Produzione di Acetil Coenzima A e ciclo di Krebs, Slide di Biochimica

Scarica Produzione di Acetil Coenzima A e ciclo di Krebs e più Slide in PDF di Biochimica solo su Docsity! Ciclo dell’acido Citrico detto anche Ciclo Di Krebs o Ciclo degli Acidi Tricarbossilici Respirazione Cellulare: insieme dei processi molecolari attraverso i quali le cellule consumano ossigeno per produrre anidride carbonica (CO2) Le cellule eucariote ed alcuni batteri in condizioni aerobiche ossidano i composti organici (come il piruvato derivato dalla glicolisi) a CO2 ed H2O. 3 fasi: Fase1: le molecole organiche, come il glucosio, gli acidi grassi e alcuni amminoacidi, vengono ossidati per produrre frammenti a 2 atomi di Carbonio, che saranno poi il gruppo acetilico dell’acetil-CoA. Fase2: i gruppi acetilici sono ossidati nel ciclo dell’acido citrico a CO2 e l’energia liberata (gli elettroni strappati) da queste ossidazioni è conservata dai trasportatori di elettroni che quindi sono nelle forme ridotte (NADH e FADH2). Fase3: i coenzimi ridotti vengono riossidati liberando elettroni e protoni; questi elettroni vengono trasferiti all’ossigeno mediante una serie di molecole trasportatrici di elettroni (la catena respiratoria) che porta alla formazione di acqua. Nel corso del trasferimento, l’E liberata dalle reazioni redox viene conservata sotto forma di ATP mediante il processo di FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA: Immagine tratta da: I principi di biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & Cox, 2018, Zanichelli editore S.p.a. Complesso della Piruvato Deidrogenasi: 3 enzimi: •  la piruvato deidrogenasi (E1) •  la diidrolipoil transacetilasi (E2) •  la diidrolipoil deigrogenasi (E3) 5 coenzimi: •  TTP ( tiamina pirofosfato) •  FAD (flavin adenindinucleotide) •  CoA (il coenzimaA, talvolta indicato come CoA-SH per porre in evidenza il ruolo del gruppo –SH) •  NAD (nicotinammideadenindinucleotide) •  lipoato Insieme e in maniera sequenziale portano alla decarbossilazione e deidrogenazione del piruvato a formare acetil-coenzimaA CoenzimaA Immagine tratta da: I principi di biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & Cox, 2018, Zanichelli editore S.p.a. Lipoato Ha due gruppi tiolici che possono essere ossidati in m o d o r e v e r s i b i l e e formare un ponte di solfuro(S-S) simile a quello che si genera tra due residui di Cys in una proteina. Data la sua capacità di andare incontro a reazioni di ossidoriduzione, il lipoato può servire sia come trasportatore di e l e t t r o n i s i a c o m e trasportatore di acili. Immagine tratta da: I principi di biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & Cox, 2018, Zanichelli editore S.p.a. Il Ciclo dell’Acido Citrico L’Acetil-CoA ottenuto entra nel ciclo dell’acido citrico •  ossidazione dell’Acetil-CoA •  avviene nella Matrice Mitocondriale •  costituito da 8 tappe •  Reazione Ciclica: si inizia con l’AcetilCoA che condensa con l’ossalacetato e si ri-ottiene ossalacetato dopo le 8 tappe, pronto per condensare nuovamente con AcetilCoA. •  La condensazione dell’AcetilCoA con l’ossalacetato forma citrato, che nel ciclo sarà ossidato a formare CO2; l’energia ottenuta dall’ossidazione sarà conservata nei trasportatori degli elettroni: gli elettroni saranno infatti trasferiti sul NAD+ e sul FAD che saranno appunto ridotti a NADH + H+ e FADH2) I m m a g i n e tratta da: I p r i n c i p i d i biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & C o x , 2 0 1 8 , Z a n i c h e l l i editore S.p.a. 1 tappa Formazione del citrato a partire dall’Acetil-CoA e dall’ossalacetato, mediante condensazione di Claisen (estere con chetone, in questo caso tioestere). Enzima: citrato sintasi. L’atomo di C metilico del gruppo acetilico s i l e g a a l g r u p p o c a r b o n i l i c o dell’ossalacetato, formando un intermedio transitorio nel sito attivo dell’enzima, il citroil-CoA, immediatamente idrolizzato a citrato e CoA, rilasciati poi dal sito attivo della citrato sintasi; il gruppo metilico dell’Acetil-CoA diventa gruppo metilenico del citrato, molecola a 6 at di C. la reazione è fortemente esoergonica, dovuta alla rottura del legame tioestere; l’E liberata viene utilizzata per la prosecuzione del ciclo. L’enzima citrato sintasi è costituita da due domini, uno rigido e uno flessibile, e il sito attivo si trova nel mezzo. I primo a legarsi è l’ossalacetato, che determina una modificazione conformazionale del dominio flessibile che accoglie l’AcetilCoA e permette la condensazione. Immagine tratta da: I principi di biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & Cox, 2018, Zanichelli editore S.p.a. 4 tappa Seconda decarbossilazione ossidativa: ossidazione dell’α-chetoglutarato a succinil-CoA e CO2 (meccanismo simile lla decarbossilazione ossidativa della piruvato deidrogenasi) Enzima: complesso dell’α-chetoglutarato deidrogenasi. Anche in questo caso, come per il complesso della PDH, l’accettore finale degi elettroni è il NAD+, che verrà ridotto a NADH, e il CoA è il trasportatore del succinile. La reazione è identica, infatti anche il complesso dell’α- chetoglutarato deidrogenasi possiede i tre enzimi E1, E2 E3 e i 5 coenzimi; cambia solo la sequenza amminoacidica in E1 in quanto deve riconoscere l’ dell’α- chetoglutarato e non il piruvato. Fortemente esoergonica; l’E liberata è conservata nel legame tioestere. Immagine tratta da: I principi di biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & Cox, 2018, Zanichelli editore S.p.a. 5 tappa Fosforilazione a livello del substrato: conversione del succinil-CoA a succinato e conservazione dell’E dalla rottura del legame tioestere nel legame fofoanidridico del GTP o ATP. Enzima: succinilCoA sintetasi. L’enzima succinilCoA sintetasi è detto anche succinico tiochinasi; catalizza la reazione di fosforilazione a livello del substrato con la formazione di un nucleotide trisfosfato, utilizzando l’E rilasciata dalla rottura del legame del CoA con il gruppo succinile: Ne deriva il succinato ela liberazione del CoA oltre al NTP. La reazione passa per una fase intermedia che vede il P legato all’enzima, che poi lo trasferisce al GDP o ADP, a seconda dell’isoenzima. La succinilCoA sintetasi possiede una subunità alfa con un residuo di His alla quale si lega il P e col il sito di legame del Coa, e un’altra subunità beta che conferisce specificità per ATP o GTP. Il sito attivo si trova in mezzo alle subunità. PS.Nel caso in cui si formi GTP, questo viene in seguito comunque convertito in ATP dall’enzima nucleotide difosfato chinasi. Immagine tratta da: I principi di b iochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & Cox, 2018, Zanichelli editore S.p.a. 6 tappa Deidrogenazione: ossidazione del succinato a fumarato. Enzima: succinato deidrogenasi. La succinato deidrogenasi catalizza l’ossidazione del metilene portando alla formazione di un doppio legame. Gli elettroni strappati dal succinato passano attraverso dei centri ferro-zolfo dell’enzima (3 centri) e poi al FAD, che è legato in maniera covalente all’enzima e che quindi si riduce a FADH2. La succinato deidrogenasi nelle cellule eucariote è legata saldamente alla membrana interna del mitocondrio. Immagine tratta da: I principi di biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & Cox, 2018, Zanichelli editore S.p.a. Intermedi biosintetici e reazioni anaplerotiche Immagine tratta da: I principi di biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & Cox, 2018, Zanichelli editore S.p.a. Regolazione del ciclo dell’acido citrico I m m a g i n e tratta da: I p r i n c i p i d i biochimica di Lenhinger, 7 ed. Nelson & C o x , 2 0 1 8 , Z a n i c h e l l i editore S.p.a. Attivatori: AMP ADP CoA, NAD+ Ca2+ Inibitori ATP Acetil-CoA acidi grassi NADH Citrato Succinil-CoA