Biochimie - Ciclul Acizilor Tricarboxilici - Krebs

Metabolismul intermediar reprezinta totalitatea transformarilor de substante si energie care au loc in interiorul organismului, in diferite tesuturi si organe ale acestuia.

Substantele exogene absorbite sunt folosite pentru:

• biosinteza de substante cu rol plastic

• depunerea ca atare sau transformarea in substante de rezerva

• transformarea in alte substante fiziologic active

• transformarea in alte substante in scopul obtinerii de energie

• transformarea in alte substante ce urmeaza a fi eliminate sau excretate

Catabolismul

Catabolismul cuprinde toate procesele degradative pe care le suferă moleculele nutritive (glucide, lipide, proteine) provenite din alimente sau din rezervele celulare.

Degradarea principiilor alimentare se caracterizează prin convergenţă şi se realizează în mai multe stadii:

• Stadiul I – nutrienţii sunt descompuşi în unităţile constituente caracteristice;

• Stadiul al-II-lea – unităţile de bază (aminoacizi, glucoză, acizi graşi) sunt degradate la un compus unitar, mai simplu, acetilCoA;

• Stadiile al-III-lea şi al IV-lea – reprezintă respiraţia celulară şi cuprinde procesele prin care acetilCoA este transformată în dioxid de carbon şi apă. Prin transformările realizate se formează cea mai mare parte din energia celulară sub formă de ATP.

Pe lângă amoniac, dioxid de carbon, apă, ca produşi finali ai catabolismului mai rezultă acid lactic, uree, acid uric, creatinină, etc.

Figura 1 – Locul Ciclului Krebs in metabolismul intermediar

Ciclul acizilor tricarboxilici

Etapele ciclului ATC

Ciclul acizilor tricarboxilici sau „ciclul lui Krebs” este o cale amfibolică (se implică atât în procesele catabolice cât şi în cele anabolice):

• Acetatul activat care rezultă ca metabolit al diferitelor căi de utilizare a substanţelor nutritive (glucide, acizi graşi şi aminoacizi) este degradat printr-un ciclu de reacţii în scop energetic.

• Ciclul acizilor tricarboxilici furnizează intermediarii săi pentru biosinteza multorcompuşi.

Ciclul acizilor tricarboxilici reprezintă o succesiune de reacţii prin parcurgerea căreia fragmentul acetil – CoA este oxidat până la dioxid de carbon. Etapele ciclului au fost postulate şi demonstrate ulterior de către Hans Krebs care, cu câţiva ani înainte, elucidase etapele procesului de ureogeneză.

Cele două molecule de dioxid de carbon care se formează la fiecare tur al ciclului rezultă prin scindarea restului acetil din acetil – CoA.

Funcţionarea continuă a ciclului Krebs este condiţionată de reoxidarea celor trei molecule de NADH şi FADH2 în lanţul respirator, cu producerea de ATP. La nivelul mitocondriilor, pentru fiecare moleculă de NADH se formează trei molecule de ATP, iar un mol de FADH2 generează doi moli de ATP.

Ciclul acizilor tricarboxilici este strict aerob, în timp ce glicoliza se poate desfăşura atât în condiţii aerobe cât şi anaerobe.

Bilanţul energetic al ciclului Krebs arată că prin degradarea restului acetil pe această cale se formează 12 moli de ATP.

Reactiile cilcului Krebs

1. Introducerea acetatului sub formă de acetilcoenzimă A în ciclul Krebs se face prin reacţia de condensare cu acidul oxalilacetic în urma căreia rezultă acidul citric:

Reacţia de mai sus este catalizată de citratsintetază şi este o condensare aldolică între o componentă carbonilică (oxalilacetat) şi una metilenică (acetil~CoA).

Labilizarea hidrogenului din poziţia  a acetil~CoA se datorează lipsei fenomenului de mezomerie în tioesteri care conduce la efectul atrăgător de electroni al grupei –CO-. Succinil~CoA, un intermediar al ciclului Krebs şi ATP-ul sunt inhibitori alosterici ai citratsintetazei. În acest fel, o stare energetică ridicată în ţesuturi ,semnalată de concentraţii mari de ATP, duce la încetinirea ritmului reacţiilor incluse în ciclul ATC prin inhibarea citratsintetazei.