Biochimica

Glicolisi

La glicolisi è la vita metabolica e rappresenta la degradazione del glucosio che porta alla formazione di due molecole di acido piruvico/piruvato, un chetoacido a 3 atomi di carbonio. (Chetoacido: gruppo chetonico e gruppo carbossilico).

Il glucosio circola nel sangue ed è trasportato all’interno del citosol mediante proteine carrier GLUT1 per diffusione facilitata o trasporto passivo. Il glucosio viene trasportato dal sangue all’interno del citosol (in particolare all’interno delle cellule dei vari tessuti a favore di gradiente di concentrazione) mediante un processo di diffusione facilitata mediato da carriers specifici, i trasportatori di glucosio localizzate nelle membrane cellulare.

Degradazione del glucosio

La degradazione del glucosio in piruvato avviene nel citosol attraverso 10 reazioni biochimiche suddivise in 2 fasi:

• La prima fase preparatoria endoergonica
• La seconda fase di aldolasi e di recupero energetico esoergonica

Primo investimento di ATP: Il glucosio viene attivato mediante fosforilazione

Nella prima tappa della glicolisi, il glucosio viene attivato mediante la fosforilazione dell’enzima esochinasi e viene trasformato in glucosio 6-fosfato. La prima reazione è catalizzata dall’enzima esochinasi, un enzima che trasferisce i gruppi fosfato dall’ATP a un accettore nucleofilo. (L’accettore nel caso dell’esochinasi è un esosio, il D-glucosio).

Caratteristica dell’esochinasi

• Enzima ad adattamento indotto: Il legame del glucosio all’esochinasi modifica la conformazione dell’enzima avvicinando i due lobi. Questo movimento avvicina ATP e glucosio eliminando l’acqua dal sito di legame, rendendo così l’ambiente intorno al glucosio apolare per evitare l’idrolisi dell’ATP da parte dell’acqua ma favorendo l’idrolisi dell’ATP da parte del glucosio.
• Enzima a inibizione retroattiva del prodotto: L’esochinasi è inibita dal prodotto della reazione che catalizza (cioè dal glucosio-6-fosfato). Ciò ha una funzione ben precisa dal punto di vista metabolico: impedisce che l'enzima produca substrato per le reazioni successive ad una velocità maggiore di quella che gli enzimi sono in grado di sostenere.

L’esochinasi ha bisogno di un cofattore che è lo ione Mg²⁺ per la sua attività catalitica. Gli ioni Mg²⁺ permettono di andare a neutralizzare le cariche negative dei gruppi fosfati per poter rendere l’atomo di fosforo più accessibile all’attacco nucleofilo dell’OH del C6. Il glucosio ha 2 destini: la via del glucosio o la via del pentoso fosfato.

Isomerizzazione del glucosio 6-fosfato

Nella seconda tappa della glicolisi l’enzima fosfoesosio isomerasi/fosfoglucosio isomerasi catalizza l’isomerizzazione reversibile del glucosio 6-fosfato in fruttosio 6-fosfato. (Da un aldosio a un chetosio). La seconda tappa della prima fase di preparazione è l’isomerizzazione del glucosio 6-fosfato in fruttosio 6-fosfato ad opera dell’enzima fosfoglucosio isomerasi. L’isomerizzazione è un processo di spostamento di un gruppo funzionale dal carbonio 1 al carbonio 2 facendolo passare da un aldeide a un chetone. (Attraverso un intermedio endiolo, si passa dunque da un aldiede a un chetone.)

L’intermedio endiolo si forma perché i residui basici di istidina del sito attivo della fosfoglucosio isomerasi deprotonano.