Il Ciclo di Krebs per i test Medico Sanitari

Negli anni passati ci siamo divertiti un sacco a spiegarlo ai nostri Corsi in aula, e i nostri ex corsisti possono testimoniare: mimavamo il comportamento dei composti usando oggetti improponibili e sedendoci a turno su delle sedie (capirai, tranquillo!).

Ma ora, diamo un’occhiata a questo bel (moto)Ciclo.

Pronto?

Spero per te di sì, si inizia!

Con “Ciclo di Krebs” devi intendere quella serie di otto reazioni catalizzate da altrettanti enzimi che conduono alla completa ossidazione di una molecola di acido piruvico (proveniente dal glucosio dopo la glicolisi), ottenendo anidride carbonica e acqua. Se ci pensi sono gli stessi prodotti di una reazione di combustione!

Non è un caso: la combustione è l’ossidazione per eccellenza, la massima ossidazione di un composto organico. Infatti il carbonio nella CO2 viene ad assumere un n.o. di +4, il massimo possibile.

Bene, dunque: durante il ciclo degli acidi tricarbossilici, o dell’acido citrico, o di Krebs, o di chi lo vuole, il carbonio organico aggiungere il massimo della sua ossidazione, così che se ne ricavi tutta l’energia possibile. Siamo una macchina costruita piuttosto bene, noi.

A cosa “serve” il ciclo di Krebs?

In realtà a tanto, a troppo per potertelo spiegare a fondo, ma ti dirò tutto il possibile.

1- Questo è il punto di confluenza di parecchie vie metaboliche sia anaboliche che cataboliche, infatti tutti i suoi intermedi (i composti che si originano nelle varie tappe) sono substrati che possono percorrere moltissime strade. Il ciclo è proprio una rotatoria in cui quasi ogni composto “sceglie” dove andare a seconda delle esigenze cellulari e tissutali di quello specifico momento. Brividi sulla schiena? Si, anche a me.

2- Durante le reazioni enzimatiche di ossidazione che si verificano durante il ciclo, l’energia (intesa sotto forma di potenziale riducente, cioè elettroni in movimento) si conserva nelle molecole di NAD e FAD che, riducendosi quando un composto di ossida, acquistano elettroni. Elettroni preziosi. Quelli che poi serviranno durante la catena di trasporto a ridosso della membrana del mitocondrio. Ma questa è un’altra storia e ne parleremo approfonditamente.

La decarbossilazione ossidativa

Ma prima di iniziare! Il piruvato non ci riesce ad entrare nel ciclo di Krebs, in molti hanno tentato di convincerlo, gli hanno offerto soldi ma… nulla. Tuttavia un compromesso l’abbiamo trovato e si chiama “decarboossilazione ossidativa”. Mi spiego meglio.

Il piruvato appena ottenuto dalla glicolisi va incontro ad una reazione catalizzata dal complesso enzimatico della “piruvato deidrogenasi” che provvede ad ossidarlo e a sottrargli un atomo di carbonio sotto forma di CO2. Il risultato di questo rimaneggiamento è il gruppo Acetile che, nello stesso complesso enzimatico della piruvato deidrogenasi, si lega al Coenzima A.

Risultato? Acetil-coenzimaA. è lui che effettivamente entra nel ciclo, ricordatelo.

Il ciclo degli acidi tricarbossilici

Tappa 1: L’enzima Citrato sintasi catalizza la formazione del Citrato a partire dall’ Acetil-CoenzimaA e dell’Ossalacetato (un composto a 4 atomi di carbonio la cui origine discuteremo un po’ più avanti). La reazione è irreversibile e libera il Coenzima-A che ora può tornare a legarsi al sito attivo della Piruvato deidrogenasi, pronto e felice di accoppiarsi ad un altra molecola di Acetile così da generare un altro substrato per il ciclo di Krebs.

Tappa 2: L’enzima Aconitasi catalizza la trasformazione del citrato appena ottenuto in isocitrato, attraverso un meccanismo intelligente. Dapprima il citrato si lega all’enzima e l’intermedio che si forma prende il nome poco carino di Cis-Aconitato. A questo punto l’Aconitasi può aggiungere una molecola d’acqua sull’intermedio, ma attenzione! Sono due i possibili risultati che derivano da questa idratazione:
1- La formazione dell’isocitrato, come vorremmo.
2- La riformazione del citrato, da cui il Cis-Aconitato deriva.
Una scelta, questa, che deriva da momento metabolico della cellula. (Questa, ovviamente, è una chicca! Con queste conoscenze il test lo mangerai).

Tappa 3: L’isocitrato deidrogenasi catalizza una reazione di decarbossilazione ossidativa dell’isocitrato ottenendo un composto detto “alpha-Chetoglutarato”, riducendo una molecola di NAD a NADH.

Tappa 4: L’alpha-Chetoglutarato deidrogenasi catalizza una seconda decarbossilazione ossidativa, che porta alla formazione del Succinil-CoenzimaA e alla riduzione di una seconda molecola di NAD a NADH.

Tappa 5: La “Succinil-CoA sintetasi” porta alla separazione del Coenzima A dall Succinil Coenzima A, ottenendo Succinato e liberando il Coenzima A, ora nuovamente disponibile. Questa reazione è particolarmente caratteristica perche, durante la catalisi enzimatica, viene ad assemblarsi una molecola di GTP a partire dal GDP e Pi.

Tappa 6: La Succinato Deidrogenasi porta alla formazione del Fumarato, ossidando il Succinato neo-ottenuto e riducendo il FAD a FADH2.

Tappa 7: L’enzima Fumarasi agisce sul Fumarato idratandolo (aggiungendovi una molecola d’acqua), per ottenere il Malato, per la precisione L-Malato.

Tappa 8: La “Malato Deidrogenasi” catalizza l’ultima reazione del ciclo. Il Malato viene ossidato a spese del NAD, che viene ridotto a NADH, producendo Ossalacetato.

Ti sei accorto che l’ultimo prodotto, l’ossalacetato, coincide con il primo substrato che entra nel ciclo assieme all’ Acetil-CoA? Cosa vuol dire secondo te questo?

Il senso della vita

Ovviamente significa che attraverso il ciclo di Krebs viene rigenerato l’ossalacetato e che, idealmente, basterebbe una molecola soltanto di esso perchè il ciclo avvenga all’infinito.
Verrebbe da chiedersi: ma allora, se ciò che il ciclo produce non è altro che il suo primo substrato, che senso ha questa maledetta serie di reazioni?!
Il senso ce l’ha ed è quello di ottenere “potere riducente” sotto forma di molecole ridotte come il NADH ed il FADH2. Il ciclo ne produce rispettivamente 3 e 1 ogni volta che avviene e, tenendo a mente che per l’ossidazione di una molecola di glucosio a CO2 avviene due volte, il guadagno è parecchio.

Ehi, non dimenticare che durante le tappe di decarbossilazione viene liberata anidride carbonica. In tutto due ogni ciclo.
Come ti mostrerò in un’altra spiegazione, le molecole ridotte ottenute (il NADH e il FADH2) saranno i substrati su cui farà affidamento la catena di trasporto degli elettroni per produrre energia sotto forma di ATP durante la fosforilazione ossidativa nel mitocondrio.

Mi raccomando, non dimenticare mai collocare le vie metaboliche nel luogo cellulare in cui avvengono! Citosol, Matrice Mitocondriale (come il ciclo di Krebs), ovunque sia tu devi saperlo.

A presto,

Pro-Med tutta.

Condividi l'articolo

Condividi su facebook
Condividi su twitter
Condividi su whatsapp
Condividi su print
Condividi su email

Scopri la Scuola Online, la nostra piattaforma di corsi di preparazione.

Altri contenuti

small_c_popup-min

Prova la Scuola Online

Cliccando su “inizia” arriverai nell’area utente di questo sito, dove potrai effettuare la registrazione. Dopo averla eseguita, ti basterà accedere alla piattaforma per avere accesso alla prova gratuita della Scuola Online. Ogni giorno, per 3 giorni, vedrai aggiungersi nuovi contenuti. Partiamo!

Ultimi posti: quest’estate abbiamo organizzato, in 6 città italiane, dei Corsi di preparazione intensi e interattivi, per accompagnarti passo passo nel tuo cammino.