Il Ciclo di Krebs, noto anche come Ciclo dell’Acido Citrico o Ciclo degli Acidi Tricarbossilici, è un processo metabolico utilizzato da tutti gli organismi aerobici per generare energia attraverso l’ossidazione di molecole di Acetil-CoA. Queste molecole provengono dallo smaltimento di carboidrati, grassi e proteine e vengono trasformate in anidride carbonica.
Nei eucarioti, il ciclo di Krebs avviene all’interno dei mitocondri, mentre nei procarioti si svolge nel citoplasma. Durante questo processo, viene prodotta energia tramite la fosforilazione di molecole di GTP e la produzione di fattori riducenti NADH e FADH2. Questi cederanno gli elettroni acquisiti durante il Ciclo di Krebs alla catena di trasporto degli elettroni, grazie alla quale verranno prodotte numerose molecole di ATP (adenosina trifosfato).
Le 8 reazioni del Ciclo di Krebs si svolgono in modo ciclico e possono essere distinte in 2 fasi. Nella prima fase, si parte da una molecola di Acetil-CoA che, reagendo con l’Ossalacetato, forma il Citrato, il quale dopo una serie di reazioni perde 2 atomi di carbonio sotto forma di anidride carbonica, trasformandosi in una forma attivata a 4 atomi di carbonio, il Succcinil-CoA. Nella seconda parte del Ciclo di Krebs, il Succinil-CoA viene riconvertito in Ossalacetato, permettendo di ripetere la serie di reazioni chimiche.
Oltre ad ossidare l’Acetil-CoA, il Ciclo di Krebs può degradare diversi aminoacidi, che possono fungere da intermedi del ciclo inserendosi in diversi punti del processo.
Il ciclo di Krebs ha un ruolo centrale nel metabolismo della cellula poiché è in grado di fornire [informazioni metaboliche](https://www.chimica-online.it//biologia/metabolismo.htm). Per ulteriori dettagli sul ciclo di Krebs e sul suo funzionamento, puoi consultare il seguente link: [Ciclo di Krebs](https://www.chimica-online.it//biologia/ciclo-dell-acido-citrico.htm).Il ciclo di Krebs, o ciclo degli acidi tricarbossilici, è una via metabolica centrale coinvolta nella sintesi di diversi precursori, come glucosio, acidi grassi, colesterolo, nucleotidi e porfirine. Questo ciclo è composto da una serie di reazioni enzimatiche che convertono l’acetil-CoA in CO2 e trasferiscono l’energia rilasciata durante queste reazioni a molecole di NADH e FADH2, che funzionano come portatori di energia.
La prima reazione del ciclo è catalizzata dall’enzima Citrato Sintasi, che porta alla formazione di Citrato. Una molecola di Acetil-CoA reagisce con una molecola di Ossalacetato, legandosi tramite un gruppo acetile. Una molecola d’acqua attacca il gruppo acetile provocando il rilascio del Coenzima A, trasformando il complesso in Citrato.
In seguito, l’enzima Aconitasi catalizza la rimozione di una molecola d’acqua dal Citrato e ne rilocata in un’altra posizione, provocando un’isomerizzazione del gruppo ossidrile.
La reazione catalizzata dall’enzima Isocitrato Deidrogenasi comprende l’ossidazione del gruppo -OH sul carbonio 4 riducendo una molecola di NAD+ a NADH. Successivamente, l’intermedio formatosi viene decarbossilato, generando Alfa-Chetoglutarato.
L’enzima Alfa-Chetoglutarato Deidrogenasi provoca la decarbossilazione della molecola di Alfa-Chetoglutarato, generando Succinil-CoA e convertendo il coenzima NAD in NADH.
Nella reazione catalizzata dalla Succinil-CoA Sintetasi, viene generata una molecola di GTP, che successivamente viene convertita in ATP.
Infine, l’enzima Succinato Deidrogenasi catalizza la rimozione di 2 atomi di idrogeno dalla molecola di Succinato.
Queste reazioni riducono le coenzimi NAD+ e FAD, producendo molecole di NADH e FADH2 che alimentano la catena di trasporto degli elettroni nella fosforilazione ossidativa, generando ATP. Il ciclo di Krebs fornisce anche precursori per altre vie metaboliche importanti.
Per ulteriori approfondimenti, ti invitiamo a visitare i seguenti link:
– Sintesi di acidi grassi: https://www.chimica-online.it/../organica/biosintesi-degli-acidi-grassi.htm
– Biosintesi di nucleotidi e porfirine: https://www.chimica-online.it/../organica/biosintesi.htm, https://www.chimica-online.it/../organica/nucleotide.htm, https://www.chimica-online.it/../organica/porfirine.htm
– Coenzima A: https://www.chimica-online.it/coenzima-a.htm
– Gruppo ossidrile: https://www.chimica-online.it/../organica/gruppo-idrossilico.htm
– Tioesteri: https://www.chimica-online.it/../organica/tioesteri.htm
– Idrogeno: https://www.chimica-online.it/../elementi/idrogeno.htmIl ciclo di Krebs è una via centrale del metabolismo cellulare che porta all’ossidazione completa dell’acetil-CoA, con la produzione di molecole di NADH, FADH2, ATP e anidride carbonica. Durante questa via metabolica, l’acetil-CoA reagisce con il FAD e l’NAD per produrre FADH2 e NADH. Successivamente, il Fumarato è prodotto dall’enzima Succinil-CoA. L’enzima Fumarasi catalizza la trasformazione del Fumarato in Malato, mentre la Malato deidrogenasi converte il Malato in NADH. Questo conclude il ciclo e riforma l’Ossalacetato per iniziare un nuovo ciclo.
La reazione complessiva del ciclo di Krebs può essere espressa mediante la seguente equazione:
Acetyl-CoA + 2H2O + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi ⇄ 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + CoASH + GTP + 2H+
Durante l’ossidazione di ciascuna molecola di Acetil-CoA, vengono prodotte 2 molecole di anidride carbonica, 3 molecole di NADH, 1 molecola di FADH2 e 1 molecola di GTP. L’anidride carbonica è il prodotto finale della degradazione delle molecole organiche ed è espulsa dall’organismo attraverso l’espirazione dai polmoni.
I cofattori ridotti NADH e FADH2 forniranno gli elettroni ad alta energia alla catena di trasporto degli elettroni, dove questa energia viene utilizzata per la sintesi di molecole di ATP. Ogni molecola di NADH fornisce l’energia necessaria per produrre 3 molecole di ATP, mentre ogni molecola di FADH2 fornisce un guadagno di 2 molecole di ATP.
La regolazione del ciclo di Krebs dipende dalla disponibilità dei substrati e dall’inibizione di tre enzimi chiave: Citrato Sintasi, Isocitrato Sintasi e Alfa-Chetoglutarato Deidrogenasi.
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Link correlati:
– Ciclo di Cori
– Via dei pentosio fosfato