Ciclo di Krebs

Ciclo di Krebs In biochimica, gruppo di reazioni chimiche che avvengono all’interno della cellula durante il processo di respirazione cellulare. Tali reazioni sono responsabili della trasformazione in anidride carbonica, acqua ed energia delle molecole provenienti dalla glicolisi. Questo processo, favorito da sette enzimi, è detto anche ciclo degli acidi tricarbossilici o dell’acido citrico. Il ciclo di Krebs è attivo in tutti gli animali, nelle piante superiori e nella maggior parte dei batteri. Nelle cellule eucarioti il ciclo avviene in un organulo cellulare denominato mitocondrio. La scoperta di questo ciclo è attribuita al biochimico britannico Hans Adolf Krebs, che nel 1937 ne descrisse i passaggi principali.

Il ciclo di Krebs avviene successivamente alla glicolisi, che si svolge nel citoplasma. Con la glicolisi, da una molecola di glucosio (C₆H₁₂O₆), alla fine si formano due molecole di acido piruvico; queste entrano dunque nei mitocondri e vengono trasformate in gruppi acetilici. Ha così inizio il ciclo di Krebs.

Ciascun gruppo acetilico, contenente due atomi di carbonio, si lega a un coenzima, formando un composto denominato acetil-coenzima A. Questo, a sua volta, si combina con una molecola a quattro atomi di carbonio, l’acido ossalacetico, per formare un composto a sei atomi di carbonio, l’acido citrico. Nei successivi passaggi del ciclo, la molecola di acido citrico viene gradualmente rielaborata, perdendo così due atomi di carbonio che vengono eliminati sotto forma di anidride carbonica. Alla fine del ciclo di Krebs si forma nuovamente acido ossalacetico, che può combinarsi con un’altra molecola di acetil coenzima A e dare così inizio a un nuovo ciclo.

Alcune delle reazioni chimiche all’interno del ciclo richiedono l’intervento di composti detti genericamente “accettori di elettroni”: si tratta del NAD⁺ (nicotinamide adenin dinucleotide) e del FAD (flavin adenin dinucleotide). Questi composti, “accettando” su di sé gli elettroni (in altre parole, riducendosi), si trasformano rispettivamente in NADH e FADH₂, e così permettono la contemporanea ossidazione del composto donatore di quegli elettroni. Ad esempio, osservando l’illustrazione Ciclo di Krebs, si nota che l’acido isocitrico si trasforma in acido alfa-chetoglutarico e anidride carbonica, grazie alla contemporanea riduzione di una molecola di NAD⁺ in NADH.

La formazione di questi “accettori di elettroni” è importante: essi infatti saranno necessari nel processo che segue il ciclo di Krebs, la fosforilazione ossidativa. Qui essi cederanno gli elettroni, attraverso una “catena di trasportatori”, a una molecola di ossigeno, in un processo ad alta resa energetica che porta alla sintesi di ATP, vero scopo del processo respiratorio. Dopo avere ceduto i propri elettroni, NADH e FADH₂ ritorneranno alla forma ossidata iniziale (NAD⁺ e FAD), e potranno essere usati in un nuovo ciclo di Krebs.

Il bilancio del ciclo è dunque: per una molecola di acido piruvico, si formano 3 CO₂ + 1 ATP + 4 NADH + 1 FADH₂.

Il ciclo di Krebs rappresenta un efficiente sistema di trasformazione delle molecole organiche in energia utilizzabile. Solo i gruppi acetilici vengono distrutti nel ciclo: i sette enzimi che catalizzano le diverse reazioni e i composti intermedi su cui agiscono gli enzimi possono, infatti, essere riutilizzati più volte. Molti dei composti intermedi prodotti nel ciclo hanno ruoli importanti anche in altre reazioni dell’organismo, come la sintesi di amminoacidi, di carboidrati e di altri prodotti cellulari. Vedi anche Metabolismo.