1

Ciclo di Krebs

2

Complesso della piruvato deidrogenasi (1)

Stechiometria della reazione finaleStechiometria della reazione finale

3

Complesso della piruvato deidrogenasi (2)

E1 E2

E3

FAD

Piruvato decarbossilasi Diidrolipoil transacetilasi

Diidrolipoil deidrogenasi

4

Le cinque tappe della decarbossilazione ossidativaLe cinque tappe della decarbossilazione ossidativa

Complesso della piruvato deidrogenasi (3)

5

Ciclo di Krebs

ΔG°’=-32,2 kJ/mole

ΔG°’=+13,3 kJ/mole

ΔG°’=-33,5 kJ/mole

ΔG°’=-2,9 kJ/mole

ΔG°’=0 kJ/mole

ΔG°’=-3,8 kJ/mole

Citrato sintasi

Meccanismo d’azione della citrato sintasi

Centro ferro-zolfo dell’aconitasi

Meccanismo d’azione dell’isocitrato deidrogenasi

10

Succinil –CoA sintasi

Unica reazione del ciclo di Krebs che porta alla formazione di ATP con un meccanismo

analogo a quanto visto nella glicolisi (fosforilazione al livello del substratofosforilazione al livello del substrato) con la differenza che il substrato ad alto

potenziale di trasferimento del fosfato è legato all’enzima tramite un’istidina

Fosforilazione al livello del substrato

2,5 ATP2,5 ATP

2,5 ATP2,5 ATP

2,5 ATP2,5 ATP

1,5 ATP1,5 ATP

11

Bilancio del ciclo di KrebsI due C eliminati in ogni giro del ciclo come CO2 nonnon sono quelli

entrati come CH3-CO- (lo saranno nei cicli successivi)

Per ogni giro del ciclo avremo10 molecole di ATP10 molecole di ATP per

molecola di Acetil-CoA ossidato(nella fosforilazione ossidativa)

1 glucosio = 2 piruvato = 32 molecole ATP32 x 30,5 kJ/mole = 976 kJ/mole (34% di resa)2840 : 100 = 976 : X X = 34 (efficienza in vivo ≈ 65%)

12

I componenti del ciclo sono importanti intermedi biosintetici

Il ciclo di Krebs è il cuore del metabolismo intermedio(via anfibolicavia anfibolica)

13

Reazioni anapleroticheLe reazioni anaplerotiche riforniscono il ciclo di Krebs dei suoi intermediLe reazioni anaplerotiche riforniscono il ciclo di Krebs dei suoi intermedi

La più importante è la reazione catalizzata dalla

piruvato carbossilasi

14

Regolazione del ciclo di Krebs Regolazione all’ingresso (complesso piruvato deidrogenasi)

• Inibizione da prodotto (Acetil-CoA, NADH)• Regolazione feed-back (ATP/AMP, NADH/NAD+)• Regolazione covalente su E1 (chinasi /fosfatasi)• Concentrazione Ca2+ (nel muscolo)

Regolazione delle prime tre tappe intermedie irreversibili • Disponibilità del substrato

(acetil-CoA, ossalacetato)• Inibizione da prodotto• Regolazione feed-back

(ATP/AMP, NADH/NAD+)

• Concentrazione Ca2+ (nel muscolo)

15

Ciclo del GliossilatoPresente nei semi delle piante in

germinazione e in alcuni microorganismi. Converte l’acetil-CoA proveniente dalla

degradazione degli acidi grassi in succinato che poi, attraverso il ciclo di Krebs e la

gluconeogenesi, forma glucosio

Ciclo di Krebs nei mitocondriCiclo di Krebs nei mitocondri

16

Ciclo del GliossilatoRelazione tra il ciclo del gliossilato Relazione tra il ciclo del gliossilato

e il ciclo dell’acido citricoe il ciclo dell’acido citrico

amminoacidi

Cellulosa

Energia

Intermedi metabolici

Nucleotidi

17

Ciclo del GliossilatoIl ciclo di Krebs e del gliossilato

sono regolati in modo coordinato dalla isocitrato deidrogenasiisocitrato deidrogenasi

Regolazione allosterica

Regolazione covalente

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Nei ruminanti la gluconeogenesi è molto attiva

Glucosio

Fegato

Cellulosa

Glucosio

Propionato

Cellulasi batterica

Fermentazionepropionica

Acil-CoA sintasi

ATP + CoA AMP + PPi

Ciclo di krebs

Malato

Ossalacetato

Glucosio

La carenza di Co2+ nell’alimentazione può portare a forme di anemia, inappetenza e ritardo nella crescita

(caso di alcuni allevamenti bovini australiani)19

Vitamina B12 (1)

E’ un complesso composto chimico organometallico (con un atomo di cobalto inserito in un anello simile a quello del gruppo eme dell’emoglobina)

Anello corrinico

Tipo di reazione catalizzata

20

Vitamina B12 (2)

La carenza o il mancato assorbimento di vitamina B12 può causare gravi malattie.•“Anemia perniciosaAnemia perniciosa”(riduzione degli eritrociti, disfunzioni del SNC) dovuta alla carenza del fattore intrinseco, una glicoproteina essenziale per l’assorbimento della vitamina.

Si può curare con l’assunzione di dosi elevate di vitamina B12• Acidemia metilmalonicaAcidemia metilmalonica causata da carenza di L-metilmalonil-CoA mutasi (accumulo di L-metilmalonil-CoA con conseguente diminuzione del pH, fatale nei primi anni di vita)

La vitamina B12 è presente solo nella carne. Non può essere sintetizzata dagli organismi animali ne vegetali ma solo da un limitato numero di microorganismi spesso presenti

nell’intestino degli animali superiori. Gli erbivori la ottengono dai batteri del loro stomaco(i conigli ingeriscono periodicamente una parte delle loro feci per ottenere vitamina B12)