Biochimica - parte 2

SINTESI DEL GLICOGENO

La sintesi del glicogeno è attiva quando c'è abbondanza di glucosio che quindi viene conservato per un utilizzo successivo. La sintesi del glicogeno come fonte di riserva è vantaggiosa perché il glicogeno non fa aumentare la pressione osmotica, quindi la stessa quantità di glucosio può essere conservata in una forma che non fa aumentare la pressione osmotica. La sintesi del glicogeno parte dal glucosio-6-fosfato. In abbondanza di glucosio, questo viene convertito in glucosio-6-fosfato e poi a seconda dell'organo in cui ci si trova: - in parte viene utilizzato per produrre ATP - in parte, se è in eccesso, la via glicolitica viene inibita, il glucosio-6-fosfato si accumula che viene diretto verso la sintesi di glicogeno: - Via dei pentoso fosfati - Il glucosio-6-fosfato viene convertito in glucosio-1-fosfato da una mutasi: il fosfato viene trasferito dal C6 al C1 perché a livello del C1 si deve formare.

Il legame glicosidico, quindi, questo trasferimento del gruppo fosfato ha lo scopo di preparare la molecola di glucosio per le reazioni successive.

La seconda reazione è la formazione del glucosio UDP, cioè l'UDP viene legato al C1 con liberazione del pirofosfato. L'UDP-glucosio è l'intermedio chiave della sintesi di glicogeno, è una forma attivata dello zucchero, significa che lo zucchero è stato attivato per formare un legame glicosidico (questo vale in generale per qualsiasi zucchero UDP). La attivazione è la formazione di un legame fosfoesterico con un UDP (o con un altro nucleotide).

Il glucosio attivato può formare il legame glicosidico andando ad allungare una catena di glicogeno già formata. L'aggiunta avviene dall'estremità non riducente. Come molte reazioni di polimerizzazione in biologia, anche la sintesi di glicogeno non può avvenire ex novo, l'enzima polimerizzante non può

partire da solo, il primer è laglicogenina. La glicogenina è una proteina che funge da primer per iniziare la polimerizzazione. Le prime unità di glucosio vengono aggiunte direttamente sulla glicogenina, questa reazione di formazione del legame glicosidico tra la proteina e le unità di glucosio è catalizzata dalla glicogenina stessa, che ha attività enzimatica. La glicogenina inizialmente catalizza l'aggiunta di unità di glucosio a se stessa, in seguito entra in gioco la glicogeno sintasi che allunga la catena polisaccaridica. Questo vuol dire che le molecole di glicogeno hanno al loro interno uno stampo proteico di glicogenina. La glicogeno sintasi fa crescere linearmente la catena polisaccaridica perché catalizza la formazione dei legami α-(1,4) ma non può catalizzare la formazione dei legami α-(1,6), di conseguenza le ramificazioni devono essere. Proprietà di Maestri Giada © 2022 è vietata la

La redistribuzione e la pubblicazione non autorizzata espressamente dall'autrice.

Introdotte da un altro enzima, l'enzima ramificante. L'enzima ramificante taglia la parte terminale della catena e la attacca a livello del C6 di una delle unità della catena lineare, questo genera la ramificazione.

Nel glicogeno queste ramificazioni sono molto frequenti: circa ogni 10 unità di glucosio viene inserita una ramificazione, mentre nell'amido sono meno frequenti.

Reazione 1: conversione del glucosio-6-fosfato a glucosio-1-fosfato (mutasi)

La prima reazione è la conversione del glucosio-6-fosfato a glucosio-1-fosfato, ed è catalizzata da una mutasi, che trasferisce il fosfato dalla posizione 6 alla posizione 1.

Questi enzimi sono prefosforilati, hanno un gruppo fosfato legato generalmente a una serina del sito attivo, quindi quando arriva il substrato questo trova già un fosfato. Entra il substrato, trova l'enzima fosforilato, il

gruppofosfato viene trasferito sul gruppo accettore e il fosfato del substrato viene utilizzato per rifosforilare l'enzima. Quindi non c'è una defosforilazione netta dell'enzima: un gruppo P viene donato e uno viene preso, quindi mantiene il suo stato di fosforilazione.

Reazione 2: attivazione del glucosio-1-fosfato a UDP-glucosio

Una volta formato il glucosio 1-fosfato questo può reagire con l'UTP per dare UDP-glucosio (glucosio con un UDP in posizione 1). Siccome lo zucchero era già fosforilato, il gruppo fosfato in posizione 1 attacca l'UDP sul fosfato alfa per generare il legame fosfoanidridico. Si libera pirofosfato che viene dai fosfati beta e gamma dell'UTP.

Si generano due molecole importanti:

• UDP-glucosio: glucosio attivato per formare il legame glicosidico, perché l'UDP è un buon gruppo uscente e questo rende il C1 più suscettibile alla formazione del legame glicosidico
• Pirofosfato:

quando viene prodotto in una reazione contribuisce a tirare la reazione verso i prodotti perché può essere idrolizzato dall'enzima pirofosfatasi e questa reazione di idrolisi ha un ΔG di 19 kJ/mol. La reazione di formazione dell'UDP-glucosio ha un ΔG0 vicino allo zero, quindi non è particolarmente spostata verso la formazione dei prodotti, ma il fatto che venga associata a questa reazione piuttosto esoergonica fa sì che la reazione complessiva venga spostata verso la formazione del prodotto. Quindi si è formato UDP-glucosio e a questo punto la glicogeno sintasi utilizza questo glucosio attivato per accrescere una catena di glicogeno.

Proprietà di Maestri Giada © 2022. È vietata la redistribuzione e la pubblicazione non autorizzata espressamente dall'autrice.

Reazione 3: polimerizzazione del glucosio. Si ha formazione del legame glicosidico tra UDP-glucosio e l'estremità non riducente di una catena in accrescimento.

con fuoriuscita dell'UDP che è un buon gruppo uscente. La reazione è termodinamicamente favorita.

La sintesi della catena laterale va avanti finché allungandosi può essere riconosciuta dall'enzima ramificante, quindi queste catene lineari non si allungano all'infinito linearmente perché ad un certo punto arriva l'enzima ramificante e l'azione della glicogeno sintasi continua a livello di più estremità. La presenza di tante ramificazioni fa sì che si possa contemporaneamente accrescere la molecola di glicogeno in più punti, così come quando viene degradata, potrà essere degradata su più punti.

L'enzima ramificante ha 2 attività:

• Idrolitica, di rottura del legame glicosidico
• Formazione del legame (1,6)

Proprietà di Maestri Giada © 2022 è vietata la redistribuzione e la pubblicazione non autorizzata espressamente dall'autrice.

LA DIGESTIONE DEL

GLICOGENO E DELL'AMIDO Il glicogeno si pensava fosse presente solo in muscoli e fegato. Questi due organi ne contengono in grande quantità, ma piccole quantità di glicogeno sono presenti in molti altri tessuti, dove viene utilizzato per mantenere il metabolismo del tessuto. Il glicogeno di fegato e muscoli ha due ruoli metabolici completamente diversi: - Il glicogeno epatico serve per mantenere stabile la glicemia. Il fegato è un organo altruista, la mobilizzazione del glucosio dalle riserve di glicogeno epatiche, porta alla produzione di glucosio 1-fosfato che diventa glucosio-6-fosfato e poi il fegato ha la fosfatasi che defosforila la molecola e fa si che il glucosio possa essere messo in circolo. - Nel muscolo questa fosfatasi non c'è, quindi quando si mobilizzano le riserve di glicogeno muscolare, il glucosio viene utilizzato tutto dal muscolo e non contribuisce al mantenimento della glicemia. I polisaccaridi amido e glicogeno sono fonti di.glucosio proveniente dall'amido o dal glicogeno introdotto con l'alimentazione viene mobilizzato attraverso una reazione di idrolisi. Le alfa amilasi salivari e poi quelle pancreatiche idrolizzano il legame glicosidico e rimuovono una unità di glucosio per volta, che viene successivamente assorbito a livello intestinale. Quando il glicogeno endogeno deve essere mobilizzato, la reazione è di fosforolisi: il legame glicosidico non viene rotto da una molecola di acqua, ma da un fosfato, che si comporta come l'acqua. La differenza è che il prodotto della reazione di fosforolisi non è il glucosio, ma il glucosio-1-fosfato, che può entrare direttamente nella glicolisi risparmiando una molecola di ATP. Quindi il glucosio-1-fosfato può essere utilizzato come fonte di energia.

Il prodotto della mobilizzazione del glucosio è già preattivato per entrare nella glicolisi.

A livello digestivo, il fatto che l'idrolisi liberi glucosio non fosforilato è utile perché il glucosio deve essere trasportato e per essere trasportato deve essere per forza defosforilato.

Proprietà di Maestri Giada © 2022 - è vietata la redistribuzione e la pubblicazione non autorizzata espressamente dall'autrice.

30 nov 2021 - Degradazione dei polisaccaridi di riserva: a seconda che la mobilizzazione del glucosio avvenga a partire da un polisaccaride di riserva (glicogeno) oppure da un polisaccaride alimentare, la reazione è differente. Il processo digestivo consente, partendo da un polisaccaride, di rimuovere le unità monosaccaridiche, e la reazione è un' idrolisi.

Mobilizzazione a partire da un polisaccaride alimentare: La reazione della alfa amilasi sull'amido o sul glicogeno di rottura del legame glicosidico è una.

reazione di idrolisi che libera monosaccaridi che possono quindi essere trasportati nella cellula dell'enterocita grazie a trasportatori specifici, che trasportano solo monosaccaridi e sono localizzati solo nell'intestino tenue. Mobilizzazione a partire da un polisaccaride di riserva: Quando il glucosio viene mobilizzato dalle riserve di glicogeno la situazione è diversa: il glicogeno si trova in muscolo e fegato. La reazione di mobilizzazione del glucosio dal glicogeno non è di idrolisi ma di fosforolisi, cioè l'attacco al legame glicosidico non viene fatto da una molecola d'acqua ma da fosfato inorganico. Questo fa sì che il prodotto della reazione non sia semplice glucosio ma glucosio-1-fosfato. Il vantaggio di ottenere glucosio-1-fosfato piuttosto che glucosio sta nel fatto che: - Il glucosio fosforilato non può uscire dalla cellula, quindi nel caso della cellula muscolare dove il glucosio rimane nella cellula e qui èutilizzatoper produrre ATP è utile che sia fosforilato perché così non viene fattouscire e la cellula muscolare non perde glucosio.• Il