Metabolismo del glucosio

Metabolismo del glucosio

Il glucosio può seguire diverse vie metaboliche:

• Essere convertito in piruvato attraverso la glicolisi.
• Subire un'ossidazione completa a CO₂ e acqua.

In assenza di ossigeno, si verifica la fermentazione lattica, con conseguente produzione di lattato. In presenza di ossigeno, il piruvato entra nel mitocondrio, si converte in CoA e entra nel ciclo di Krebs. Un aumento dei livelli di glucosio nel sangue può portare alla formazione di depositi, poiché il glucosio viene immagazzinato sotto forma di glicogeno negli esseri umani, mentre nelle piante assume la forma di amido. Il glucosio può anche essere impiegato per la sintesi di polisaccaridi strutturali, costituenti della matrice cellulare.

In alternativa, può subire un'ossidazione attraverso la via del pentosio fosfato, con l'obiettivo di produrre NADPH nella prima fase o ribosio-5-fosfato. Le vie cataboliche coinvolgono l'ossidazione di NAD, mentre le vie biosintetiche che coinvolgono la riduzione dei substrati utilizzano NADPH, come avviene nella via del pentosio fosfato.

La via del pentosio fosfato

• Processo metabolico citosolico che sfrutta il glucosio per la produzione di ribosio 5-fosfato.
• Genera equivalenti riducenti sotto forma di NADPH, rappresentando la via attraverso cui i pentosi introdotti con la dieta entrano nel metabolismo.

Inizialmente, il glucosio viene fosforilato a glucosio 6-fosfato tramite l'enzima esochinasi, una reazione simile a quella della glicolisi. Successivamente, può seguire la via glicolitica o la via del pentosio fosfato. Il ribosio 5-fosfato prodotto è impiegato per la sintesi di RNA, DNA, ATP, NAD⁺, NADP⁺, FAD, FMN e Coenzima A.

Allo stesso tempo, il NADPH ridotto è utilizzato nella biosintesi di acidi grassi, colesterolo, neurotrasmettitori e nucleotidi, nonché nella detossificazione mediante la riduzione del glutatione ossidato. Le vie biosintetiche sono processi riduttivi, in cui il substrato viene ossidato mentre il coenzima viene ridotto. Pertanto, il coenzima deve essere disponibile in forma ridotta, fornito principalmente sotto forma di NADPH. Questo processo, che si svolge nel citosol, è diviso in due fasi principali:

• Fase ossidativa (generazione di NADPH): Il glucosio-6 fosfato si converte in ribulosio 5-fosfato, generando NADPH.
• Fase non-ossidativa (interconversione degli zuccheri): Il ribosio 5-fosfato ha due possibili destini, trasformandosi in ribosio 5-fosfato o xinulosio 5-fosfato, appartenendo questa fase alla categoria non ossidativa.
• Nella terza fase avvengono le interconversioni degli zuccheri, coinvolgendo reazioni di scissione e formazione di legami.

Fase ossidativa: produce NADPH

La glucosio 6-fosfato deidrogenasi è l'enzima chiave in un processo metabolico citosolico che utilizza il glucosio per produrre ribosio 5-fosfato, coinvolgendo il coenzima NADP⁺ che viene ossidato a NADPH mediante il trasferimento di uno ione idruro (OH) dal C1. Questa reazione provoca l'ossidazione del C1 del glucosio 6-fosfato con la formazione di un legame estere intramolecolare, convertendo il glucosio 6-fosfato in 6-fosfogluconolattone, un estere intramolecolare. L'enzima è sensibile a un eccesso di NADPH, che inibisce la glucosio 6-fosfato deidrogenasi attraverso un meccanismo di inibizione a feedback.