Ciclo di Krebs (Ciclo dell'Acido Citrico o Ciclo Tricarbossilico)
Il Ciclo di Krebs, noto anche come ciclo dell'acido citrico o ciclo tricarbossilico (TCA), è una via metabolica centrale nella respirazione cellulare degli organismi aerobici. Si svolge nella matrice mitocondriale e completa l'ossidazione del glucosio iniziata con la glicolisi.
Funzione Principale:
L'obiettivo principale del Ciclo di Krebs è ossidare il gruppo acetile (derivato dall'acetil-CoA) e produrre energia sotto forma di GTP (guanosina trifosfato), e trasportatori di elettroni ridotti come NADH e FADH2. Questi trasportatori di elettroni trasferiscono poi gli elettroni alla catena di trasporto degli elettroni (ETC) per la produzione di ATP attraverso la fosforilazione ossidativa.
Reazioni del Ciclo:
Il ciclo di Krebs è una serie di otto reazioni enzimatiche:
- Condensazione: L'acetil-CoA si condensa con l'ossalacetato per formare citrato, catalizzata dalla citrato sintasi.
- Isomerizzazione: Il citrato viene isomerizzato a isocitrato attraverso la rimozione e l'aggiunta di una molecola d'acqua, catalizzata dall'aconitasi.
- Decarbossilazione ossidativa: L'isocitrato viene decarbossilato e ossidato a α-chetoglutarato, producendo CO2 e NADH, catalizzata dall'isocitrato deidrogenasi. Questa è una tappa regolatoria importante.
- Decarbossilazione ossidativa: L'α-chetoglutarato viene decarbossilato e ossidato a succinil-CoA, producendo CO2 e NADH, catalizzata dal complesso dell'α-chetoglutarato deidrogenasi. Questo complesso è simile al complesso della piruvato deidrogenasi e anche questa è una tappa regolatoria.
- Fosforilazione a livello del substrato: Il succinil-CoA viene convertito in succinato, generando GTP (o ATP negli animali) attraverso la succinil-CoA sintetasi.
- Deidrogenazione: Il succinato viene ossidato a fumarato, producendo FADH2, catalizzata dalla succinato deidrogenasi. Questa enzima è legata alla membrana mitocondriale interna.
- Idratazione: Il fumarato viene idratato a malato, catalizzata dalla fumarasi.
- Deidrogenazione: Il malato viene ossidato a ossalacetato, rigenerando il substrato iniziale per il ciclo e producendo NADH, catalizzata dalla malato deidrogenasi.
Prodotti del Ciclo di Krebs (per ogni molecola di acetil-CoA):
- 2 molecole di CO2
- 3 molecole di NADH
- 1 molecola di FADH2
- 1 molecola di GTP (o ATP)
Regolazione:
Il Ciclo di Krebs è finemente regolato per soddisfare le esigenze energetiche della cellula. Gli enzimi chiave regolatori includono la citrato sintasi, l'isocitrato deidrogenasi e il complesso α-chetoglutarato deidrogenasi. La disponibilità di substrati, la concentrazione di prodotti (NADH, ATP), e i livelli di calcio sono fattori importanti nella regolazione.
Ruoli Oltre alla Produzione di Energia:
Oltre alla produzione di energia, il Ciclo di Krebs fornisce anche precursori per la biosintesi di altri composti importanti, come amminoacidi e porfirine. Pertanto, è una via metabolica anfibolica (sia catabolica che anabolica).