro del ciclo; tuttavia, queste non contengono necessariamente gli atomi di carbonio aggiunti più di recente. I due atomi di carbonio acetile alla fine saranno rilasciati su giri successivi del ciclo; così, tutti e sei gli atomi di carbonio dalla molecola di glucosio originale sono infine incorporati in anidride carbonica., Ogni giro del ciclo forma tre molecole di NADH e una molecola di FADH2. Questi vettori si connetteranno con l’ultima porzione di respirazione aerobica per produrre molecole di ATP. Un GTP o ATP è anche fatto in ogni ciclo. Molti dei composti intermedi nel ciclo dell’acido citrico possono essere utilizzati nella sintesi di aminoacidi non essenziali; pertanto, il ciclo è anfibolico (sia catabolico che anabolico).