Il ciclo di Krebs, noto anche come ciclo dell'acido citrico o ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA), avviene nei mitocondri degli organismi eucarioti. È il primo di due processi formali associati a respirazione aerobica. Il secondo è il catena di trasporto degli elettroni (ECC) reazioni.
Il ciclo di Krebs è preceduto da glicolisi, che è la scomposizione del glucosio in piruvato, con una piccola quantità di ATP (adenosina trifosfato, il "valuta energetica" delle cellule) e NADH (la forma ridotta di nicotinammide adenina dinucleotide) generata nel processi. La glicolisi e i due processi aerobici che la seguono rappresentano la respirazione cellulare completa.
Sebbene in ultima analisi sia finalizzato alla generazione di ATP, il ciclo di Krebs è un contributo indiretto, sebbene vitale, all'eventuale elevata resa di ATP della respirazione aerobica.
glicolisi
La molecola di partenza per la glicolisi è lo zucchero a sei atomi di carbonio glucosio, che è la molecola nutritiva universale in natura. Dopo che il glucosio entra in una cellula, viene fosforilato (cioè ha un gruppo fosfato attaccato ad esso), riarrangiato, fosforilata una seconda volta e divisa in una coppia di molecole a tre atomi di carbonio, ciascuna con il proprio gruppo fosfato allegato.
Ogni membro di questa coppia di molecole identiche subisce un'altra fosforilazione. Questa molecola viene riorganizzata per formare il piruvato in una serie di passaggi che generano un NADH per molecola, i quattro gruppi fosfato (due per ogni molecola) vengono utilizzati per creare quattro ATP. Ma poiché la prima parte della glicolisi richiede un input di due ATP, il risultato netto del glucosio è due piruvato, un ATP e due NADH.
Panoramica del ciclo di Krebs
Un diagramma del ciclo di Krebs è indispensabile quando si cerca di visualizzare il processo. Si inizia con l'introduzione di acetil coenzima A (acetil CoA) nella matrice mitocondriale, o organello interno. L'acetil CoA è una molecola a due atomi di carbonio creata dalle molecole di piruvato a tre atomi di carbonio dalla glicolisi, con CO2 (anidride carbonica) versato nel processo.
L'acetil CoA si combina con una molecola a quattro atomi di carbonio per dare il via al ciclo, creando una molecola a sei atomi di carbonio. In una serie di passaggi che comportano la perdita di atomi di carbonio come CO2 e la generazione di ATP insieme ad alcuni preziosi trasportatori di elettroni, la molecola intermedia a sei atomi di carbonio viene ridotta a una molecola a quattro atomi di carbonio. Ma ecco cosa rende questo un ciclo: questo prodotto a quattro atomi di carbonio è la stessa molecola che si combina con l'acetil CoA all'inizio del processo.
Il ciclo di Krebs è una ruota che non smette mai di girare finché viene immesso acetil CoA per continuare a girare.
Reagenti del ciclo di Krebs
Gli unici reagenti del ciclo di Krebs vero e proprio sono l'acetil CoA e la suddetta molecola a quattro atomi di carbonio, ossalacetato. La disponibilità di acetil CoA dipende dalla presenza di quantità adeguate di ossigeno per soddisfare le esigenze di una determinata cellula. Se il proprietario della cellula sta esercitando vigorosamente, la cellula potrebbe dover fare affidamento quasi esclusivamente sulla glicolisi fino a quando il "debito" di ossigeno non può essere "pagato" durante una ridotta intensità di esercizio.
Ossalacetato combinato con acetil CoA sotto l'influenza dell'enzima citrato sintasi per formare citrato, o equivalente, acido citrico. Questo rilascia la porzione di coenzima della molecola di acetil CoA, liberandola per l'uso nelle reazioni a monte della respirazione cellulare.
Prodotti per il ciclo di Krebs
Il citrato viene convertito in sequenza in isocitrato, alfa-chetoglutarato, succinil CoA, fumarato e malato prima che avvenga il passaggio che rigenera ossalacetato. Nel processo, due CO2 molecole per giro del ciclo (e quindi quattro per molecola di glucosio a monte) vengono perse nell'ambiente, mentre l'energia liberata nel loro rilascio viene utilizzata per generare un totale di due ATP, sei NADH e due FADH2 (un trasportatore di elettroni simile al NADH) per molecola di glucosio che entra nella glicolisi.
Visto in modo diverso, eliminando del tutto l'ossalacetato dalla miscela, quando una molecola di acetil CoA entra nel ciclo di Krebs, il risultato netto è un po' di ATP e una grande quantità di trasportatori di elettroni per le successive reazioni ETC nei mitocondri membrana.