Respirazione Aerobica

CICLO DI KREBS (TCA)

Viene comunemente chiamato anche ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo dell’acido citrico. Avviene all’interno della matrice mitocondriale ed è un ciclo che prevede 8 tappe. Essendo un ciclo metabolico il prodotto finale diventa il reagente iniziale.

1. Il reagente iniziale che entra nel ciclo di Krebs è appunto l’Acetil-CoA (prodotto dalla decarbossilazione ossidativa) che appena entra reagisce con il prodotto finale, l’ossalacetato, composto da 4 carboni. Quando quest’ultimo reagisce, determina il distacco del CoA-SH seguito dalla formazione di citrato, un composto a 6 atomi di carbonio con 3 gruppi carbossilici, rilasciando H2O. La reazione è cactalizzata dall’ezima citrato sintasi.
2. Il citrato nella reazione successiva viene trasformato in isocitrato. La reazione è catalizzata dall’enzima aconitasi.
3. L’isocitrato ha un gruppo OH che darà luogo alla prima ossidazione del ciclo, e viene ridotta una molecola di NAD+ a NADH. Inoltre viene trasformato in ∝chetoglutarato un composto a 5 atomi di carbonio con una decarbossilazione, ovvero il carbonio viene eliminato sottoforma di CO2. L’enzima che catalizza è l’isocitrato deidrogenasi.
4. L’∝chetoglutarato subisce una ulteriore ossidazione e viene ridotta un’altra molecola di NAD+ a NADH. Avviene anche una decarbossilazione, ossia la perdita di un altro carbonio sottoforma di CO2. Il composto che si forma è legato a un CoA e si viene così a formare il succinil-CoA (composto simile all’acetil-CoA). L’enzima che catalizza è il ∝chetoglutarato deidrogenasi.
5. Il succinil-CoA analogamente all’acetil CoA contiene un legame tioesterico ad alta energia che viene usato per formare una molecola di GTP da GDP+P (ATP nelle piante e nei batteri). Il GDP viene subito trasformato in ATP. L’enzima che sintetizza è il succinil-CoA sitetasi, ciò che si viene a formare è il succinato.
6. Il succinato viene ossidato a fumarato, tuttavia questa ossidazione è diversa dalle precedenti poiché i due elettroni derivano da due carboni adiacenti, che finiscono così per essere legati da un doppio legame. L’ossidazione è meno energetica: riduce infatti un altro coenzima FAD (flavin adenin dinucleotide) a FADH2. Il FAD contiene vitamina B e una testa di riboflavina. Ciò significa che il FAD, non carico, accetta due protoni e due elettroni. L’enzima che catalizza è il succinato deidrogenasi.
7. Il doppio legame del fumarato viene idratato (aggiunta di H2O) dando origine al malato, reazione catalizzata dall’enzima fumarato idratasi.
8. Il gruppo ossidrile del malato diventa il bersaglio dell’ossidazione finale. Gli elettroni vengono rimossi dal carbonio adiacente e dagli atomi di ossigeno per formare un doppio legame C=O. Questa ossidazione determina la riduzione di NAD+ a NADH che accetta gli elettroni. Il prodotto è l’ossalacetato ed è pronto a ricominciare il ciclo.

Il ciclo di Krebs, da una molecola di Acetil-CoA, in totale produce

\(2 \text{CO}{2}, 3 \text{NADH}, \\ 1 \text{FADH}{2}, 1 \text{GTP (ATP).} \)

Dal momento che un glucosio produce due molecole di Acetil-CoA, il ciclo avviene 2 volte.

OSSIDAZIONE DEGLI ALCIDI GRASSI

Il reagente che entra nel ciclo di Krebs è come detto l’acetil-CoA.  Tuttavia questo non è prodotto solamente dalla via glucidica; deriva infatti anche da altre vie metaboliche come la beta ossidazione degli acidi grassi. I grassi maggiormente depositati sono i trigliceridi che, come sappiamo, sono formati da glicerolo e tre catene di acidi grassi lunghe. La beta ossidazione consiste in una serie di reazioni:

1. l’acido grasso viene attivato per legame con un gruppo tiolico (-SH) del coenzima A utilizzando ATP.
2. L’acil-CoA viene trasportato all’interno del mitocondrio o perossisoma e degradato da una serie ripetuta di cicli di ossidazione, idratazione, riossidazione e tiolisi. L’ossidazione che avviene nei perossisomi è accompagnata dalla produzione di acqua ossigenata (H2O2), ed essendo questa molto dannosa per la cellula viene decomposta dalla catalasi, o dalla conversione in acqua e ossigeno o per ossidazione di un altro composto organico.
3. Nell’ultimo passaggio, la tiolisi, viene rilasciato acetil-CoA accorciando l’acido grasso di due carboni.