LEZIONE DEL 02/05/2017
TAPPA 6
G3P <-=-> 1,3-BPG
Enzima: DEIDROGENASI (sempre NAD dipendente)
Reazione semireversibile che avviene per intervento
di fosfato inorganico (Pi). Il NAD+ è il partner che
si riduce a NADH.
Retroscena energetico:
ΔG ≅ -50 kJ/mol: contribuisce anche il ΔG di
formazione del NADH al totale. Grazie al NAD la
reazione è spostata verso destra; all'endoergonica si
associa l'esoergonica; al ΔGTOT contribuisce anche
l'RTln(prodotti/substrati).
TAPPA 7
1,3-BPG ---> 3PG
Prima reazione di fosforilazione alivello di
subsrato (si forma ATP da una molecola più
energetica).
Retroscena energetico:
l'oggetto è metastabile; entra ADP, esce ATP.
TAPPA 8
3PG <===> 2PG
Enzima: FOSFOGLICERATO MUTASI (Mei ha detto
ISOMERASI).
TAPPA 9
2PG ---> PEP
Enzima: ENOLASI (una DEIDRATASI) che implica
l'eliminazione di acqua (deidratazione).
TAPPA 10
PEP ---> enolpiruvato
Retroscena energetico:
un'altra fosporilazione a livello di substrato (entra
1
ADP, esce ATP); si libera molta energia.
TAPPA 11 (in tandem con la TAPPA 10)
enolpiruvato ---> piruvato
Enzima: PIRUVATO CHINASI
REGOLAZIONE DELLA GLICOLISI
Avviene a tre livelli:
1) a livello dell'esochinasi (nel fegato si tratta di
glucochinasi, che ha una bassa affinità per gli altri
zuccheri); il glucosio dev'essere fosforilato;
2) fosforilazione da fruttosio-6 fosfato a
fruttosio-1,6 bifosfato;
PFK-1 (omotetramero)
Su ogni subunità ha un sito attivo:
- uno per il Fru-6P
- uno per ATP (un sito ad alta affinità)
- uno per ATP (un sito a bassa affinità,
regolatorio), in cui avviene l'inibizione allosterica
da substrato per eccesso di quest'ultimo;
- uno per Fru-1,6-BP (regolatorio; inibizione da ATP,
facilitata la formazione di Fru-1,6 BP; c'è anche
l'AMP, un inibitore che inibisce l'inibitore).
Il Fru-1,6 BP generato da PFK-1 mi dà questo grafico
2
3) formazione del piruvato inibita da alte
concentrazioni di ATP e Acetil-CoA, che bloccano
dunque la glicolisi a valle. Importanti attivatori
sono invece, l'AMP, Fru-1,6 BP (il prodotto della
terza reazione attiva la fine).
GLICOLISI, CANCRO E DIAGNOSTICA
Le cellule tumorali si trovano lontano dai capillari
(100-200 μm [: sì 100-200 x 10-6, Maria!]),
all'inizio del loro sviluppo; non hanno O2, non
conoscono apoptosi (non muoiono facilmente), fanno
tantissima glicolisi e fermentazione lattica.
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I tumori più aggressivi sono in divisione più rapida,
che richiede energia. La velocità di glicolisi
aumenta fino a 10 volte. L'elevato metabolismo delle
cellule tumorali può essere rivelato con la
PET: positron emission thomography
Si somministra al paziente una sostanza marcata per
individuare la metastasi. La sostanza è analoga al
glucosio, contiene inoltre un atomo di fluoro, va
incontro all'esochinasi, ma non viene processata
ulteriormente, si accumula dove c'è il tumore, decade
perché reattiva, emette positroni che si annichilano
con gli elettroni. La PET costituisce un'indagine
limitante perché mi dà una rappresentazione
bidimensionale di una localizzazione tumorale; ciò
implica una duplice eventuale tipologia di cancro,
quella in cui il tumore è poggiato su un organo (meno
grave), e quella in cui il tumore è interno (a volte
impossibile da curare, tipo nel pancreas); a questo
punto servono marcatori molecolari sitospecifici per
una mappatura tridimensionale.
IV. GLICOLISI DI ALTRI ZUCCHERI
i. GLICOLISI DEL FRUTTOSIO NEL FEGATO
Fru --->(ATP->ADP) Fru-1P --->(aldolasi)
1) DHAP (può servire da nutrimento)
4
et
2) gliceraldeide - può essere fosforilata e
continuare la glicolisi.
Perché il fegato non ha l'esochinasi: la
fosforilazione del Fru genera i substrati della
gluconeogenesi. Il fegato può sfruttare in parte la
glicolisi del Fru per generare Glc quando gli altri
organi lo richiedono; ciò è dato dal fatto che dal
fegato il glucosio può uscire.
ii. GLICOLISI DEL FRUTTOSIO NEL MUSCOLO
Fru + ATP --->(esochinasi) Fru-6P + ADP
iii. GLICOLISI DEL GALATTOSIO
PROBLEMA
l'esochinasi non riconosce il
galattosio.
Interviene l'uracile (una base azotata) insieme a due
gruppi fosfato che si trovano tra di loro in
repulsione elettrostatica concentrata nell'ossigeno
comune e si lega al fruttosio: Fru-GDP è una base
azotata. La sostanza metastabile (UDP) è
specializzata nel settore del metabolismo dei
glucidi.
UDP + Glc ---> UDP-Glc
iv. GLICOLISI DEL LATTOSIO
Lattosio --->(β-galattossidasi)
1) Glc...
et
5
2) Galattosio ---> Gal-1P
Ora
1) (Glc prima fosforilato)
Glc-1P + UTP ---> UDP-Glc + PPi
et
2) Gal --->(galattochinasi) Gal-1P
1)
2)
6
Poi, insieme (1) e (2) per mezzo dell'enzima
GALATTOSIO-1P URIDIL TRANSFERASI
Il Glc-1P può andare incontro a gluconeogenesi o si
isomerizza tramite FOSFOGLUCOMUTASI a Glc-6P e
prosegue la glicolisi.
UDP-Gal va incontro a glucogenesi per mezzo di UDP7
GLUCOSIO-4-EPIMERASI.
GALATTOSEMIA
Malattia ereditaria:
- lieve, se manca la GALATTOCHINASI (Gal --->
Gal-1P);
- grave, se manca la GALATTOSIO-1P URIDIL
TRANSFERASI: danni epatici, ritardo mentale,
cataratta.
v. GLICOLISI DEL GLICEROLO-3P
Il glicerolo, data la sua viscosità, immobilizza le
proteine insediandosi nelle catene laterali,
soprattutto in quelle polari. Il glicerolo è la parte
dei trigliceridi utilizzabile in glicolisi; infatti
per mezzo della GLICEROLO FOSFATO DEIDROGENASI
ottengo diidrossiacetone fosfato.
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CATABOLISMO DEL GLUCOSIO (PARTE SECONDA fermentazioni e via dei pentosi fosfato)
LE VIE ANAEROBICHE DEL PIRUVATO:
- fermentazione lattica;
- fermentazione alcolica;
- la via dei pentosi fosfato.
L'O2 accomuna:
- le piante sommerse, che ne hanno una scarsa
disponibilità;
- i muscoli scheletrici, che ne fanno un consumo
frenetico;
- gli eritrociti, incapaci di utilizzarlo;
- le cellule della retina e dei tumori, che hanno una
grande necessità di utilizzare l'O2, hanno proteine
che stimolano la produzione di capillari;
- alcuni tipi di batteri.
FERMENTAZIONE LATTICA
Nei casi sopra elencati è necessario rimpiazzare
rapidamente il NAD+ consumato nella glicolisi (sesta
reazione: G-3P ---> 1,3-BPG [NAD+ ---> NADH]). ADP e
NAD+ sono substrati. Il NADH viene riciclato,
sacrificato per riformare NAD+ (questa è una
fermentazione). Con la glicolisi, ottengo molto
piruvato.
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Negli animali il rifornimento di ossigeno è rapido il fine è smaltire il lattato e recuperare il
glicogeno. I predatori, dopo attività muscolare,
devono riposare tanto. Gli atleti, di solito,
recuperano subito il glicogeno. Il lattato è infatti
uno dei substrati principali della gluconeogenesi.
CICLO DI CORI
[Nel muscolo avviene la glicolisi, nel fegato avviene
la gluconeogenesi]
LE CARIE E IL METABOLISMO ANAEROBICO
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Esse sono dovute alla presenza di batteri nel cavo
orale. I batteri interni sono lontani dall'O2; come i
tumori, questi cominciano a fare la glicolisi, da cui
prendono il piruvato per la fermentazione lattica e
ottenere lattato; questi due acidi perforano il
dente.
FERMENTAZIONE ALCOLICA
Alcuni microorganismi, tipo i lieviti, possiedono un
enzima assente nei vertebrati, la PIRUVATO
DECARBOSSILASI, che provoca l'emissione di CO2, che
si manifesta ad esempio con i rigonfiamenti negli
impasti e con le bollicine nella birra. Durante la
decarbossilazione intervengono anche Mg2+ e la
vitamina (detta così perché contiene atomi di azoto)
B1 (tiamina pirofosfato, TPP), importante in generale
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per la decarbossilazione degli α-chetoacidi.
Il carbonio rosa attacca il Cα degli α-chetoacidi e
permette il distacco di CO2.
DIVERSI USI DI Glc-6P
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1) produzione del NADPH (ora compare nell'anabolismo)
da parte di fegato, tessuto adiposo e ghiandolo (tipo
le gonadi) per la sintesi degli acidi grassi;
2) produzione del ribosio-5P da parte di cellule in
divisione rapida (midollo osseo, tumori, pelle,
mucosa intestinale) per la sintesi dei nucleotidi;
3) produzione del NADPH da parte di cellule esposte
all'O2 (eritrociti, cristallino, cornea) per la
difesa dai radicali liberi.
La via dei pentosi fosfato fa (1),(2),(3).
STRATEGIA DELLA "VIA DEI PENTOSI FOSFATO"
[ FONTE: BIOLOGIAWIKI.IT
La via dei pentoso fosfati, o ciclo dei pentoso
fosfati, è un ciclo metabolico che avviene nel
citoplasma di molti tipi cellulari. Questa via
metabolica può essere definita ciclica poiché i
prodotti della reazione, in base alle esigenze,
possono essere trasformati e introdotti nuovamente
nel ciclo.
La prima parte della via, definita fase ossidativa, è
formata da una serie di reazioni che ossidano il
glucosio-6-fosfato a ribosio-5-fosfato, uno zucchero
basilare per la sintesi dei nucleotidi. Nella seconda
fase, definita non ossidativa, avviene
l'epimerizzazione e l'isomerizzazione del ribosio-5fosfato che produce, alla fine, fruttosio-6-fosfato e
gliceraldeide-3-fosfato. Il fruttosio-6-fosfato è
facilmente interconvertito in glucosio-6-fosfato
attraverso l'enzima fosfofruttosio isomerasi e il
ciclo, a seguito di questo evento, può continuare.
La fase ossidativa
Nella fase ossidativa della via dei pentoso fosfati
si assiste alla ossidazione del glucosio-6-fosfato
per formare ribosio-5-fosfato.
Reazione 1: Deidrogenazione del glucosio fosfato.
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Reagente: Glucosio-6-fosfato
Prodotto: 6-fosfoglucono-delta-lattone
Tipo di reazione: Deidrogenazione
Enzima coinvolto: Glucosio-6-fosfato-deidrogenasi
Cofattore: Mg++
Nella prima reazione avviene la deidrogenazione del
glucosio-6-fosfato operata dall'enzima glucosio-6fosfato deidrogenasi in compartecipazione del
catalizzatore Mg. Il prodotto finale di questa prima
reazione è il 6-fosfoglucono-delta-lattone, un
carboidrato facente parte della famiglia dei lattoni
ovvero composti ciclici caratteristici della
funzionalità chetonica aventi, ulteriormente, una
funzionalità eterea all'interno dell'anello.
Reazione 2: Idrolisi del 6-fosfoglucono-deltalattone.
Reagente: 6-fosfoglucono-delta-lattone
Prodotto: 6-fosfogluconato
Tipo di reazione: Idrolisi
Enzima coinvolto: Lattonasi
Cofattore: Mg++
Il 6-fosfoglucono-delta-lattone è idrolizzato a 6fosfogluconato, una molecola a sei atomi di carbonio,
per opera dell'enzima lattonasi. Interviene in questa
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reazione il catalizzatore magnesio.
Reazione 3: Deidrogenazione del 6-fosfogluconato per
sintetizzare Ribulosio-5-fosfato
Reagente: 6-fosfogluconato
Prodotto: Ribulosio-5-fosfato
Tipo di reazione: Deidrogenazione
Enzima coinvolto: 6-fosfogluconato-deidrogenasi
Cofattore: Mg++
Nella terza reazione della via dei pentoso fosfati,
si assiste alla deidrogenazione del 6-fosfogluconato
da parte dell'enzima 6-fosfogluconato-deidrogenasi.
Si sintetizza lo zucchero a cinque atomi di carbonio
ribulosio-5-fosfato
La reazione produce un riarrangiamento a livello del
substrato che determina una decarbossilazione del
fosfogluconato. La riduzione del NADP+ avviene in
questo step.
Reazione 4: Isomerizzazione del 6-fosfogluconato.
Reagente: Ribulosio-5-fosfato
Prodotto: Ribosio-5-fosfato
Tipo di reazione: Isomerizzazione reversibile
Enzima coinvolto: Fosfopentosio isomerasi
Cofattore: Nessuno
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Nella ultima reazione della parte ossidativa avviene
una isomerizzazione del ribulosio-5-fosfato in
ribosio-5-fosfato. La reazione è reversibile.
Dalla reazione, la cellula ricava lo zucchero
contenuto sia nell'ATP sian nell'RNA. La via dei
pentoso fosfati è, dunque, una via metabolica
essenziale per la funzionalità della cellula.
Nella fase non ossidativa avvengono le reazioni che
portano alla formazione di 5 molecole di Glc-6P ogni
6 molecole di Ribosio-5P oppure quest'ultimo prosegue
alla formazione di nucleotidi. ]
METABOLISMO DEL GLICOGENO
1) ETANOLO E CALORIE;
2) ETANOLO E GLICEMIA;
3) SMALTIMENTO ETANOLO;
4) PROBLEMI ETANOLO.
1) DIGESTIONE FISIOLOGICA
Assorbimento nel cavo orale e nello stomaco (scarso,
di circa 10%); nell'intestino (90% circa) si assorbe
in maniera illimitata e smaltito poco con urine,
alito e sudore (<10%). Tutto il resto lo processa il
fegato. L'alcol supera la barriera citoplasmatica
degli epatociti (entra nel fegato). L'ALCOL
DEIDROGENASI (un'OSSIDORETUTTASI) mi dà
l'acetaldeide, in un processo contrario alla
fermentazione alcolica.
CH3CH2OH + NAD+ ⇄ Acetaldeide + NADH + H+
Ingerendo alcolici a digiuno o dopo intensa attività
fisica andiamo incontro a ipoglicemia. La
sovrapproduzione di NADH spinge la deidrogenasi a
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lavorare al contrario; per esempio con la LATTATO
DEIDROGENASI, essendo ΔG circa 0, NAD+ spinge la
reazione verso destra, NADH verso sinistra (i
substrati decidono il verso della reazione).
Esempio
Il malato libera ossalacetato e piruvato, che,
insieme al lattato (implicato nel ciclo di Cori),
sono le principali fonti di gluconeogenesi.
IL DESTINO DELL'ACETALDEIDE
Viene inviata al mitocondrio nell'epatocita, va
incontro all'aldeide deidrogenasi e a idratazione che
generano l'acetato, che potrebbe essere attivato dal
fegato, che invece lo invia nei tessuti esterni.
Se l'etanolo supera la capacità del fegato di
sintetizzare acetato, rimane acetaldeide
nell'organismo, che porta alla formazione di basi di
Shiff (metaboliti tossici).
L'eccesso di alcol provoca ipoglicemia, chetosi,
derivati tossici, cirrosi
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