•I principali nutrienti metabolici sono il glucosio e gli acidi grassi. In circostanze
normali il glucosio è l’unico nutriente che possa essere utilizzato dal cervello.
E’ anche utilizzato preferenzialmente dal muscolo durante le fasi iniziali
dell’attività fisica.
•La quantità di glu presente nei liquidi extracellulari è di circa 20g, 80kcal.
•I carboidrati sono immagazzinati sotto forma di glicogeno. Circa 75g presenti nel
fegato e 400g nel muscolo(circa 1900kcal complessivamente).Il glicogeno epatico
può essere la principale fonte di glucosio per non più di 16 ore.
•Gli esteri del glicerolo e gli acidi grassi a catena lunga sono i composti ideali per
immagazzinare i nutrienti. L’apporto calorico dei grassi è 9 kcal/g.
L’organismo possiede una capacità pressochè illimitata di accumulare grassi.
Un uomo di 70kg ha circa 15 kg di grasso(trigliceridi) circa 130000 kcal.
•Gli aminoacidi possono essere utilizzati come combustibile metabolico durante il
digiuno o in seguito a malattie o traumi.
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
•A digiuno l’utilizzo di glucosio in un individuo di 70 kg è approssimativamente
di 2mg/kg/min (200gr nelle 24h). La concentrazione plasmatica di glucosio
riflette l’equilibrio tra l’assorbimento dal tratto gastrointestinale, l’utilizzo a
livello dei tessuti (glicolisi,via dei fosfopentosi, ciclo degli acidi tricarbossilici,
sintesi di glicogeno) e la produzione endogena (glicogenolisi e gluconeogenesi).
•L’insulina è uno dei principali ormoni responsabili del controllo dei livelli
plasmatici di glucosio. E’ un ormone anabolico che diminuisce la concentrazione
plasmatica di glucosio promuovendone l’entrata nei tessuti, il metabolismo
intracellulare del glucosio e la sintesi di glicogeno.
•Il glucagone (insieme a molti altri ormoni catabolici: catecolamine,cortisolo e
ormoni della crescita) contrastano l’azione dell’insulina stimolando sia il
rilascio di glucosio dalle riserve che la sua sintesi de novo.
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
I TRE STADI DEL CATABOLISMO
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
LE REAZIONI DELLA GLICOLISI
La conversione del glucisio in piruvato avviene in
due stadi.
Le prime cinque reazioni della glicolisi corrispondono
a una fase di investimento energetico.
Le reazioni successive della glicolisi costituiscono
una fase di generazione dell’energia,si formano al
netto due molecole di ATP mediante la fosforilazione
a livello del substrato,si formano anche due molecole
di NADH mentre se il prodotto finale è il lattato il NADH
viene convertito in NAD+
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Le due fasi della glicolisi aerobia
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
La fosforilazione del glucosio catalizzata dall’esochinasi .
L’esochinasi è una transferasi che
catalizza la fosforilazione di esosi
come il glucosio e il fruttosio,è una
reazione di attivazione mediante
fosforilazione.Il gruppo fosforico
terminale viene trasferito ad un
accettore nucleofilo.
L’ esochinasi è presente in tutte
le cellule di tutti gli organismi.
Gli epatociti contengono una
forma di esochinasi chiamata
esochinasi IV o glucochinasi,che
differisce dalle altre forme di
esochinasi per le proprietà
cinetiche e regolatorie.
(isoenzimi)La glucochinasi ha
una Km per il glucosio molto
maggiore della esochinasi e
Vmax molto alta
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Isomerizzazione del glucosio 6-fosfato a fruttosio 6-fosfato
La reazione è rapidamente
reversibile e non è la tappa
limitante la velocità della
glicolisi,né una reazione
soggetta a regolazione
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
La conversione del fruttosio 6-fosfato in triosi fosfati.
La reazione irreversibile di
fosforilazione catalizzata
dalla fosfofruttochinasi1è
il punto di controllo più
importante della glicolisi,
nonchè la tappa che
regola la velocità della
glicolisi.
L’aldolasi A scinde il fruttosio
1,6 bifosfato in due triosi.
Il trioso fosfato isomerasi
catalizza l’interconversione
del diidrossacetone
fosfato in gliceraldeide 3-fosfato
per essere ulteriormente
metabolizzato
nella via glicolitica.
1
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
La fase di recupero dell’energia:
La conversione della gliceraldeide
3-fosfato in piruvato.
Sintesi dell’ 1-3bifosfoglicerato.
L’ossidazione del gruppo aldeidico
della gliceraldeide3-fosfato in un
gruppo carbossilico è accoppiata
all’unione di un P,al gruppo
carbossilico appena generato.
Sintesi del 3-fosfoglicerato.
E’ un esempio di fosforilazione a
livello del substrato come la
reazione che produce ATP e
acido piruvico.
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
La fase di recupero dell’energia:
Conversione della gliceraldeide
3-fosfato in 1-3bifosfoglicerato.
L’ossidazione del gruppo aldeidico
della gliceraldeide3-fosfato in un
gruppo carbossilico è accoppiata
all’unione di un Pi,al gruppo
carbossilico appena generato.
La presenza di tale fosfato ad alta energia
permetterà la sintesi dell’ATP nella reazione
successiva.
Sintesi del 3-fosfoglicerato.
E’ un esempio di fosforilazione a
livello del substrato .
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
La fase di recupero dell’energia
Lo spostamento del gruppo fosfato dal
carbonio 3 al carbonio 2 del fosfoglicerato ad
opera della fosfoglicerato mutasi è
liberamente reversibile.
La deidratazione del 2-fosfoglicerato da parte
dell’enolasi ridistribuisce l’energia all’interno
della molecola di 2fosfoglicerato
determinando la formazione del
fosfoenolpiruvato(PEP) il quale contiene un
fosfato enolico ad alta energia.
La conversione del PEP in piruvato è
catalizzata dalla piruvato chinasi ed è un
altro esempio di fosforilazione a livello del
substrato.
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Idrolisi dell’1,3-bifosfoglicerato.
Questa ionizzazione e le strutture di risonanza rendono possibile la stabilizzazione
dei prodotti della reazione idrolitica.
PRINCIPI DI
DI BIOCHIMICA
BIOCHIMICA DI
DI LEHNINGER
LEHNINGER 44/E,
Editore S.p.A. Copyright © 2006
2006
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI
/E, Zanichelli Editore
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Ingresso del glicogeno,dell’amido,dei disaccaridi e degli esosi nella fase
preparatoria della glicolisi
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Idrolisi del fosfoenolpiruvato(PEP).
Questa reazione catalizzata dalla piruvato chinasi è seguita dalla tautomerizzazione
spontanea del prodotto,il piruvato.
La tautomerizzazione non è possibile nel fosfoenol piruvato e quindi il prodotto
dell’idrolisi è più stabile del reagente.Si ha anche una stabilizzazione per
risonanza del P.
La produzione di P ad alta energia è utilizzato per sintetizzare ATP(è accoppiata
direttamente all’ ossidazione di un substrato).Fosforilazione a livello del substrato.
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4 /E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Sintesi della glicolisi anaerobica
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Confronto tra le reazioni della via
glicolitica e della via
gluconeogenetica.
Le reazioni della glicolisi sono
illustrate in rosso,quelle della
via gluconeogenetica in blu.
Sono mostrati anche i
principali siti di regolazione
della gluconeogenesi.
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
L’effetto dell’insulina e del
glucagone sulla sintesi
degli enzimi chiave della
glicolisi epatica.
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Una sintesi dei destini metabolici
del piruvato
D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
