Ciclo di Krebs (Acido Citrico): Enzimi, Funzione e Metabolismo

Il ciclo di Krebs (ciclo dell'acido citrico) è lo stadio finale del metabolismo dei carboidrati, ma anche via finale del catabolismo degli acidi grassi e di molti aminoacidi. Via metabolica ossidativa che converte atomi di carbonio in CO2 e guida la sintesi di ATP. Avviene nel citosol (procarioti) e nei mitocondri (eucarioti). In entrambi: 8 passaggi. Parte sempre da atomi di carbonio come gruppi acetilici. Nel metabolismo glucidico, piruvato entra nel ciclo via piruvato deidrogenasi che trasferisce coenzima A a gruppo acetilico → acetil-CoA. Equazione netta: Acetil-CoA + GDP + Pi + 3NAD+ + Q → 2CO2 + CoA + GTP + 3NADH + QH2.

Citrato Sintetasi e Aconitasi

Prima reazione: acetil-CoA condensa con ossalacetato via citrato sintetasi → citrato. Passaggio esergonico; uno dei pochi enzimi che sintetizza legame carbonio-carbonio senza cofattore metallico.

Seconda reazione: isomerizzazione reversibile. Citrato → isocitrato via intermedio aconitato ed enzima aconitasi.

Isocitrato Deidrogenasi e Alfa-Chetoglutarato Deidrogenasi

Terza reazione: isocitrato subisce decarbossilazione ossidativa via isocitrato deidrogenasi → alfa-chetoglutarato. Riduce NAD+ a NADH + rilascia CO2.

Quarta reazione: altra decarbossilazione ossidativa, altro CO2, altro NAD+ → NADH. Alfa-chetoglutarato → Succinil-CoA via alfa-chetoglutarato deidrogenasi.

Succinil-CoA Sintetasi e Succinato Deidrogenasi

Quinta reazione: succinil-CoA sintetasi scinde succinil-CoA → succinato. Gruppo fosfato sostituisce CoA → succinil-fosfato. Dona fosfato a residuo His → succinato. Fosfato da His a GDP → GTP.

Ultime tre reazioni: succinato → ossalacetato (substrato iniziale).

Sesta reazione: deidrogenazione reversibile succinato → fumarato via succinato deidrogenasi. Converte FAD → FADH2.

Fumarasi e Malato Deidrogenasi

Settima reazione: fumarasi catalizza idratazione reversibile fumarato → malato. Usa molecola acqua.

Ottava (finale): rigenera ossalacetato via malato deidrogenasi da malato. Riporta ciclo allo stato iniziale + rilascia altro NADH da NAD+.

Approfondimenti

• 3 passaggi irreversibili = punti regolazione: reazioni 1, 3, 4. Regolano frequenza ciclo.
• Intermedi = precursori altre vie: citrato → sintesi acidi grassi/colesterolo; alfa-chetoglutarato → sintesi aminoacidi/nucleotidi; succinil-CoA → sintesi eme; malato → sintesi piruvato; ossalacetato → sintesi glucosio. Ciclo né solo catabolico né solo anabolico.
• Riossidazione cofattori: 6 NADH → 18 ATP; 2 QH2 → 4 ATP. Basato su 1 glucosio = 2 cicli Krebs.