Biochimica Metabolica, prof. Stefanelli

Anabolismo glucosio

Gluconeogenesi

Gluconeogenesi -> sintesi di glucosio a partire da precursori.

Avviene nel fegato e anche nel rene.

Le reazioni della glicolisi sono reversibili -> tutto ciò che può diventare piruvato può costruire glucosio.

3 tappe della glicolisi non reversibili:

• Piruvato trasformato in -> fosfoenol piruvato -> può procedere a ritroso fino al fruttosio. Piruvato (enzima fosfoenolpiruvato carbossilasi) -> ossalacetato -> (fosfoenolpiruvato carbossocilasi) -> fosfoenol piruvato.
• Fruttosio bis fosfato (enzima fruttosio bisfosfatasi) -> fruttosio fosfato.
• Glucosio fosfato (enzima glucosio fosfatasi) -> glucosio.

La glucosio fosfatasi è presente solo nel fegato.

Ciclo di Cori -> ricicla 1/3 del lattato consumato.

Gli amminoacidi possono diventare molto bene glucosio, eccetto leucina e lisina.

Gli acidi grassi non possono diventare glucosio, tranne quelli con C dispari -> possono diventare succinil-coA, intermedio ciclo di Krebs.

Perché ho bisogno di glucosio?

La gluconeogenesi è stimolata da glucagone e cortisolo.

Digiuno

Quando cala il glucosio nel sangue si libera il cortisolo -> libera amminoacidi dalle proteine del muscolo -> amminoacidi convertiti in glucosio -> cala massa muscolare.

Attività fisiche prolungate

Hanno effetto catabolico sul muscolo -> libera amminoacidi dal muscolo -> massa muscolare.

Metabolismo

Metabolismo = insieme reazioni chimiche con le quali la cellula può svolgere le funzioni vitali.

• Catabolismo (molecole complesse scisse in semplici). Si libera energia (ossidazione). L’energia viene conservata sotto forma di ATP o NAD/FAD.
• Anabolismo (molecole semplici unite in complesse). Si richiede energia sotto forma di ATP (riduzione).

Vie cataboliche

• Glucosio -> glicogenolisi, glicolisi.
• Lipidi -> lipolisi, B-ossidazione.
• Proteine -> proteolisi, catabolismo aminoacidi.

Vie anaboliche

• Glucosio -> glicogeno sintesi, gluconeogenesi.
• Lipidi -> lipogenesi.
• Proteine -> sintesi proteica, sintesi amminoacidi.

Il metabolismo è regolato dalla carica energetica (da 0 a 1 -> rapporto tra ATP e AMP).

Carica energetica bassa -> induce la liberazione di energia (catabolismo).

Carica energetica alta -> inibisce il catabolismo, costruzione (anabolismo).

ATP e ADP -> modulatori allosterici che attivano e inibiscono gli enzimi per il metabolismo.

Ogni reazione richiede enzimi.

Es:

• Inizio esercizio fisico -> richiesta energia -> catabolismo.
• Riposo sul divano -> abbondanza nutrienti -> anabolismo.

Nel muscolo l’enzima importante è la miocinasi (movimento dei fosfati). ADP+ADP AMP+ATP.

Durante l’attività la reazione sarà verso DX, durante il riposo verso SX. Il rapporto AMP/ADP è circa 0.03 (un po’ di energia serve sempre per le cellule).

Come regoliamo gli enzimi?

Regolazione covalente

• Proteine chinasi -> attivano la fosforilazione (attaccano fosfati).
• Proteine fosfatasi -> attivano la defosforilazione (staccano fosfati).

Regolazione allosterica

Enzimi allosterici.

Es: Fosfofruttochinasi-1 (attivato a bassa carica energetica, disattivato ad alta carica energetica).

Può essere fosforilato da una proteina chinasi per essere ancora più attivo.

• Attivatori -> fruttosio, ADP, AMP.
• Inibitori -> ATP, citrato.

Ormoni

Ormoni (trasportati dal sangue) -> sono mediatori chimici -> cellula produce ormone -> cellula bersaglio.

• Ormoni proteici (glucagone, insulina, GH).
• Ormoni derivati da amminoacidi (ormoni tiroidei, catecolammine -> adrenalina, noradrenalina).
• Ormoni lipidici (steroidi, retinoidi, eicosanoidi).

Gli ormoni sono presenti in bassa concentrazione e si legano a recettori specifici (intracellulare, extracellulare) per ogni ligando.

Fegato

Il fegato è una ghiandola esocrina che produce la bile, mandata all’intestino per la digestione. Funge da filtro e immagazzina il glucosio in forma di glicogeno -> regola quindi la glicemia. Nel momento del bisogno rilascia il glicogeno che viene poi demolito in glucosio e poi energia.

Importante anche nel metabolismo lipidico per la digestione e assorbimento dei lipidi.

Le catecolammine sono prodotte dai surreni e sono adrenalina e noradrenalina.

L’adrenalina prepara l’uomo all’attività fisica, facendo aumentare la disposizione di glucosio a fini energetici -> viene prodotto ATP nel muscolo. Inoltre inibisce la produzione di insulina (anabolismo) nel pancreas.

L’insulina stimola l’entrata di glucosio, la formazione di trigliceridi e acidi grassi e stimola la sintesi proteica. Inibisce la gluconeogenesi e la lipolisi.

Il glucagone è una proteina a 29 amn. -> attivato quando c’è poco glucosio -> rilascia glucosio attivando il cAMP. Nel fegato attiva la gluconeogenesi e la glicogenolisi e nel tessuto adiposo la lipolisi (libera acidi grassi) -> aumenta la disponibilità di nutrienti per l’attività.

L’insulina è una proteina (si oppone al glucagone). È un ormone anabolico che stimola la costruzione. È rilasciata dopo i pasti in caso di abbondanza di zuccheri (iperglicemia). Il principale bersaglio è il muscolo.

Per far aumentare il glucosio nelle cellule si posiziona vicino al GLUT-4 (trasportatore passivo) per farlo entrare (fa da ponte). Una volta dentro si forma il glicogeno (riserva). In mancanza di insulina insorge il diabete (poca insulina -> non si immagazzina glucosio -> tutto nel sangue -> troppo zucchero).

GH (proteina 190 amn.) -> ormone della crescita. Ormone anabolico (favorisce la costruzione, la crescita). Nell’adulto non è più anabolico ma favorisce il metabolismo. Produce l’IGF1 (anabolico).

Le fibrocellule muscolari producono l’IGF1 in modo paracrino (cellula produce ormone per le cellule attorno), autocrino (produce ormone per se stessa), endocrino (secreto dentro).

Per il muscolo l’IGF1 è utile per la guarigione in quanto costruisce nuove fibrocellule.

La miostatina si oppone all’IGF1 (contrasta l’anabolismo -> deprime la crescita delle fibre muscolari).

Cala se faccio attività fisica (il muscolo cresce) mentre aumenta se sono per esempio ingessato nel letto (il muscolo diminuisce). Viene prodotta e rilasciata dal muscolo.

NB: con il calo della miostatina aumenta la massa ma non aumenta il cuore. Aumento massa -> più sangue -> il cuore non ci sta dietro -> infarto.

Adipochine

Adipochine (leptina, adiponectina, visfatina, resistina) -> regolano la massa dell’organismo e il metabolismo.

Leptina (167 amn.) -> prodotta dal tessuto adiposo -> dice che le riserve di lipidi sono sufficienti -> inibisce l’appetito mandando segnali all’ipotalamo per avere meno fame.

Abbondanza di leptina nel ciccione, di meno nel magro.

Adiponectina (224 amn.) -> prodotta dal t. adiposo -> rilasciata nel sangue.

Lavora nel muscolo -> fa entrare glucosio nel muscolo, ossida grassi -> contrasta il diabete e obesità.

+ Grasso -> - adiponectina.

- Grasso -> + adiponectina.

Ormoni tiroidei

Lo iodio è introdotto con la dieta sotto forma di ione ioduro. Ormoni tiroidei importanti per metabolismo e sviluppo.

• Ipertiroidismo -> perdita di peso, iperattività.
• Ipotiroidismo -> aumento di peso, stanchezza.

Ormoni steroidei

Ormoni steroidei (costruiti dai surreni) -> derivano tutti dal colesterolo che diviene progesterone.

• Mineralcorticoidi (es. aldosterone -> regola il riassorbimento di minerali nei reni).
• Glucocorticoidi (es. cortisolo -> metabolismo carboidrati e proteine -> catabolico (diminuzione massa muscolare)).
• Ormoni sessuali (influenzano caratteri sessuali secondari) -> androgeni.

Androgeni

Testosterone (testicoli, ovaie) -> viene sintetizzato a partire dal colesterolo divenuto poi progesterone. È più abbondante nell’uomo e meno nella femmina -> nella femmina viene trasformato in estrogeno.

Il testosterone aumenta durante l’attività fisica -> aumenta la massa muscolare -> per questo l’uomo è più grosso della donna.

Metabolismo glucosio

Glucosio -> importantissima fonte di energia. Valore medio 60-70g/ml.

Glicogeno -> polimero ramificato di glucosio -> riserva di zuccheri nel fegato. Dura poche ore a digiuno nel fegato. Se durante un esercizio cala subito è sintomo di fatica. Averne molto è importante per condizioni aerobiche e anaerobiche.

Poiché il glucosio ci deve sempre essere nel fegato avviene la gluconeogenesi. Per entrare nelle cellule si usano i trasportatori GLUT (GLUT-4 per il muscolo -> attivato durante l’attività fisica (aumenta anche l’adrenalina) e dall’insulina. Il glucosio