Ciclo di Krebs

Il ciclo di Krebs, o ciclo dell’acido citrico, è una via metabolica aerobica che rappresenta il punto di incontro del catabolismo delle macromoclecole.

Anche detto ciclo degli acidi tricarbossilici, avviene nei mitocondri ed è composto da otto reazioni.

Durante questi passaggi, l’acetil-CoA viene completamente ossidato formando energia, equivalenti riducenti e anidride carbonica. 

In cosa consiste il ciclo di Krebs e dove avviene?

Il catabolismo è diviso in tre parti:

• idrolisi delle macromolecole (proteine, polisaccaridi, lipidi); 
• reazioni che formano acetato a partire da glucosio, acidi grassi e amminoacidi;
• ossidazione dell’acetato ad anidride carbonica e acqua.

Quest’ultima fase avviene nei mitocondri attraverso un processo ciclico ossidativo chiamato ciclo di Krebs o ciclo dell’acido citrico.

Il ciclo di Krebs è anche definito metabolismo terminale, proprio perché rappresenta il punto di convergenza dei processi catabolici.

Tramite il ciclo di Krebs, l’acetil-CoA viene trasformato in diversi intermedi formando:

• energia (sotto forma di GTP)
• equivalenti riducenti (NADH e FADH2)
• anidride carbonica (CO2).

Il GTP viene convertito in ATP, mentre gli equivalenti riducenti vengono utilizzati nella fosforilazione ossidativa per formare altro ATP.

Fasi del ciclo di Krebs

Il ciclo di Krebs consta di 8 tappe:

1. l’acetil-CoA e l’ossalacetato si uniscono per formare il citrato (citrato sintasi);
2. il citrato viene trasformato in isocitrato, con produzione di una molecola di CO2 e una di NADH (aconitasi);
3. l’isocitrato viene convertito in alfachetoglutarato, con produzione di una molecola di CO2 e una di NADH (isocitrato deidrogenasi);
4. l’alfachetoglutarato viene trasformato in succinil-CoA (alfachetoglutarato deidrogenasi);
5. il succinil-CoA viene convertito in succinato, con produzione di GTP (succinil-CoA sintetasi);
6. il succinato viene trasformato in fumarato, con produzione di FADH2 (succinato deidrogenasi);
7. il fumarato viene convertito in malato (fumarasi);
8. il malato viene convertito in ossalacetato, con produzione di NADH (malato deidrogenasi).

Pertanto, partendo da una molecola di acetil CoA si formano:

• 3 molecole di NADH;
• 1 molecola di FADH2; 
• 1 molecola di GTP;
• 2 molecole di CO2.

Regolazione del ciclo di Krebs

La velocità del flusso del ciclo di Krebs è governata prevalentemente a livello energetico.

In condizioni di abbondanza energetica il ciclo di Krebs viene rallentato proprio perché non c’è bisogno di produrre ulteriore energia.

A tal riguardo, Modulatori negativi sono:

• ATP e NADH, molecole che esprimono alta energia;
• succinil-CoA e citrato (inibizione da prodotto o feedback negativo).

Al contrario, una situazione di carenza energetica aumenta la velocità delle reazioni. 

In questo caso, Modulatori positivi sono:

• • ADP e AMP, che sta a significare che l’ATP è in utilizzo e quindi bisogna fornire ulteriore energia per mantenerne costanti i livelli;
  • ioni Ca2+, indicatori di contrazione muscolare e quindi, ancora una volta, di richiesta energetica.

• NAD+, altro indicatore di richiesta energetica in quanto molecola “opposta” rispetto al NADH.

Bibliografia

Le basi molecolari della nutrizione – Arienti

Biochimica della nutrizione – Leuzzi, Bellocco, Barreca

Alimentazione, Nutrizione e Salute – Debellis, Poli

I principi di Biochimica di Lehningher – Nelson, Cox

Biologia Cellulare e Molecolare – Karp

Fondamenti di Biochimica – Voet, Voet

Note sull’autore: Andrea Barone

Laureato magistrale in “Scienze dell’Alimentazione e Nutrizione Umana” (prossimo all’esame di stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di biologo nutrizionista) e triennale in “Scienza della Nutrizione”. Attualmente è studente in Scienze Motorie.

Invictus Trainer che esercita da circa 4 anni l’attività di personal trainer, con l’obiettivo di migliorare la composizione corporea dei suoi clienti e correggere le loro abitudini alimentari. Aspira a crescere professionalmente nel settore sportivo agonistico in qualità di preparatore atletico e/o personal trainer curando parallelamente l’aspetto nutrizionale degli atleti.