Fegato
• vi confluiscono i substrati nutrizionali elementari
assorbiti dall’intestino (glucosio, aminoacidi) attraverso il
circolo entero-epatico
ORGANO ad attività GLUCOSTATICA
Glicemia Sistemica = 4-7 mM
Glicemia Portale = 4-12 mM
[glucosio] nel circolo portale
Le PERMEASI del GLUCOSIO differiscono per KD
Lehninger, cap.11.e
Neuroni (KM 1.8 mM)
Cellule b del pancreas
FEGATO (KM 7mM)
FOSFORILAZIONE del GLUCOSIO
KM GLUCOCHINASI = 10 mM
GLUCOCHINASI : enzima chiave per
l’attività glucostatica del fegato
KM ESOCHINASI =0.02- 0.15 mM
Velocità
digiuno pasto
4
67
10
[glucosio] mM
La concentrazione di glucosio 6-fosfato varia al variare della glicemia del sangue portale.
Caratteristica ESCLUSIVA delle cellule b del pancreas e degli EPATOCITI
KM GLUCOCHINASI = 10 mM
È espressa solo nel FEGATO e
nelle cellule b del pancreas
Dopo un pasto, l’aumento della [glucosio] fa aumentare la velocità della reazione
catalizzata dalla glucochinasi ð nel FEGATO e nelle cellule b del pancreas,
aumenta la concentrazione di glucosio 6-P
ORGANO ad attività GLUCOSTATICA
Grazie all’espressione simultanea de
FTrasportatore del glucosio a bassa affinità (GLUT2)
F Glucochinasi
GK
Km
Insulina
10mM
HKs
20-150 mM
ã mRNA
Unità
GLUCOSTATICA
PKA (glucagone)êmRNA
l’insulina ne stimola la trascrizione tramite le
MAPK: l’espressione dell’enzima aumenta di
20 volte in 30 min
Il glucagone ne inibisce la trascrizione
attivando il fattore di trascrizione CREB
glicogeno
lipidi
glicolisi
pentosi
REGOLAZIONE della GLICOLISI
•Regolazione delle tre reazioni irreversibili
Lehninger, cap.15.3
glucochinasi
In conseguenza della fosforilazione il
glucosio è INTRAPPOLATO all’interno
della cellula
La Glucochinasi è regolata a livello trascrizionale (Vmax):
È massima 30 min dopo un pasto (insulina)
E’ minima in condizioni di digiuno (glucagone)
II reazione irreversibile della glicolisi :
FOSFORILAZIONE DEL FRUTTOSIO 6-FOSFATO
Reazione che IMPEGNA lo
zucchero nella glicolisi
PFK: Fosfofruttochinasi
Inibizione da ATP
all’aumentare di [ATP]
aumenta la Km
3 mM ATP
CA parità di tempo, è necessaria
una maggior concentrazione di
substrato (f-6P) per ottenere la
stessa quantità di prodotto
C A parità di concentrazione di
substrato, la quantità di prodotto
sintetizzata nell’unità di tempo
diminuisce sensibilmente
Analogo effetto con citrato e H+
ATP
Citrato
H+
INIBITORI
ALLOSTERICI
della PFK
INIBITORI
ALLOSTERICI della PFK
ATP
Citrato
H+
Tutti tre sono indicatori di un elevato livello
energetico cellulare
Citrato (acido citrico)
Il suo accumulo nel citoplasma segnala
•un eccesso di “carburante” rispetto alla [ADP] e/o pO2
•una eccesso di NADH mitocondriale.
•Un rallentamento della citrato liasi che lo consuma
producendo OA e Acetil-CoA
H+
C6H12O6 (glucosio) + 6O2 " "….." 6CO2 + 6H2O
CO2 + H2O ó H2CO3 ó HCO3- + H+
Un aumento di H+ indica un elevato livello di attività ossidativa
In tessuti prevalentemente anaerobi viene prodotto dalla
riduzione di piruvato a lattato
ATTIVAZIONE ALLOSTERICA DELLA PFK
FRUTTOSIO 2,6-bisfosfato
Potente attivatore allosterico della PFK
Diminuisce la KM, aumentando l’affinità
per il substrato.
E’ efficace a concentrazioni
micromolari - 1000/10000 volte inferiori
a quelle degli inibitori (ATP)
Il FRUTTOSIO 2,6-bisfosfato “allenta”, in maniera dose-dipendente, l’inibizione da
parte dell’ATP
La PFK controlla la velocità della glicolisi
In presenza di fruttosio 2,6bisfosfato la glicolisi può
avvenire anche se la cellula
ha un notevole livello energetico
([ATP])
Produzione di piruvato
Sintesi di Acidi Grassi
COME VIENE CONTROLLATA LA CONCENTRAZIONE DI FRUTTOSIO 2,6-BP?
Fosfofruttochinasi -2 ( PFK2)
REGOLAZIONE: trascrizionale
insulina:
é mRNA (via MAPK)
aumento della trascrizione stimola la glicolisi (é frutt- 2,6diP)
glucagone (cAMP):
ê mRNA (via CREB)
diminuzione della trascrizione inibisce la glicolisi (ê frutt- 2,6diP)
REGOLAZIONE SPECIFICA PER L’ISOENZIMA EPATICO
REGOLAZIONE mediante fosforilazione
È un enzima BIFUNZIONALE
È controllato da fosforilazione
Defosforilato è una chinasi
Chinasi
Fosfatasi
Fruttosio 2,6-BPÝ
Glicolisi
Fosforilato è una fosfatasi
Chinasi
Fosfatasi
Fruttosio 2,6-BPÞ
P
E’ defosforilato da
Protein Fosfatasi 1 (insulina)
Glicolisi
E’ fosforilato da
PKA (cAMP; es: glucagone)
CaM-Chinasi (Ca2+) – es. adrenalina
glicogeno
Glucosio
Glucosio-6P
Via del pentoso fosfato
Glucosio
Glucagone - cAMP
Adrenalina - Ca2+
Fruttosio-6P
Protein fosfatasi 1 (insulina)
Fruttosio 1-6 dP
REGOLAZIONE della PIRUVATO CHINASI
REGOLAZIONE SPECIFICA PER L’ISOENZIMA EPATICO
E’ fosforilata da
PKA (cAMP; es: glucagone)
E’ defosforilata da
Protein Fosfatasi 1 (insulina)
glicogeno
Glucosio
Glucosio-6P
Glucosio
Via del pentoso fosfato
Fruttosio-6P
cAMP
Ca2+
Protein fosfatasi 1 (insulina)
Fruttosio 1-6 dP
Fosfoenolopiruvato
Protein fosfatasi 1 (insulina)
cAMP
Piruvato
cAMP
Ca2+: Glicolisi inattiva
INSULINA: Glicolisi attiva
C
C
Che senso ha inibire la III reazione se è già stata inibita la II?
Se non c’è fruttosio 1,6-BP come fa ad esserci fosfoenolopiruvato ?
glucose
glucose-6P
fructose6P
PHOSPHOFRUCTOKINASE 1
fructose1,6-bisP
ALDOLASE A
glyceraldheyde-3P
phospoenolpyruvate
dihydroxyacetone-P
INGRESSO del FRUTTOSIO nella GLICOLISI
INGRESSO del GLICEROLO nella GLICOLISI
NEL FEGATO*
fruttosio 1P
Gliceraldeide 3P
gliceraldeide
DHP
fructose
glucose
glycerol
glucose-6P
fructose-1-P
Dihydroxy
acetone-P
glyceraldehyde
fructose6P
PHOSPHOFRUCTOKINASE 1
fructose1,6-bisP
ALDOLASE A
glyceraldheyde-3P
phospoenolpyruvate
dihydroxyacetone-P
pyruvate
Se è inibita anche la Piruvato chinasi, le concentrazioni dei metaboliti a monte
si equilibrano.
….. con conseguenze per la gluconeogenesi
Il fegato ricava la maggior parte
dell’energia necessaria per il suo
metabolismo dall’ossidazione degli AG
Gran parte del glucosio catabolizzato
non viene utilizzato per produrre
energia, ma per la sintesi di Acidi
Grassi
CNecessità di NADPH (segnalata
come aumento di NADP+)
C Il 50% del glucosio viene
ossidato nella via del pentoso
fosfato
Acidi Grassi
La velocità della via del pentoso fosfato è regolata
dalla concentrazione di NADP+
Ciò assicura che la produzione di NADPH sia strettamente
accoppiata al suo utilizzo nelle biosintesi riduttive.
La fase non ossidativa è regolata principalmente
dalla disponibilità di substrati.
Glicolisi
o
Gluconeogenesi
Glicolisi o Gluconeogenesi
