Presentazione di PowerPoint - Facoltà di Medicina e Chirurgia
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Energia libera di ossidazione di composti monocarboniosi Quando una molecola organica, più complessa dei composti monocarboniosi illustrati in figura, viene ossidata, la reazione di ossidazione coinvolge un atomo di carbonio alla volta. La fermentazione fornisce soltanto una frazione dell’energia resa disponibile dalla combustione completa del glucosio. Perché una via metabolica relativamente inefficiente, viene così ampiamente utilizzata da una vasta gamma di organismi (anaerobi obbligati ed anaerobi facoltativi) per vivere in ambienti quali il suolo, le acque profonde o i pori cutanei ? Perché non richiede ossigeno. Fotografia al microscopio elettronico a scansione del Lactobacillus (22.245x) Questo genere di batteri fermenta il Glucosio trasformandolo in acido lattico. Il batterio Lactobacillus è anche un componente della flora batterica umana normale del tratto urogenitale dove, grazie alla sua capacità di generare un ambiente acido, impedisce la crescita di batteri nocivi. Nella maggior parte delle cellule di mammifero, la concentrazione di glucosio è controllata da TRASPORTATORI DI MEMBRANA soggetti a regolazione (Insulina per Miociti, Adipociti e Neuroni) ed è inferiore alla sua concentrazione ematica 5mM (80-130 mg/100ml) Al contrario il glucosio entra liberamente nelle cellule del Fegato e Pancreas ed in esse la sua concentrazione è simile a quella ematica. Modello di un trasportatore di glucosio nei mammiferi I trasportatori di glucosio sono membri di una superfamiglia di trasportatori detta superfamiglia dei facilitatori maggiori (MF), che trasportano zuccheri in organismi molto diversi, come Escherichia coli, Trypanosoma brucei (che causa la Tripanosomiasi africana o malattia del sonno africana) e la specie umanana. La famiglia dei trasportatori di glucosio Nome Localizzazione cellulare Km Commenti GLUT1 Tutti i tessuti dei mammiferi 1mM Captazione basale del glucosio GLUT2 Fegato e cellule del pancreas 15-20 mM Nel Pancreas svolge un ruolo di regolazione dell’insulina nel Fegato rimuove dal sangue il glucosio in eccesso GLUT3 Tutti i tessuti dei mammiferi 5 mM La quantità presente nelle membrane plasmatiche delle cellule muscolari aumenta in risposta all’esercizio fisico protratto GLUT5 Intestino tenue GLUT4 Tessuto muscolare e cellule adipose 1mM - Captazione basale del glucosio Principalmente un trasportatore di Fruttosio TRASPORTATORI DI GLUCOSIO G L U T Trasportano Glcucosio dentro e fuori dalle cellule 1 - del CERVELLO, del MUSCOLO, del TESSUTO ADIPOSO ed in misura minore del FEGATO 2 - principalmente del FEGATO e delle CELLULE DEL PANCREAS 3 - del CERVELLO e del TESSUTO NERVOSO 4 - del MUSCOLO e del TESSUTO ADIPOSO ( n.b. è sensibile all’insulina) 5 - del DUODENO (nel circolo sanguigno o per assumere FRUTTOSIO dal lume intestinale) 7 - DAL RETICOLO ENDOPLASMATICO degli EPATOCITI nel CITOPLASMA Assunzione di glucosio regolata da un processo di esocitosi/endocitosi, sensibile all’insulina, dei trasportatori di glucosio. Dopo stimolazione con insulina, - queste vescicole fondono con la membrana plasmatica, mediante esocitosi, e - producono un aumento del numero di trasportatori sulla membrana plasmatica, che - determina un incremento proporzionale della velocità di assunzione di Glc nella cellula. Allo stato basale Le cellule conservano la maggior parte della loro proteina trasportatrice di glucosio in vescicole membranose interne. Cellule del tessuto adiposo e del tessuto muscolare (Glucochinasi) Fosfoglucosio isomerasi Struttura della Gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi Il polipeptide si ripiega in due domini distinti: Il primo dominio lega il NAD+ Il secondo dominio lega la gliceraldeide 3P Dominio a cui si lega la Gliceraldeide - 3 - fosfato Subunità dell’enzima Gliceraldeide - 3 - fosfato deidrogenasi CONTROLLO DELLA GLICOLISI EPATICA ADP F6P ADP F1,6P PEP PFK1 Pi ATP PIR PK ATP CITRATO PFK2 F2,6Pasi IPOGLICEMIA ADP H2O GLUCAGONE F2,6P Pancreas Patologia Ereditaria da carenza di Glucochinasi È responsabile della diminuzione della concentrazione di 2,3 bisfosfoglicerato, di conseguenza, determina un aumento di affinità della emoglobina per l’ossigeno e, quindi, causa IPOSSIA TISSUTALE Gli enzimi glicolitici sono particolarmente attivi nei tessuti (es. muscolo scheletrico, eritrociti, epitelio intestinale, cellule embrionali e tumorali) predisposti a produrre energia anche in condizioni di anaerobiosi. In mancanza di ossigeno il Piruvato viene ridotto a Lattato nel citoplasma, facendo contrarre alla cellula un “debito di ossigeno”. Quando l’ossigeno sarà disponibile, questo debito sarà pagato con la riossidazione del Lattato a Piruvato e con la completa ossidazione di quest’ultimo. La straordinaria efficienza della GLICOLISI ANAEROBIA delle Cellule Embrionali e Tumorali spiega la loro capacità a sopravvivere e moltiplicarsi anche in condizioni di scarso apporto di ossigeno. Alterazione dell’espressione genica nei tumori causata dall’ipossia Fattore di trascrizione inducibile dell’ipossia Le condizioni ipossiche esistenti all’interno di una massa tumorale determinano l’attivazione di HIF-1, che induce l’adattamento metabolico ed attiva i fattori angiogenici che stimolano la crescita di nuovi vasi sanguigni. Al contrario I TESSUTI TIPICAMENTE AEROBICI come il CUORE e CERVELLO, più degli altri sensibili alla deficienza di ossigeno, sono dotati di enzimi glicolitici molto meno efficienti. Molti adulti sono intolleranti al latte poiché hanno una carenza di lattasi. In questi individui il lattosio è una buona fonte di energia per i microrganismi del colon , i quali lo fermentano ad acido lattico con la concomitante produzione di metano (CH4) ed idrogeno (H2), che creano la sgradevole sensazione di distensione dell’intestino ed il fastidioso problema della flatulenza. L’acido lattico prodotto dai microrganismi è osmoticamente attivo e fa affluire acqua nell’intestino, così come fa il lattosio non digerito, con conseguente diarrea. Se di grado abbastanza elevato, il gas e la diarrea ostacolano l’assorbimento di altri nutrienti come i grassi e le proteine. Il TRATTAMENTO più semplice consiste - nell’evitare di consumare prodotti contenenti molto lattosio oppure - ingerire l’enzima lattasi insieme ai prodotti lattiero-caseari.
