I processi che sostengono la vita (3) - ll ciclo di Krebs

Come per un'auto con motore a scoppio la benzina serve da combustibile e tramite il processo a fasi del motore viene ricavata energia per il movimento, così il ciclo di Krebs è il processo mediante il quale il glucosio (il combustibile) prodotto durante il ciclo di Calvin, viene scomposto nei mitocondri della cellula (motori) per ottenere energia che fa funzionare la cellula stessa (la macchina) e in generale l' organismo.

 

Inizialmente il glucosio viene scomposto, tramite il processo detto glicolisi, in due molecole di acido piruvico e una di CO₂ e già con ciò la cellula ricava un po’ di energia. Subito dopo con l’ausilio di un enzima, il coenzima-A (CoA), dalle due molecole di acido ottiene l’acetil-CoA, sostanza che entra nel ciclo di Krebs. Questo è un processo molto complesso composto da più fasi in sequenza (se ne contano otto) in cui avvengono delle reazioni chimiche che man mano scompongono il glucosio in maniera da estrarre a tappe l’energia che contiene (1): in pratica sono reazioni fatte in maniera tale che vengono ottenute delle molecole in cui gli elettroni di legamesi trovano man mano a livelli energetici inferiori. Essi diventano simili a palline che cadono per i gradini di una scala e l'energia tolta ad essi viene utilizzata per creare pacchetti energetici ATP. Da notare che durante questi processi che comportano reazioni chimiche molto complicate, intervengono specifici enzimi, tipici delle reazioni considerate. Come per quello di Calvin, anche in questo ciclo la sostanza sintetizzata da una fase entra in quella successiva per essere trasformata. Quindi ognuna di queste reazioni chimiche intermedie ottiene un prodotto che ha la sua utilità in quanto utilizzato nella reazione seguente, appare perciò difficile che queste fasi siano sorte per caso nel corso dell'ipotizzata evoluzione, in quanto ognuna ha senso solo se preceduta da un'altra diversa con contenuto energetico maggiore e seguita da un'altra ancora con contenuto energetico inferiore. Anche in questo caso perciò abbiamo un processo che appare essere irriducibilmente complesso e finemente calibrato. 

Nella figura una rappresentazione schematica del solo ciclo di Krebs che dà una parziale idea di quanto sia complicato (2).

Ricapitolando, il processo che dal Sole porta al funzionamento cellulare e dell’intero organismo è questo: le piante con la fotosintesi impacchettano l’energia solare creando molecole energetiche ATP, in seguito con queste molecole energetiche e con l’anidride carbonica, tramite il ciclo di Calvin, producono il glucosio, sostanza ad alto contenuto energetico; successivamente le cellule, vegetali o animali, con la scomposizione del glucosio tramite il ciclo di Krebs ottengono l’energia che serve per i processi vitali (ci sono cellule che da una sola molecola di glucosio ne ricavano 38 di ATP).

Il tutto appare mirabilmente calibrato pur nella sua microscopica complessità, con processi in cascata e a staffetta che sfruttano al massimo l’energia luminosa iniziale con un rendimento anche del 40%, superiore a quello delle pur sofisticate apparecchiature costruite finora dall’uomo, quelle che trasformano l’energia chimica in energia meccanica come i motori a scoppio e che è intorno al 25%.
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Note e crediti

(1) Sono otto complesse reazioni chimiche, che coinvolgono numerosi enzimi specifici e sotto-reazioni intermedie: 

1) la citato sintasi, in cui il glucosio viene trasformato in citrato, 

2) l’aconitasi, con cui il citrato viene trasformato in isocitrato, 

3) l’isocitrato deidroginasi, in cui l’isocitrato viene trasformato in alfa-chetoglutarato e vengono prodotte inoltre molecole energetiche NADH,  

4)  la succinil-caoA sintetasi per ottenere alfa-chetoglutarato

5)  l’alfa-chetoglutarato deidrogenasi, in cui questa  sostanza viene trasformata in succinil-CoA, 

6) la succinato deidrogenasi, in cui la succinil-CoA  viene trasformata in ossalacetato e molecole energetiche NADH e FADH₂, 

7) la fumarasi idratasi, per ottenere l-malato, 

8) la malato deidrogenasi, che è l’ossidazione di l-malato in ossalacelato e ancora la produzione di altre molecole energetiche.

(2) la foto rappresentativa del ciclo è tratta da Wikipedia