Lezione sul ciclo dell'acido citrico (Krebs), Slide di Biochimica

Scarica Lezione sul ciclo dell'acido citrico (Krebs) e più Slide in PDF di Biochimica solo su Docsity! Acetyl-CoA = ‘Citrate Oxaloacetate Isocitrate coi)" rate Fumarate _ FADH) Succinyl-CoA Succinate@ ° © Il ciclo dell’acido citrico rappresenta il processo centrale attraverso il quale vengono catabolizzati tutti i combustibili metabolici Per entrare nel ciclo, lo scheletro carbonioso di zuccheri, a. grassi e alcuni AA deve essere degradato a gruppo acetilico (acetilCoA) Modificazioni conformazionali della citrato sintasi in seguito al legame di ossalacetato L’ossalacetato induce una importante riorganizzazione strutturale che porta alla formazione del sito di legame per acetil-CoA 2. Formazione di isocitrato Isomerizzazione – Passaggio da un gruppo alcolico terziario ad un gruppo alcolico secondario più facilmente ossidabile Reazione stereospecifica: dei quattro possibili diastereoisomeri dell’isocitrato ne viene prodotto solo uno. L’aconitasi è il bersaglio dell’azione tossica del Fluoroacetato, composto di origine vegetale che è stato usato come veleno per topi. CoA-SH F-CH2-COO- F-CH2-CO-S-CoA Fluorocitrato Fluoroacetato Fluoroacetil-CoA Il fluoroacetato è un esempio di substrato suicida: viene trasformato in fluoroacetil-CoA, che funge da substrato per la citrato sintasi. Il fluorocitrato non può però essere trasformato dall’aconitasi. Il risultato è il blocco del ciclo dell’acido citrico 5. Conversione di succinil-CoA a succinato Fosforilazione a livello del substrato Le cellule animali hanno due isozimi, uno specifico per ADP e un altro per GDP Il GTP formato può donare il gruppo γPi ad ADP mediante una reazione reversibile catalizzata dalla nucleoside difosfato chinasi GTP + ADP GDP + ATP ΔG’° = 0 kJ/mole Il risultato netto dell’attività di entrambi gli isozimi della succinil-CoA sintetasi è la conservazione di energia sotto forma di ATP 6. Ossidazione di succinato a fumarato Negli eucarioti l’enzima è legato alla membrana interna dei mitocondri (nei procarioti è associato alla membrana plasmatica) Contiene tre centri ferro-zolfo e una molecola di FAD legata covalentemente Gli elettroni estratti dal succinato passano attraverso FAD ed i centri ferro-zolfo prima di entrare nella catena di trasporto degli elettroni 7. Idratazione di fumarato a malato La fumarasi (fumarato idratasi) è altamente stereospecifica: catalizza l’idratazione del doppio legame trans del fumarato, ma non quella dell’isomero cis, il maleato. Nella direzione inversa (da L-malato a fumarato) la fumarasi è ugualmente stereospecifica: il D-malato non è substrato dell’enzima I prodotti di un giro del ciclo dell'acido citrico Acetyl-CoA N Oxaloacetate No Citric = acid Malate cycle IL lutarate »\, A ST -CoA cine Perché esiste il ciclo dell’acido citrico? Perché è necessario un processo ciclico a 8 tappe con intermedi a 6,5,4 atomi di carbonio per ossidare un semplice gruppo acetile a 2 atomi di carbonio? 1. Nonostante sia una molecola piccola e semplice, l’acetato è molto resistente all’ossidazione chimica del suo atomo di carbonio metilico Quindi l’ossidazione diretta dell’acetato a due molecole di CO2 richiede condizioni drastiche e incompatibili con l’ambiente cellulare Durante l’evoluzione le cellule viventi hanno “imparato” a seguire una via lunga, ma “facile” per ossidare l’acetato, una via caratterizzata da un’energia di attivazione più bassa: combinando l’acetato con l’ossalato si ottiene il citrato che viene deidrogenato e decarbossilato molto più facilmente rispetto all’acetato 2. Il ciclo dell’acido citrico fornisce gli intermedi per numerosi processi biosintetici cellulari. Negli organismi aerobici, il ciclo dell’acido citrico è una via anfibolica, cioè serve sia ai processi anabolici che a quelli catabolici Il beriberi provoca un’alterazione del metabolismo del piruvato Il beriberi, causato da una carenza nutrizionale di tiamina (Vit B1), precursore di TPP, colpisce principalmente il sistema nervoso. Quali processi biochimici sono alterati dalla carenza di tiamina? TPP è il gruppo prostetico di tre importanti enzimi: piruvato deidrogenasi α-chetoglutarato deidrogenasi transchetolasi Nel beriberi si riscontrano alti livelli di piruvato e α-chetoglutarato bassi livelli di piruvato deidrogenasi, α-chetoglutarato deidrogenasi e transchetolasi …..perché il SNC dipende quasi esclusivamente dal glucosio come fonte di energia. L’inattivazione della piruvato deidrogenasi impedisce l’ingresso del piruvato nel ciclo dell’acido citrico Gli altri tessuti possono utilizzare i grassi come fonti di energia e sorgenti di acetil-CoA per alimentare il ciclo dell’acido citrico Precedentemente agli studi di Funk (inizi del ‘900) la malattia è stata descritta per la prima volta nel 1630 da Jacob Bonitus, un medico olandese che operava a Giava: “ Una certa malattia molto debilitante, che attacca gli uomini, è chiamata dagli abitanti beriberi (che significa pecora). Penso che la chiamino così perchè gli individui attaccati da questa malattia, camminando con le ginocchia tremanti e le gambe malferme, hanno un’andatura simile a quella delle pecore. E’ una sorta di paralisi o piuttosto di tremore: interessa la motilità e la sensibilità delle mani e dei piedi e talvolta dell’intero corpo.” La sintomatologia del beriberi è soprattutto di tipo neurologico….. Sintomi simili a quelli del beriberi si manifestano in soggetti esposti al mercurio o all’arsenico Entrambi inibiscono il complesso della piruvato deidrogenasi inattivando la diidrolipoammide Alcuni reagenti sulfidrilici, come 2,3-dimercaptopropanololo, attenuano l’inibizione formando con l’arsenito un complesso che può venire escreto. 2,3-dimercaptopropanolo veniva utilizzato durante la prima guerra mondiale come antidoto contro la LEWISITE, un’arma chimica a base di arsenico