metabolismo glucidico1

Biochimica
Funzioni svolte da ghiandole e tessuti dell’apparato digerente
nella digestione e nell’assorbimento
ghiandole salivari
Secrezione di fluidi ed enzimi
digestivi
stomaco
Secrezione di HCl ed enzimi
digestivi
Pancreas
Secrezione di NaHCO3 ed
enzimi per la digestione
intraluminale
fegato
Secrezione di acidi biliari
colecisti
Conservazione e
concentrazione della bile
Intestino tenue
Digestione finale del cibo,
assorbimento di nutrienti ed
elettroliti
Intestino crasso
Assorbimento di elettroliti
Biochimica
Omogenizzazione,
idratazione ed
idrolidi dell’amido
Duodeno: aumento del
pH, attivazione del
tripsinogeno,
propeptidasi, fosfolipasi
A2 idrolisi di amido,
proteine e lipidi
Digiuno: idrolisi di di- e
oligosaccaridi,
oligopeptidi;
assorbimento di
monosaccaridi,
amminoacidi liberi,, die tri-peptidi, acidi grassi
liberi e monoacil
gliceroli
Ileo: assorbimento di
acidi biliari e NaCl
Acidi biliari
Cellule principali: HCl,
pepsinogeno/pepsina
(denaturazione delle proteine e
idrolisi)
Cellule acinose:NaHCO3,
NaCl, propeptidasi, amilasi,
prolipasi
Assorbimento di NaCl e acqua
Biochimica
Digestione dei glucidi
Le cellule dell’intestino assorbono solo monosaccaridi perciò è indispensabile una
digestione preliminare di…:
Classe di enzimi coinvolti: idrolasi
Bocca: amilasi salivare (optimum a pH 7 perciò nello stomaco viene inattivata)
Duodeno: amilasi pancreatica
Sono delle endoglucosidasi: solo legami α-1,4
Gli oligosaccaridi prodotti nel lume intestinale vengono digeriti da enzimi ancorati
alla membrana delle cellule mucose
Biochimica
c
c
Gli oligosaccaridi prodotti nel lume
intestinale vengono digeriti da enzimi
ancorati alla membrana delle cellule
mucose: disaccaridasi e
oligosaccaridasi; saccarosio e
lattosio sono digeriti da una
saccarasi e una lattasi, maltosio da
una maltasi, mentre i leg α-1,6 da una
isomaltasi
Biochimica
Assorbimento intestinale
I monosaccaridi vengono assorbiti dal digiuno con meccanismi differenti:
Fruttosio viene assorbito per
diffusione facilitata solo
secondo gradiente
Glucosio e galattosio
SGLT
GLUT
Una volta assorbiti sono in
parte rilasciati nel circolo
portale e convogliati al
fegato
1. Assorbiti e trasformati in
glicogeno
2. Riversati nella
circolazione sistemica e
trasportati in altri
distretti
Biochimica
Tale via metabolica del fruttosio è più veloce del metabolismo
glucidico perché aggira la tappa regolatoria della glicolisi
Fruttochinasi
(fegato)
Aldolasi a
Biochimica
galattochinasi
UDP esoso 4 epimerasi
epimerasi
Biochimica
Prova di carico
siero
Normali
mg/dl
Diabetici
mg/dl
Normali
mM
Diabetici
mM
A digiuno
70-105
> 140
3,9-5,8
> 7,8
A 60 min
120-170
≥ 200
6,7-9,4
≥ 11
A 90 min
100-140
≥ 200
5,6-7,8
≥ 11
A 120 min
70-120
≥ 140
3,9-6,7
≥ 7,8
Biochimica
Il glucosio entra nelle cellule in favore di
gradiente per diffusione facilitata da
carrier specifici (famiglia di GLUT )
Esochinasi o glucochinasi
transferasi
Nel cervello, nel fegato e
negli eritrociti il trasporto è
indipendente dall’insulina
Destini del glucosio
Nel
Muscolo scheletrico
Cuore
Tessuto adiposo
Il trasporto è insulino-dip.
G6P
Biochimica
GLICOLISI
Degradazione del glucosio ad acido piruvico e/o lattato
Processo ubiquitario con localizzazione citoplasmatica
Esistono delle cellule/tessuti strettamente dip.
dalla glicolisi:
Eritrociti
Giornalmente l’encefalo
Cellule della midollare del rene
consuma 120 gr di glucosio
Testicoli
40 gr die
Leucociti
Muscolari bianche
Anaerobia:
Cornea cristallino
Da Glucosio a lattato
Alcune zone della retina
Aerobia:
da glucosio a piruvato
E’ un processo ossidativo:
Biochimica
Biochimica
F2,6difosfato
G6P
E’ stata spesa energia
1 molecola di ATP e
NADH per ogni
molecola di 3
fosfoglicerato prodotto
ATP, citrato e acidi grassi
F-1,6-BP
Biochimica
Biochimica
Tappa preferenziale negli eritrociti
Biochimica
Biochimica
Regolazione della glicolisi:
Esochinasi: è inibita da G6P, ha KM bassa: alta affinità, la fosforilazione del glucosio è efficiente
anche a basse concentrazioni di glucosio; Vmax bassa perciò nelle cellule non possono essere
sequestrate quantità di G6P superiore alle necessità
Glucochinasi (fegato e pancreas): KM alta: bassa affinità, funziona bene solo quando il glucosio
ha un’alta concentrazione. Vmax elevata permette al fegato di fosforilare una grande quantità di
glucosio eliminandolo dal sangue portale. Quando la conc. di glucosio è bassa, l’enzima è
sequestrato nel nucleo.
PFK-1: è inibita allostericamente da ATP (abbondanza di substrati ad alta energia) e da citrato
è stimolata da AMP (impoverimento energetico della cellula) e da F2,6 BP
Piruvato chinasi: è inibita con modificazione covalente (fosforilazione)
è attivata allostericamente da F1,6 BP prodotto da lla reazione della PFK1
(regolazione anteroattiva);
Gli enzimi regolatori della glicolisi sono maggiormente espressi a
seguito dell’aumento della concentrazione di insulina
Biochimica
Resa energetica :
Destini del piruvato
Biochimica
Metabolismo del glicogeno
Omopolisaccaride ramificato con legami α-1,4 e α-1,6
Muscolo a riposo circa
400gr
Avviene nel citosol
Fegato fino a 100gr
...è possibile un
accumulo anche in altre
cellule
2 diversi significati metabolici:
- Nel muscolo scheletrico funge da riserva di combustibile
- Nel fegato serve al mantenimento della concentrazione
ematica del glucosio (digiuno)
Biochimica
Le ramificazioni sono
presenti ogni 8-10 residui
Biochimica
Meccanismo della fosfoglucomutasi
GLICOGENO SINTESI
pirofosfatasi
UDPglucosio pirofosforilasi
fosfoglucomutasi
Biochimica
Reazione catalizzata dalla
Glicogeno sintasi
È necessario un INNESCO:
glicogenina
Biochimica
La glicogeno sintasi non può agire da sola:
Biochimica
sintesi
Enzima chiave:
Glicogeno sintasi
demolizione
Enzima chiave:
Glicogeno fosforilasi
Biochimica
Meccanismo di glicogenolisi
La via degradazione
NON è l’inverso della
via di sintesi
AMP, Ca++
Glicogeno fosforilasi
Glucosio 6P
ATP (glucosio)
Biochimica
GLICOGENOLISI
Glicogeno fosforilasi
Biochimica
Enzima deramificante
Estremità
non
riducenti
Glucosio non fosforilato
Biochimica
Regolazione del metabolismo del glicogeno:
Dipende dallo stato nutrizionale dell’organismo e dall’attività fisica
Regolazione allosterica degli enzimi chiave e regolazione ormonale (insulina,
glucagone e adrenalina)
Un’alta concentrazione di substrati e un buon livello energetico stimolano la
sintesi
Glicogeno sintasi: è attivata da G6P, è inibita tramite fosforilazione
Glicogeno fosforilasi: è inibita da G6P e ATP, nel muscolo in esercizio viene
stimolata attraverso fosforilazione a seguito della formazione Ca2+calmodulina, e da un aumento di AMP, è attivata da fosforilazione
Biochimica
Regolazione della sintesi del glicogeno
insulina
Biochimica
Regolazione della degradazione del glicogeno
Biochimica
Regolazione coordinata
tra sintesi e
degradazione
SOLO IL G6P
prodotto nel fegato
PUO’ ESSERE
RILASCIATO NEL
SANGUE:
G6P fosfatasi catalizza
la reazione di
defosforilazione a
glucosio
Inibizione della sintesi Stimolazione della degradazione
Biochimica
Perché immagazziniamo glucosio anche come glicogeno e non solo
come grasso ?
1. Gli acidi grassi non sono rilasciati dai lipidi così rapidamente
2. I lipidi non possono essere fonte di energia in assenza di ossigeno
3. I lipidi non possono essere convertiti in glucosio per mantenere
la glicemia richiesti dall’encefalo
Biochimica
VIA del PENTOSO FOSFATO
Avviene nel citoplasma
Attivo nel tessuto adiposo e nella ghiandola mammaria e negli eritrociti, nella
gh. surrenale
Ruolo prevalente è ricavare pentosi necessari per la sintesi dei
nucleotidi e degli acidi nucleici, e sintesi di NADPH come potere
riducente da utilizzare nelle vie di sintesi degli acidi grassi e del
colesterolo
NADPH + H+
G-6P DH
Fase ossidativa
NADPH
Acidi grassi liberi
6 fosfogluconolattone idrolasi
Biochimica
Fase ossidativa
6-fosfogluconato DH
Biochimica
Fase non ossidativa
Tali reazioni avvengono in tutti i tipi cellulari
che sintetizzano nucleotidi acidi nucleici
fosfopentodsoisomerasi
Fosfopentoso epimerasi
Biochimica
Biochimica
Come è utilizzato il
NADPH?
-nei processi biosintetici riduttivi (sintesi di
acidi grassi, steroidi)
-Mantiene in forma ridotta il GSH attraverso
meccanismi enzimatici GSH dip. (GR): attività
antiossidante (nel globulo rosso può portare
alla lisi cellulare)
-Idrossilazione degli steroidi da parte del cit.
P450 monoossigenasi mitocondriale,
detossificazione di xenobiotici nel RE
-Attività antimicrobica nei neutrofili e
macrofagi attraverso l’attività della NADPH
ossidasi
-Agisce da coenzima nella reazione della NOS
che produce NO radicale coinvolto nella
vasodilatazione dei vasi sanguigni, impedisce
l’aggrgazione piastrinica è un
neurotrasmettitore nell’encefalo