Biochimica generale

GLICOLISI

Il glucosio fa parte della matrice extracellulare, è la base per la sintesi di polimeri strutturali. Può essere anche immagazzinato nelle cellule del fegato e nel muscolo sotto forma di glicogeno negli animali e amido nelle piante. L'amilasi è un enzima nella saliva che scinde i legami alfa1-4 permettono all'acqua di entrare dei glucidi → nei legami acetalici. Nell'intestino tenue agiscono le alfa-amilasi che provengono dal pancreas e intervengono (dell'amilopectina) permettono la vera e propria digestione dei glucidi. Per i legami alfa1-6 degli enzimi diversi (se ci sono più di 4 residui), la glucosidasi scinde in residui più piccoli e poi continua a intervenire l'amilasi. Alla fine, ottengo le singole molecole di glucosio. Il glucosio non passa liberamente la membrana, servono delle proteine di membrana che lo riconoscano e lo facciano passare → ciò avviene a livello dei villi intestinali. L'intestino

è l’unico tessuto dove il glucosio passa anche per trasporto attivo (nel resto passa solo secondo gradiente→ trasporto facilitato). Dopo essere arrivato nel sangue passa tutte le membrane secondo gradiente, nessun tessuto prevale. Dentro la cellula il glucosio viene fosforilato→così lo levano dall’equilibrio e può entrare altro secondo gradiente.glucosio-6-fosfato, In questo modo tutti i tessuti possono usufruirne. L’enzima che permette la fosforilazione è l’esochinasi. L’esochinasi ha una Km nell’ordine del micromolare, il fegato oltre all’esochinasi ha un altro enzima, glucochinasi (Km nell’ordine entra in gioco quando c’è tanto glucosio→del millimolare), solo a questo livello (il secondo è meno affine, deve essere nell’ordine del millimolare). Per questo motivo ne va di più nel fegato di glucosio, quando c’è meno glucosio la glucochinasi non si attiva.

più e il fegato arriva allo stesso livello degli altri tessuti (non lo accumula quando ce n’è tanto). Sottrae glucosio agli altri tessuti. Il fegato può anche biosintetizzare glucosio così da non farlo mai mancare. Glucosio + ATP→ glucosio-6-fosfato + ADP. Saccarasi, maltasi… Sulla superficie dei villi intestinali ci sono enzimi specifici per scindere i disaccaridi → Il monosaccaride è riconosciuto da una proteina di trasporto ed entrerà nel circolo sanguigno. Il glucosio nella cellula può seguire diverse vie → Es. può essere trasformato in amido nella cellula vegetale oppure in glicogeno nelle cellule muscolari o del fegato (solo cellule che esprimono gli enzimi necessari a quella via metabolica), formano la matrice extracellulare, fanno la glicolisi (anche le cellule anaerobiche, trasformazione in piruvato), trasformazione in ribosio 5-fosfato. La prima reazione della glicolisi è glucosio + ATP→ siil glucosio 6-l'enzima che interviene è l'esochinasi.fosfato (e ADP), La secondareazione è una isomerizzazione in cui interviene l'isomerasi e si forma ilun'altra fosforilazione→fruttosio 6-fosfato. La terza reazione è ottengo ilgrazie all'enzimafruttosio 1,6-difosfato fosfofrutto-chinasi-1.Successivamente si ha la scissione della catena e si formano dueprodotti da 3 carboni ciascuno (reazione inversa alla condensazionealdolica), l'enzima che interviene è l'aldolasi. Ottengo come prodotti lagliceraldeide 3-fosfato e il diidrossiacetone fosfato (fino a qui era la faseun'altrapreparatoria della glicolisi). La quinta reazione èil diidrossiacetone fosfato grazie all'intervento delisomerizzazione→triosio fosfato isomerasi, si trasforma in gliceraldeide 3-fosfato (ora hol'ossidoriduzione addue molecole così). La sesta reazione prevedeopera della gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi,

è coinvolto anche il coenzima NAD+ che si riduce a NADH e la gliceraldeide si ossida a 1,3-bifosfoglicerato→ del fosfato inorganico (H3PO4) presente nella cellulaha energia sufficiente per legarsi al gruppo OH, per questo si forma ungruppo anidridico tra l’OH dell’acido corrispondente all’aldeide e il gruppo fosfato (si sviluppa dell’energiaabbastanza grande da permettere la fosforilazione a livello del substrato) (questa reazione avviene duevolte perché parto da due molecole di gliceraldeide 3-fosfato). La settima reazione è defosforilazione delil gruppo fosfato viene ceduto all’ADP che diventa ATP (sfrutta l’energia della redox delcomposto→ (anche questa avviene due volte), interviene l’enzimapassaggio precedente) e mi rimane il 3-fosfoglicerato L’ottava reazione è unfosfoglicerato chinasi (si chiama così come se andassi in senso inverso).riarrangiamento (il fosfato si sposta dalla posizione

3 alla posizione 2), si forma il 2-fosfoglicerato ad opera della fosfoglicerato mutasi. La nona reazione è la formazione del doppio legame in posizione 2 (carboni 2 e 3) con perdita di acqua per opera della enolasi (forma enolica del composto che se fosse liberato darebbe L'ultima reazione è un'altra defosforilazione, la forma chetonica) (avviene due volte). Si libera il legame interviene l'enzima estereo con formazione di ATP (avviene due volte) e si forma il piruvato, piruvato chinasi. Alla fine, ottengo al netto due molecole di ATP (ne ho consumate due e prodotte 4). È una via è servita per l'evoluzione degli organismi. Comune a tutte le cellule, i coenzimi si devono riossidare per permettere di avere ancora prodotti ossidati da ridurre → la riossidazione avviene in maniera diversa a seconda dell'organismo di cui si parla. Alcuni organismi che producono vino e birra usano un metodo particolare → il piruvato si trasforma in

etanolo (e ottengonuovamente NAD+, si ha decarbossilazione e riduzione del gruppo carbonilico ad alcolico→ questo siriduce, si riduce il C2, e il NADH si ossida (costituito dalla nicotinammide che deriva dal triptofano, laniacina è una vitamina la cui carenza porta a pellegra), enzima che interviene alcol-deidrogenasi, intervieneanche un altro enzima→ la tiamina pirofosfato che ha bisogno della tiamina, che è la vitamina B1. Lacarenza porta a disturbi cardiaci) (processo di fermentazione alcolica del lievito, per i liquori uso unprocesso di distillazione), un altro tipo particolare è quello del muscolo che trasforma il piruvato in acidolattico (enzima che interviene→ lattico deidrogenasi, il coenzima è sempre NADH) (questi avvengono incondizioni di ipossia o anaerobiche). Il piruvato segue molte vie metaboliche (es. ciclo di Krebs oformazione aa). La riossidazione diretta del NADH avviene nelle cellule muscolari bianche che nonsfruttano

l'ossigeno. Quando c'è poco ossigeno, ad esempio durante un'attività fisica intensa, il piruvato prodotto nella glicolisi viene convertito in acido lattico e il NADH viene ossidato a NAD+ (l'ossidazione del NADH è lo scopo della reazione, la formazione di lattato è una conseguenza secondaria). L'acido lattico viene rilasciato nel circolo sanguigno, acidifica l'ambiente e causa i dolori tipici. È anche tossico, quindi è importante limitare la presenza di acido lattico (per questo si fanno pause per respirare). Nelle cellule aerobiche, il NADH raggiunge il mitocondrio e viene ossidato a NAD+ grazie al complesso-1 della catena di trasporto degli elettroni, che si trova nella membrana interna del mitocondrio. Il complesso-1 si riduce durante questo processo. Per riossidare il complesso-1, interviene il complesso-3. A sua volta, per riossidare il complesso-3, interviene il complesso-4. E per riossidare il complesso-4, entra in gioco l'ossigeno.l'idrolisi dell'amido in zuccheri più semplici come il maltosio. La glicolisi è il processo di degradazione del glucosio in due molecole di piruvato, con produzione di energia sotto forma di ATP e NADH. Il piruvato può poi essere convertito in acetil CoA e entrare nel ciclo di Krebs, dove avviene la produzione di CO2, NADH e FADH2. Questi ultimi due composti sono fondamentali per la produzione di energia nella catena respiratoria. La respirazione cellulare è quindi un processo essenziale per la produzione di energia nelle cellule.

La digestione. Il cervello non utilizza lipidi, quindi sono importanti i glucidi. Se non assumo glucosio con la dieta, posso ottenerlo dal glicogeno accumulato nel fegato o nel muscolo. Nel muscolo, il glicogeno fornisce glucosio tramite la fosforilasi quando manca ATP, che serve per lo scorrimento delle fibre muscolari (contrazione e rilascio muscolare). Nel fegato, il glucosio che si forma sarà defosforilato e uscirà dal fegato, andando nel sangue per alzare la concentrazione del glucosio nel sangue. La scissione della catena del glicogeno avviene grazie alla fosforilasi, che rompe il legame alfa1-4 all'estremità non riducente, introducendo acqua. L'estremità riducente reagisce con un gruppo fosfato, formando così il glucosio 6-fosfato. Il fegato è l'unico organo capace di defosforilare il glucosio grazie alla glucosio 6-fosfatofosfatasi.

dopo entra nell'equilibrio del glucosio e andrà dove c'è meno. Andrà ad influenzare l'aglicemia del sangue → deve rimanere costante il tasso glicemico per questo il fegato è in grado di scindere. L'abbassamento della glicemia è indicato dal glucagone → il glicogeno. si attiva tutta la sequenza di reazioni. GLUCONEOGENESI Se stiamo tanto a digiuno senza mangiare (più di 3 ore) esauriamo le riserve di glicogeno nel fegato → viene sintetizzato glucosio ex novo → gluconeogenesi. La via biosintetica è l'inverso della glicolisi (avviene solo nel fegato). (non avvengono mai insieme, dipende da quali enzimi sono presenti) tranne per tre passaggi (4 enzimi diversi → solo se vengono espressi si fa la gluconeogenesi, sistema di controllo insieme alla mancanza di substrati). Parte dal piruvato (che deriva dagli aa che perdono NH2, es. Ala → si consumano aa, anche quelli del cuore) che grazie alla piruvato.cabossilasi viene trasformato in ossalacetato (è stato attaccato un gruppo COOH, si forma un acido dicarbossilico) (si