Demolizione del glucosio

GLICOLISI

Il glucosio è un substrato che può avere vari destini che dipendono dallo stato fisiologico dell'organismo. Questi destini sembrano essere, almeno i principali, reversibili. Si può avere:

• Glucosio diretto verso la sintesi del glicogeno quindi verso la riserva energetica. Ovviamente il glicogeno potrebbe essere degradato per rifornire glucosio nel momento in cui si ha bisogno di estrarre energia.
• Una volta che il glucosio è stato ottenuto attraverso la degradazione del glicogeno, subisce fenomeni di ossidazione ovvero estrazione di energia. Essa può avvenire attraverso il metabolismo della glicolisi che porta alla produzione di piruvato oppure attraverso un secondo meccanismo di ossidazione che è la via del pentoso fosfato che dà come substrati finali il ribosio 5 fosfato che è uno zucchero delle basi azotate e dà sintesi di NADPH.
• Sintesi di trigliceridi partendo da glucosio.

metabolismi non avvengono contemporaneamente poiché bisogna vedere in che stato fisiologico ci si trova e dell'organo considerato. Un volta che il glucosio è stato degradato nel processo enzimatico della glicolisi, quindi si è passati da una molecola a 6 atomi di carbonio ad una a 2 atomi di carbonio detto piruvato. Quest'ultimo potrà avere vari destini che dipendono dallo stato fisiologico dell'organismo e dall'organo considerato. Esso può essere trasformato inizialmente in acetil CoA per carbossilazione; successivamente entra nel ciclo di Krebs dove viene ulteriormente degradato producendo CO2 e H2O. Questo processo che avviene a livello mitocondriale, si ha oltre che alla degradazione del glucosio anche la sintesi di una minima parte di ATP e poi dei coenzimi che produrranno ulteriori molecole di ATP. Il ciclo di Krebs che avviene nei mitocondri, prende vari nomi (ma tutti indicano lo stesso metabolismo): ciclo di Krebs:

dipende da colui che lo ha scoperto; scopert- ciclo del'acido citrico: poiché nel corso del ciclo si forma l'acido citrico- ciclo degli acidi tricarbossilici: tricarbossilici : poiché alcuni degli intermedi del ciclo di Krebs sono aciditricarbossilici. A partire però da piruvato, qualorara ci si trovi negli eritrociti, il piruvato andrà incontro a fermentazione lattica o alcolica (neiorganismi umani si può avere solo fermentazione lattica)): Fermentazione alcolica: in condizioni di anaerobiosi ed organismi come lieviti che utilizzano gli zuccheri come fonte di energia e li trasformano in condizioni di anaerobiosi in alcool; Fermentazione lattica: in condizioni di anaerobiosi prevalentemente nei muscoli in alta attività quando non vi è abbastanza ossigeno per ripristinare i coenzimi si produce acido lattico. (produzione di lattato) La mancanza di ossigeno a livello mitocondriale comporta tale fermentazione che non permette dieffettuare il ciclo di Krebs. Riassumendo: il glucosio, cosi come tanti substrati, hanno vari destini e tutto dipende dal momento fisiologico in cui si va a considerare quel substrato. Se il glucosio deve essere degradato per estrarre energia verrà indirizzato verso la glicolisi, la quale produrrà in minime percentuali delle molecole di ATP che potranno essere utilizzate dall'organismo. Nella glicolisi si incorrerà in un substrato ovvero il piruvato che potrà avere 2 destini: - Presenza di ossigeno: entrare nei mitocondri e quindi produrre altre molecole di ATP in numero massiccio se confrontate rispetto a quelle della glicolisi, attraverso prima il ciclo di Krebs e poi la fosforilazione ossidativa; - Assenza di ossigeno (muscolo): darà luogo alla fermentazione lattica ovvero produzione di lattato che serve a sintetizzare nuovamente NAD nello stato ossidato visto che quest'ultimo è necessario a livello della glicolisi. La riossidazione può

La glicolisi avviene nel citoplasma e alla fine di tale processo si otterranno:

• 2 molecole di piruvato;
• 2 molecole di ATP;
• 2 molecole di NADH.

La glicolisi è un metabolismo composto da 10 reazioni enzimatiche e può essere suddiviso in 2 fasi:

1. Fase iniziale detta preparatoria composta dalle prime 5 reazioni in cui non si ha produzione di ATP ma bensi il consumo quindi si dispende energia;
2. Fase di recupero energetico composta dalle 5 reazioni finale per le quali si ha produzione di molecole di ATP e molecole di NADH (ridotto). In questo meccanismo di 'spreco' di energia, all'inizio dei metabolismi, è un meccanismo comune. Quindi questo spreco di energia, così come nella glicolisi che produrranno energia, spesso o sempre hanno nel loro inizio delle fasi in cui viene consumata energia.

L'energia prodotta alla fine sarà maggiore rispetto a quella consumata nelle fasi del metabolismo. 1° reazione: partendo da glucosio si porta alla formazione di glucosio 6 fosfato attraverso l'enzima esochinasi 11. Il glucosio viene fosforilato a glucosio 6 fosfato grazie alla cessione da parte dell'ATP di una molecola di fosfato che viene trasferita sul glucosio 6 fosfato; alla presenza dell'enzima esochinasi che è presente in cellula (organismo umano) in 4 isoforme ma ci soffermiamo sull'esochinasi I ed esochinasi IV. - Esochinasi I è un isoforma ubiquitario quindi è presente in tutti gli organi; - Esochinasi IV è specifica del fegato e quindi prende il nome anche di glucochinasi. L'enzima per espletare la sua funzione necessita della presenza di ioni Mg. In linea di massima quando si ha una reazione in cui è presente ATP o gruppi fosfato è presente come cofattore anche Mg, questo perché.

per esempio, l'ATP è una molecola che ha una carica negativa di -4 e2+ quindi il Mg ha la funzione di schermare le cariche della molecola di ATP riducendone il numero di carica infatti la porta da -4 a -2 mentre per l'ADP la porta da --2 a -1. Questa prima reazione è una reazione irreversibile quindi l'enzima che la catalizza non può tornare indietro quindi non si può utilizzare per defosforilare il glucosio. Essendo una reazione irreversibile il suo DELTAG <0 ovvero altamente negativo. Esso si ottiene grazie all'idrolisi dell'ATP. Quest'ultima sommata al trasferimento del gruppo fosfato sul glucosio sposta la reazione verso destra. La molecola dell'ATP è formata da adenina, ribosio e 3 gruppi fosfato legati sul carbonio 5 del ribosio e l'adenina è legata al carbonio 1.

2° reazione: isomerizzazione in cui il glucosio 6 fosfato viene trasformato in fruttosio 6 fosfato grazie all'enzima

detto fosfoesosio isomerasi. La reazione è reversibile quindi ha un deltaG prossimo allo zero.

3° reazione: il fruttosio 6 fosfato viene rifosforilato di nuovo, quindi ancora una volta, si ha l'utilizzo di una chinasi. Viene fosforilato a spese di una molecola di ATP. La reazione è irreversibile quindi ha un deltaG negativo. Da essa si porta alla formazione di fruttosio 1,6 bisfosfato. L'enzima che catalizza questa reazione è detto fosfofruttochinasi 1 e si distingue da una fosfofruttochinasi 2 con la quale si effettua una reazione diversa dalla prima.

4° reazione: la molecola del fruttosio 1,6 bisfosfato viene scissa in due molecole a 3 atomi di carbonio grazie all'azione di un enzima aldolasi. Questa reazione è reversibile e dà luogo alla formazione di diidrossi acetonefosfato e gliceraldeide 3 fosfato. È una reazione all'equilibrio quindi è prossima allo zero.

5° reazione: Una volta avuta la

NADH + H. Da questa reazione si ottiene 1,3 bisfosfoglicerato. È una reazione reversibile quindi ha un deltaG prossimo allo zero ed è catalizzata da un enzima chiamato gliceraldeide 3 fosfato deidrogenasi.

Tutte le deidrogenasi catalizzano le reazioni in cellula e l'80% utilizzano come coenzima, che si ossida o si riduce, il NAD, invece una percentuale più bassa utilizza il FAD. Questa reazione è molto importante perché l'ossidazione sul carbonio 1 della gliceraldeide 3 fosfato è una reazione altamente energetica e l'energia di questa reazione viene conservata all'interno del substrato, ovvero 1,3 bisfosoglicerato, che è un substrato ad elevato contenuto energetico poiché ha questo legame anidridico (legame ad alto contenuto energetico). Inoltre, siccome dal NADH in qualche modo si può fornire ATP, anche lui può essere considerato un substrato ad elevato contenuto energetico.

7° reazione: una volta formato il 1,3 bisfosfoglicerato...

bisfosfoglicerato da qui si ha la sintesi della prima molecola di ATP. Quindi si parte da 1,3 bisfosfoglicerato + una molecola di ADP produce grazie a una chinasi detta fosfoglicerato chinasi, con trasferimento di un gruppo fosfato, dà ATP e 3 fosfoglicerato. È una reazione reversibile (con deltaG prossimo allo zero) ma viene spostata verso destra, nella glicolisi, per sottrazione di substrato. Questo perché il 3 fosfoglicerato che è stato prodotto viene subito utilizzato nelle reazioni successive.

8° reazione: reazione catalizzata dalla fosfoglicerato mutasi che trasforma il 3 fosfoglicerato in 2 fosfoglicerato. Anche questa è una reazione reversibile con deltaG prossimo allo zero.

9° reazione: da 2 fosfoglicerato si porta