Il NADH prodotto in questa reazione DEVE essere
ri-ossidato affinché la glicolisi non si fermi
(2 x)
(2 x)
Gliceraldeide
3-fosfato
Gliceraldeide
3-fosfato
deidrogenasi
Fosfato
inorganico
Reazione di ossidoriduzione:
NAD+ viene ridotto
CHO in 1 viene ossidato a COOH
Reazione esoergonica
L’energia liberata dall’ossidoriduzione è
utilizzata per formare un acil-fosfato e quindi
immagazzinata sotto forma di elevato
potenziale di trasferimento del gruppo fosfato.
(2 x)
1,3-bisfosfoglicerato
Meccanismo di reazione della
reazione catalizzata dalla
glicerladeide 3-P deidrogenasi
Cys S
Cys S
H
Cys S
Intermedio
tioacetale
Complesso enzimasubstrato: Cys
acida del sito attivo
attacca il gruppo
aldeidico della
GA3P
H
Entrano
NAD+ e
GA3P
Cys S
Cys S
1,3-BPG
Il NAD+ strappa uno
ione idruro :H¯ dal
carbonio 1 della GA3P
Il tioacetale si
trasforma in un
intermedio
tioestere
Entra un fosfato
inorganico
E avviene una
fosforolisi
Anidride mista ad
alta energia
Fosforilazione a livello del
substrato in cui sono prodotti
2 ATP/glucosio
X2
1,3-bisfosfoglicerato
+
ADP
Fosfoglicerato
chinasi (PGK)
Nella cellula è una reazione
prossima all’equilibrio
(è importante che possa avvenire
anche nel verso opposto)
X2
3-fosfoglicerato +
ATP
Arsenato (AsO43-) = compete con il fosfato per il suo sito di legame con la
gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi.
Il prodotto che si ottiene è 1-arseno-3-fosfoglicerato
O
ll
As―Ol
O-
Composto instabile
Si scinde rapidamente e
non enzimaticamente
H2O
AsO43-
3-fosfoglicerato
In presenza di arsenato viene prodotto
3-fosfoglicerato saltando il passaggio catalizzato
dalla fosfoglicerato chinasi che produce ATP: la
glicolisi procede ma con una resa energetica
minore!
L’arsenato è un veleno perché può rimpiazzare il
fosfato in diverse reazioni metaboliche.
Bypass del 2,3-BPG nei globuli rossi: ~20% di 1,3-BPG è dirottato verso la
produzione di 2,3-BPG
Questa mutasi negli eritrociti rilascia
il 2,3-BPG dal sito attivo
bisfosfoglicerato
mutasi
1,3-BPG
―OPO32-
2,3-BPG
Se il 2,3-BPG negli eritrociti è in
eccesso interviene la
bisfosfoglicerato fosfatasi
Modula
l’ossigenazione
dell’emoglobina
Rientra nella glicolisi
3-fosfoglicerato
Interconversione
prossima all’equilibrio
Fosfoglicerato
mutasi
3-fosfoglicerato
X2
2-fosfoglicerato
X2
La fosfoglicerato mutasi è fosforilata su una His
del sito attivo: la fosfo-His trasferisce il fosfato sul
C-2 del substrato
Si riforma il
fosfoenzima
Si forma 2,3-BPG
L’His viene rifosforilata col
fosfato proveniente dal C-3
del 2,3-BPG
Disidratazione: un fosfoestere è convertito in un estere enol-fosfato
Elevato potenziale di
trasferimento del gruppo
fosfato
X2
2Mg2+
X2
ENOLASI
2-fosfoglicerato
fosfoenolpiruvato
+
Mg2+, K+
X2
PIRUVATO
CHINASI
PIRUVATO
ATP
X2
PIRUVATO CHINASI = enzima regolato
Inibita allostericamente dall’ATP
e dall’Acetil-CoA (prodotto in grande quantità
dall’ossidazione degli ac. grassi. Viene inibita la glicolisi quando è intensa la
degradazione dei grassi).
Attivata allostericamente dal fruttosio 1,6-bisfosfato (prodotto dall’azione
della PFK-1, in modo che la regolazione della PFK-1 sia coordinata con
quella della piruvato chinasi)
È anche modulata attraverso la fosforilazine/defosforilazione negli epatociti
e nelle cellule intestinali dei mammiferi (processo che è sotto controllo
ormonale)
ΔG’ = -33.5 KJ/mol
Punto di controllo
Reazione irreversebile
ΔG’ = -2.5 KJ/mol
ΔG’ = -22.5 KJ/mol
ΔG’ = -1.3 KJ/mol
ΔG’ = +2.5 KJ/mol
ΔG’ = -3.4 KJ/mol
Punto di controllo
Reazione irreversebile
RESA ENERGETICA:
4 molecole di ATP prodotte - 2
consumate nella 1a fase =
2 ATP prodotte per ogni glucosio
ossidato
ΔG’ = +2.6 KJ/mol
ΔG’ = +1.6 KJ/mol
2 NADH prodotti per ogni glucosio
ossidato
ΔG’ = -6.6 KJ/mol
ΔG’ = -33.4 KJ/mol
ΔG’
= -96.2 KJ/mol
Punto di controllo
Reazione irreversebile
I NADH prodotti durante la glicolisi nel citosol, in condizioni aerobiche (respirazione
mitocondriale attiva), possono trasferire elettroni all’interno del mitocondrio attraverso i
Sistemi Navetta, in questo modo vengono recuperati NAD+ citosolici necessari per la glicolisi.
SISTEMA NAVETTA diidrossiacetone-fosfato/glicerolo 3-fosfato
Il NADH viene ossidato a NAD+ e il
diidrossiacetonefosfato ridotto a glicerolo 3fosfato
Glicerolo 3-fosfato deidrogenasi
mitocondriale (FAD-dipendente)
direttamente al
complesso III
Altri monosaccaridi possono essere assorbiti e utilizzati come fonte
di energia nei mammiferi.
Sono convertiti in intermedi della glicolisi
Fruttosio
Nel muscolo e in altri tessuti viene fosforilato dall’esochinasi ed entra nella glicolisi
come fruttosio 6-P
Glicolisi
(stessa resa energetica
del glucosio)
Nel fegato è fosforilato
dalla fruttochinasi in
fruttosio 1-P
Fruttosio
(stessa resa energetica
del glucosio, ma viene
aggirato il punto di
regolazione della PFK-1)
Gliceraldeide
NADH
Alcol deidrogenasi NAD+
Glicerolo
ATP
ADP
+
Diidrossiacetone
fosfato
Trioso-fosfato isomerasi
Gliceraleide 3-fosfato
Glicolisi
ADP
Gliceraldeide chinasi
ATP
Glicerolo 3-fosfato
Sintesi lipidi
NAD+ NADH
Glicerolo 3-P
Diidrossiacetone
deidrogenasi
fosfato
Trioso-fosfato
isomerasi
Fermentazione lattica o alcolica (metabolismo anaerobio). Quando è attiva, la glicolisi
può continuare a procedere senza che avvenga produzione di ATP mitocondriale, la
fonte di energia della cellula è l’ATP glicolitico.
RIDUZIONE DEL PIRUVATO A LATTATO
Nei mammiferi la produzione di lattato è essenziale negli eritrociti, nei tessuti
glicolitici obbligati – parti del cervello, midollare del rene- e nella cornea. In questi
tipi cellulari non avvengono biosintesi, non avviene la fosforilazione ossidativa
oppure c’è uno scarso apporto di ossigeno.
Lattato deidrogenasi
Piruvato
Disponibile per la
gliceraldeide 3-P
deidrogenasi
L-lattato
LA FERMENTAZIONE LATTICA è UN PROCESSO CHE AVVIENE
INTENSAMENTE NELLE CELLULE MUSCOLARI SOTTO
INTENSO SFORZO.
Ciclo di Cori: è un ciclo di metaboliti che
si verifica tra il muscolo e il fegato
Molti batteri e alcuni eucarioti (lieviti) possono sopravvivere in assenza
di O2 metabolizzando il piruvato ottenuto dalla glicolisi attraverso la
fermentazione alcolica
TPP, Mg2+
Reso disponibile per la
Gliceraldeide 3-fosfato
deidrogenasi
Effetto netto: mantenere il flusso glicolitico e la produzione di ATP
NADH
(prodotto nella glicolisi)
Condizioni
aerobiche
Riossidati nel citosol con la
fermentazione lattica o alcolica
Riossidati attraverso i sistemi navetta >>>
e- trasferiti nella catena di trasporto
mitocondriale
PIRUVATO
Carbossilazione a
ossalacetato
Destini metabolici
Transamminazione ad
alanina
Gluconeogenesi
Transamminazioni
Ciclo di KREBS
Condizioni
anaerobiche
Condizioni
anaerobiche
Condizioni
aerobiche
Acetil-CoA
Sintesi ac.
grassi
Ciclo di KREBS
Ossidazione completa
Fermentazione
lattica o alcolica
