la glicolisi

Utilizzo del glucosio: la glicolisi
GLUCOSIO
Sistema rapido, reversibile,
avviene anche in assenza di
GLICOLISI
ossigeno. Produce poca energia
PIRUVATO
OSSIDAZIONE
LATTATO
Fermentazione
ACETATO
CICLO DI KREBS E
OSSIDAZIONI
MITOCONDRIALI
Sistema lento, irreversibile,
Richiede la presenza di
ossigeno. Produce molta energia
ANIDRIDE CARBONICA ED ACQUA
Utilizzo
del
glucosio:
la glicolisi
La
glicolisi
Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2Pi Æ
Æ2 Piruvato + 2 NADH + 2 ATP +
+ 2 H+ +2 H2O
La glicolisi:
1a fase
Vengono
consumate due
molecole di
ATP/molecola
di glucosio
La glicolisi: 2a fase
La glicolisi: 3a fase
Il recupero di NAD+ (anaerobiosi)
Resa energetica della glicolisi anaerobia
Consumo di ATP
Produzione di ATP
Glucosio Æ glucosio-6-P
1,3 bis-fosfoglicerato Æ
fosfoglicerato (+1 ATP x2)
Fruttosio-6-P Æ fruttosio 1,6 P Fosfoenolpiruvato Æ piruvato
(+1 ATP x2)
Resa netta: 2 ATP (+ 2 NADH)
GLICOLISI AEROBIA
ATP/MOLI di D-GLUCOSIO
1. Fosforilazione del D-glucosio
-1
2. Fosforilazione del D-fruttosio 6-P
-1
3. 1,3-diP-glicerato 3-P-glicerato * 2
+2
4. Fosfoenolpiruvato piruvato * 2
+2
5. NADH + H+ FADH2 * 2
+4
ovvero
NADH + H+ NAD+ * 2
+6
Totale
+6 o +8
GLUCOSIO
ADP + Pi
2 PIRUVATO
ATP
∆G = -502 KJ/mole
∆G = 51,6 KJ/mole
RESA ENERGETICA : 1) Glicolisi anaerobia 2x51,6 = 103,2 kj/mole
2) Glicolisi aerobia
8x51,6 = 412,8 kj/mole
Sequenza di reazioni
Molecole di ATP /
molecola di glucosio
Glicolisi: da glucosio a piruvato (nel citosol)
-1
Fosforilazione del glucosio
-1
Fosforílazione del fruttoso 6-fosfato
Defosforilazione di 2 molecole di 1,3-BPG
+2
Defosforilazione di 2 molecole di fosfoenolpiruvato
+2
2 NADH si formano nell'ossidazione di 2 molecole di gliceraldeide 3-fosfato
Conversione del piruvato in acetil CoA (nei mitocondrí)
Si formano 2 NADH
Ciclo dell'acido citrico (nei mitocondrí)
Si formano 2 molecole di GTP da due molecole di succinil-CoA
Si formano 6 NADH nell'ossidazione di 2 molecole di isocitrato, a-chetoglutarato e malato
Si formano 2 FADH2 nell'ossidazione di 2 molecole di succinato
Fosforilazione ossidativa (nei mitocondri)
2 NADH formati nella glicolisi; ognuno rende 2ATP
(assumendo che operi il sistema navetta dei glicerolo fosfato) + 4//6
2 NADH formati nella decarbossilazione ossidativa del piruvato;
+6
ognuno rende 3ATP
2 FADH2 formati nel ciclo dell'acido citrico;
+4
ognuno rende 2 ATP
6 NADH formati nel ciclo dell'acido citrico;
+18
ognuno rende 3 ATP
RESA COMPLESSIVA
36 // 38
GLUCOSIO Æ2 Acetil-CoA Æ 4 CO2
Energia totale glucosio = 2840 KJ/mole
ADP + Pi ÆATP ∆G = 51,6 KJ/mole
RESA ENERGETICA Glicolisi + Krebs
36/38 x 51,6 = 1857.6/1960.8 kj/mole
(Rendimento = 70%)
La gluconeogenesi
• Indica i meccanismi e le vie responsabili della conversione
di composti non glucidici in glucosio o glicogeno.
• Importante per il mantenimento della glicemia
• Principali substrati: aminoacidi glucogenetici, lattato, glicerolo,
propionato.
• Fegato e rene
• Non è la glicolisi percorsa in senso inverso
Variazioni di energia libera delle reazioni della
glicolisi (calcolate da stime di concentrazioni di substrati)
ENZIMA
∆G (kJmol-1)
ESOCHINASI
-33.5
FOSFOGLUCOISOMERASI
-2.5
FOSFOFRUTTOCHINASI
-22.2
ALDOLASI
-1.3
TRIOSO FOSFATO ISOMERASI
+2.5
GLICERALDEIDE-3P DEIDROGENASI
-1.7
FOSFOGLICERATO CHINASI
-1.8
FOSFOGLICERATO MUTASI
0.8
ENOLASI
-3.3
PIRUVATO CHINASI
-16.7
Glicolisi
e
Gluconeogenesi
Reazioni
irreversibili
della
glicolisi
La gluconeogenesi
Enzimi necessari per la gluconeogenesi:
• Piruvato carbossilasi
(piruvato Æ ossalacetato)
• Fosfoenolpiruvato carbossichinasi
(ossalacetatoÆ fosfoenolpiruvato)
• Fruttosio 1,6 bifosfatasi
(fruttosio 1,6P Æ fruttosio 6P)
• Glucosio 6 fosfatasi
(glucosio 6P Æ glucosio)
Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi
• Regolate reciprocamente in modo opposto
• Diversa disponibilità di substrati Æ modifiche secrezione
Ormonale Æ cambiamento attività enzimatica tramite:
1) Regolazione allosterica
2) Modificazioni covalenti (fosforilazione)
3) Sintesi/degradazione
• Enzimi chiave glicolisi
Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi
FRUTTOSIO-6-P ÅÆ FRUTTOSIO-1,6-P
regolazione allosterica
F-2,6-BP
inibitori in rosso, attivatori in nero
Regolazione allosterica della
Fosfofruttochinasi
V
(PFK-1)
Bassa [ATP]
Alta [ATP]
[F-6-P]
Fruttosio 2,6 biP e PFK-2
• Fruttosio-2,6-P è un potente attivatore di PFK-1 (glicolisi)
e inibitore della Frt-1,6-biFosfatasi (gluconeogenesi) !!
• Frt-6-P Å Æ Frt-2,6-P mediata da PFK-2
• PFK-2 contiene sia attività chinasica (fosforilazione) sia
attività fosfatasica (defosforilazione)
PFK-2 defosforilato
Frt-6-P
Frt-2,6-P
PFK-2 fosforilato
• La fosforilazione di PFK-2 e stimolata dal glucagone
(via cAMP)
Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi
Fosfoenolpiruvato Å Æ Piruvato
regolazione allosterica
inibitori in rosso, attivatori in nero
Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi
Fosfoenolpiruvato Å Æ Piruvato
regolazione tramite fosforilazione (tipico della
Isoforma L del fegato; M nel cervello)
PIRUVATO CHINASI FOSFORILATA
H2O
GLICEMIA BASSA Æ
Æ GLUCAGONE Æ [cAMP]
ADP
ATP
Pi
PIRUVATO CHINASI DEFOSFORILATA
Fosfoenolpiruvato Æ
Piruvato
Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi
GLUCOSIO ÅÆ GLUCOSIO-6-P
ESOCHINASI è inibita da elevata [GLUCOSIO-6-P]
GLUCOCHINASI NEL FEGATO
GLUCOSIO-6-FOSFATASI : solo nel fegato (e rene)
Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi
Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi
Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi
REGOLAZIONE GENICA