Biologia 2e

Fasi del ciclo dell’acido citrico

Fase 1. Prima del primo passo, si verifica una fase di transizione durante la quale l’acido piruvico è convertito in acetil CoA. Poi, inizia il primo passo del ciclo: Questa fase di condensazione combina il gruppo acetilico a due carboni con una molecola di ossalacetato a quattro carboni per formare una molecola di citrato a sei carboni. Il CoA è legato a un gruppo sulfidrilico (-SH) e si allontana per combinarsi infine con un altro gruppo acetile. Questo passo è irreversibile perché è altamente esergonico. Il tasso di questa reazione è controllato dal feedback negativo e dalla quantità di ATP disponibile. Se i livelli di ATP aumentano, il tasso di questa reazione diminuisce. Se l’ATP scarseggia, il tasso aumenta.

Fase 2. Nella fase due, il citrato perde una molecola d’acqua e ne guadagna un’altra mentre il citrato viene convertito nel suo isomero, l’isocitrato.

Fase 3. Nella fase tre, l’isocitrato viene ossidato, producendo una molecola a cinque carboni, l’α-chetoglutarato, insieme a una molecola di CO2 e due elettroni, che riducono NAD+ a NADH. Anche questo passo è regolato da un feedback negativo di ATP e NADH e da un effetto positivo dell’ADP.

Passo 4. Le fasi tre e quattro sono entrambe fasi di ossidazione e decarbossilazione, che, come abbiamo visto, rilasciano elettroni che riducono NAD+ a NADH e rilasciano gruppi carbossilici che formano molecole di CO2. L’alfa-chetoglutarato è il prodotto del terzo passo, e un gruppo succinilico è il prodotto del quarto passo. Il CoA si lega con il gruppo succinilico per formare succinil CoA. L’enzima che catalizza il quarto passo è regolato dall’inibizione di feedback di ATP, succinil CoA e NADH.

Passo 5. Nel quinto passo, un gruppo fosfato viene sostituito al coenzima A, e si forma un legame ad alta energia. Questa energia è usata nella fosforilazione a livello del substrato (durante la conversione del gruppo succinilico in succinato) per formare o guanina trifosfato (GTP) o ATP. Ci sono due forme dell’enzima, chiamate isoenzimi, per questo passo, a seconda del tipo di tessuto animale in cui si trovano. Una forma si trova nei tessuti che usano grandi quantità di ATP, come il cuore e il muscolo scheletrico. Questa forma produce ATP. La seconda forma dell’enzima si trova nei tessuti che hanno un alto numero di vie anaboliche, come il fegato. Questa forma produce GTP. Il GTP è energeticamente equivalente all’ATP; tuttavia, il suo uso è più limitato. In particolare, la sintesi proteica utilizza principalmente il GTP.

Step 6. Il sesto passo è un processo di disidratazione che converte il succinato in fumarato. Due atomi di idrogeno sono trasferiti al FAD, riducendolo a FADH2. (Nota: l’energia contenuta negli elettroni di questi idrogeni è insufficiente per ridurre NAD+ ma adeguata per ridurre FAD). A differenza del NADH, questo trasportatore rimane attaccato all’enzima e trasferisce direttamente gli elettroni alla catena di trasporto degli elettroni. Questo processo è reso possibile dalla localizzazione dell’enzima che catalizza questo passo all’interno della membrana interna del mitocondrio.

Passo 7. L’acqua viene aggiunta per idrolisi al fumarato durante la fase sette, e viene prodotto il malato. L’ultimo passo del ciclo dell’acido citrico rigenera l’ossalacetato ossidando il malato. Un’altra molecola di NADH è quindi prodotta nel processo.