Processi enzimatici e difetti metabolici nella glicolisi e digestione

Enzima: Esochinasi (richiede Mg2+ per schermare le cariche - dell’ATP). Descrizione: il gruppo OH del C6 viene sostituito col fosfato e questa reazione serve per attivare il glucosio.

Isomerizzazione e regolazione della glicolisi

• Enzima: Fosfoesosio isomerasi. Descrizione: È una reazione reversibile (ΔG ~ 0). È un'isomerizzazione di un aldoso (glucosio) in un chetoso (fruttosio), per rendere disponibile anche l’OH del C1, in modo che può essere fosforilato nella reazione successiva. Descrizione: è irreversibile ed è una tappa regolata, in quanto la PFK-1 è inibita dall’ATP e attivata dall’AMP. Anche qui l’energia deriva dall’idrolisi dell’ATP.

Interconversione e trasferimento di fosfati

Scissione del Fruttosio 1,6-bisfosfato Interconversione dei Triosi Fosfato. Reazione: Diidrossiacetone fosfato → Gliceraldeide 3-fosfato. Enzima: Triosio fosfato isomerasi. Descrizione: solo la Gliceraldeide 3-fosfato può proseguire nella glicolisi, per cui questo enzima "trasforma" il DHAP in una seconda molecola di G3P. Quindi da ora in poi le fasi della glicolisi avvengono parallelamente su ciascuna G3P.

Fasi finali della glicolisi

Dopodiché aggiungiamo un fosfato inorganico (Pi), formando l’1,3-bisfosfoglicerato. Quindi allo stesso tempo abbiamo ottenuto sia un NADH carico di elettroni, sia l’1,3-bisfosfoglicerato che è ricco di energia. Anche in questo caso, nonostante il ΔG > 0, la reazione procede a destra poiché i prodotti sono continuamente sottratti e utilizzati. Inoltre, essendo endoergonica, sfrutta l’energia rilasciata dalla reazione successiva. Trasferimento del Gruppo Fosforico: Enzima: Fosfoglicerato mutasi. Descrizione: l'enzima richiede Mg2+ in modo da riuscire a ‘’maneggiare’’ il fosfato. Non succede altro che spostare il fosfato dalla posizione 3 alla 2, ed è una condizione importante per la fase 9. Enzima: Enolasi. Descrizione: la fase 8 ha creato una condizione ideale per la rimozione di una molecola d'acqua. Dopo la perdita di H2O otteniamo il PEP in forma enolica che è molto più instabile del 2-fosfoglicerato, per cui è molto più “disposto” a cedere il fosfato all’ADP nella fase 10. Trasferimento finale del Fosfato Reazione: Fosfoenolpiruvato + ADP → Piruvato + ATP. Enzima: Piruvato chinasi (richiede K+ e Mg2+). Tutta questa energia proviene dal fatto che quando il PEP perde il fosfato non diventa subito piruvato, ma diventa prima una forma enolica instabile. Dopodiché si trasforma in forma chetonica che è più stabile, liberando energia.

Resa energetica e metabolismo del piruvato

La resa energetica netta della glicolisi è di 2 ATP e 2 NADH. Infatti, si producono 4 ATP, ma 2 sono stati inizialmente consumati (nelle tappe 1 e 3).

I 2 Piruvato che abbiamo ottenuto saranno spremuti maggiormente nei mitocondri col ciclo di Krebs, oppure fare la fermentazione lattica o alcolica.
Ad esempio il lattosio viene idrolizzato in glucosio + galattosio dalla lattasi. Nel duodeno, l’α-amilasi pancreatica continua la digestione producendo maltosio e destrine limite (hanno legami α1→6). Le destrine limite vengono idrolizzate da enzimi specifici chiamati destrinasi limite. Se l’aldolasi è mutata si accumula fruttosio 1-fosfato che sottrae fosfato alla cellula e non può produrre ATP. Un difetto della galattochinasi genera galattosemia lieve con cataratta già da bambini. Invece, un difetto della trasferasi UDP genera galattosemia grave con ritardo mentale e danno epatico.