Glicolisi

REGOLAZIONE PIRUVATO CHINASI

È l’enzima che catalizza la terza reazione reversibile della glicolisi.

Inibizione da ATP, acetil-CoA, acidi grassi a lunga catena. Gli ultimi due sono collegati perché dagli acidi grassi si formano molecole di

acetil-CoA.

L’ATP è sempre modulatore negativo (se è alta la concentrazione di ATP significa che la quantità di energia è elevata e quindi la

glicolisi viene rallentata). Anche la piruvato chinasi ha più forma isoenzimatiche. Solo la forma isoenzimatica epatica ha anche una

regolazione attraverso fosforilazione- defosforilazione. In particolare la fosforilazione …

I modulatori negativi sono quelli scritti prima. Il modulatori positivi è un intermedio della glicolisi, ovvero il fruttosio-1,6-bisfosfato.

Quando aumenta la concentrazione di quest’ultima moelcola, significa che la glicolisi deve funzionare con maggiore velocità. Per

funzionare più velocemente gli enzimi di regolazione devono essere regolati positivamente; quindi la piruvato chinasi funziona

positivamente.

L’alanina è un modulatore negativo della piruvato chinasi. L’alanina è legata al piruvato attraverso una specifica reazione di

transaminazione.

È presente una regolazione ormonale. In particolare gli enzimi che intervengono nella fosforilazione e nella defosforilazione sono

regolati dagli ormoni.

Della piruvato chinasi ci sono due forme:

-la forma fosforilata: è la forma inattiva;

-la forma defosforilata: è la forma attiva;

il GLUCAGONE (ormone del digiuno) porta alla fosforilazione della proteina chinasi e quindi alla sua inibizione, ovvero il suo

rallentamento. Questo perché il fegato non deve consumare glucosio e quindi la glicolisi deve essere inibita rallentata).

Quando nel sangue c’è INSULINA, ovvero ci si trova in uno stato di buona alimentazione, la glicolisi deve diventare più veloce. Per

questo l’insulina attiva la fosfatasi, la quale catalizza la defosforilazione della piruvato chinasi e di conseguenza la sua attivazione(la

glicolisi diventa più veloce).

Con l’alimentazione si può introdurre anche monosaccaridi come il FRUTTOSIO. Il fruttosio può entrare come intermedio nel processo di

glicolisi. Il fruttosio può esser trasportato nella cellula muscolare. L’esochinasi muscolare può utilizzare come substrato anche il

fruttosio. Quindi l’esochinasi, utilizzando una molecola di ATP, catalizza la formazione del fruttosio-6-fosfato.

Nel fegato la glucochinasi non può utilizzare come substrato il fruttosio, quindi il fruttosio non può diventare substrato (si può infatti

utilizzare solo il glucosio). Per questo si ha una specifica fruttochinasi, che va a fosforilare il fruttosio in posizione 1 (e si ottiene la

fruttosio-1-fosfato).

Il fruttosio-1-fosfato può essere utilizzato dall’aldolasi (il fruttosio è il substrato dell’aldolasi);

utilizzando il fruttosio l’aldolasi forma 2 triosi: uno è la gliceraldeide mentre l’altro p il

diidrossiacetonefosfato. Il diidrossiacetone-fosfato è l’intermedio glicolitico quindi viene

isomerizzato. La gliceraldeide invece deve essere prima fosforilata (si ha una specifica chianasi) e

diventa così gliceraldide-3-fosfato e da qui può proseguire la glicolisi.

Quindi:

da una molecola di glucosio se ne sono ottenute 2 di piruvato. Le due di piruvato devono esser

ulteriormente metabolizzate. Il metabolismo del piruvato può essere:

-anaerobico

-aerobico (presenza di ossigeno) si ha una decabossilazione ossidativa del piruvato, con la formazione di due molecole di aetil-coA

(avviene quindi un ossidazione). Le due molecole di acetilcoenzima A vengono ulteriormente ossidate.

Nei lieviti il piruvato viene metabolizzato in assenza di ossigeno, quindi in condizioni

anaerobiche. In questo caso si parla di fermentazione alcolica.

C’è però anche una fermentazione lattica negli animali: il piruvato, per

fermentazione lattica forma il LATTATO..

La formazione del lattato avviene nel muscolo dopo uno sforzo intenso. La formazione

del lattato avviene anche negli eritrociti.

Reazione di ossidoriduzione

C’è la lattico deidrogenasi. La funzione chetonica del piruvato viene ridotta a

funzione alcolica, quindi il piruvato accetta equivalenti riducenti (ovvero accetta

elettroni), per passare alla forma ridotta. La coppia che si ossida è rappresentata

dal coenzima piridinco: il coenzima pidirinico entra nella forma ridotta (NADH) e cede

equivalenti riducenti al piruvato; il piruvato come detto prima si riduce diventando lattato, mentre il coenzima piridinico, che ha lasciato

equivalenti riducenti, si ossida. (scrivere le coppie che si ossidano e si riducono).

FERMENTAZIONE ALCOLICA

Da due molecole di piruvato si formano due molecole di etanolo. Il piruvato perde il

gruppo carbossilico sotto forma di anidride carbonica, quindi la reazione si definisce

decarbossilazione e l’enzima è il PIRUVATO DECARBOSSILASI.

La tiamina pirofosfato è il coenzima delle decarbossilasi (interviene come coenzima

nelle reazioni di decarbossilazione).

Nella seconda reazione si ha che l’acetaldeide viene ridotta ad etanolo: una funzione

aldeidica viene ridotta a funzione alcolica primaria. In particolare l’acetaldeide

attacca equivalenti riducenti (provenienti dal NADH) e diventa etanolo. È l’enzima

NADH che cede gli equivalenti riducenti, e quindi questo NADH è quello che si ossida.

ATP

Struttura dell’ATP.

L’ATP è un nucleoside trifosfato; il nucleoside è formato da una base azotata e da un

PENTOSIO. Il nucleoside è formato dalla base azotata adenina, più il ribosio come pentosio:

quindi adenina + ribosio rappresentante il nucleoside e prende il nome di ADENOSINA.

L’adenina e il ribosio sono legati da un legame n-glicosidico. Tra l’oh del ribosio e il gruppo

fosfato c’è un legame fosfoestere. Il legame tra i fosfati sono legami fosfoanidridici.

In totale nell’ATP vi sono due legami fosfoanidridici (che sono legami ad alto contenuto energetico) e un legame fosfoestere. Quando i

legami vengono rotti si libera una grande quantità di energia. I legami vengono indicati con le lettere greche:

-alfa (primo a destra). -beta: quello intermedio

-gamma: l’ultimo legame

Il nucleotide è sempre costituito da una BASE AZOTATA + PENTOSIO + GRUPPI

FOSFATO che possono andare da 1 gruppo fosfato a 3 gruppi. La base azotata può

essere una PIRIDINA o una PURINA. Quando una base azotata si lega ad un pentosio

si forma un nucleoside: -nucleoside fosfato, quando c’è un fosfato in alfa

-nucleoside difosfato, quando c’è un fosfato in alfa e in beta

-nucleoside trifosfato

Il nome del nucleoside dipende dalla base

azotata.

Le basi puriniche sono solo ADENINA e GUANINA. Le basi pirimidiniche sono invece 3:

CITOSINA, TIMINA e URACILE. L’eadenina legata al ribosio si chiama adenosina (adenosina è

il nome del nucleoside). Nel caso della guanina si forma la GUANOSINA. AMP (quando è

monofosfato), ADP (quando è difosfato) e infine ATP (quando ci sono 3 fosfati). La stessa

nomenclatura vale anche per le altre basi azotate.

Citidina, uridina e timidina servono per indicare i 3 nucleosidi con le basi pirimidiniche.

Criteri che vengono utilizzati per capire se un composto ad alto contenuto energetico:

-minore repulsione elettrostatica

-stabilizzazione mediante ionizzazione

-stabilizzazione per isomerizzazione (o per tautomeria)

-stabilizzazione per RISONANZA

Questi criteri possono essere presenti anche tutti, o solo uno, o solo una parte. Inoltre questi

criteri non hanno un importanza maggiore o minore, ma hanno tutti la stessa importanza.

Nella molecola di ATP sono importanti le 4 cariche negative, perché i gruppi fosfati sono ………. A pH fisiologico Si ha l’idrolisi dell’ATP

grazie ad una molecola di acqua che idrolizza il legame tra il fosfato beta e il fosfato gamma. à

Dall’idrolisi dell’ATP si forma l’ADP e viene rilasciato un gruppo fosfato. Il gruppo fosfato che si

ottiene può essere stabilizzato per risonanza (criterio). Nell’ATP c’erano 4 cariche negative

mentre, attraverso l’idrolisi, vengono eliminate 2 cariche elettriche. Quindi l’ADP ha 2 cariche

negative e quindi si ha un altro criterio (minore repulsione elettrostatica nell’ADP).

Inoltre il magnesio maschera e stabilizza le cariche.

1,3bisfosfoglicerato

Idrolisi del legame anidridico, quindi il gruppo fosfato è stabilizzato per risonanza. Si ottiene un

prodotto molto più stabile del reagente di partenza (visto che il gruppo carbossilico può essere

stabilizzato)

Il fosfoenolpiruvato è ad alto contenuto energetico perché con l’idrolisi del gruppo fosfato, il gruppo fosfato è stabilizzato per

risonanza. La molecola che rimane è stabilizzate per tautomeria.

VITAMINA PP

Il coenzima piridinico deriva dalla vitamina PP:

-ACIDO NICOTINICO o NICOTINAMMIDE

NAD+ = nicotinammide adenin dinucleotide (il + non indica la carica totale della molecola ma la carica positiva dell'azoto sulla

nicotinammide)

Dal punto di vista strutturale: due basi azotate, una è la nicotinammide, l'altra è l'adenina; la molecola sarà organizzata come se

fossero due nucleotidi

Tra i due nucleotidi, tra i due gruppi fosfato avviene un legame ANIDRIDICO (legame covalente)

La nicotinammide è legata al ribosio attraverso un legame GLICOSIDICO come quello tra adenina e ribosio.

La parte reattiva della molecola è la NICOTINAMMIDE, quella che interviene nelle reazioni redox; bisogna quindi vedere cosa accade

all'anello della nicotinammide:

-nella posizione 2' del ribosio legato all'adenina c'è un gruppo OH che può legare un gruppo fosfato, quando il gruppo fosfato è legato

abbiamo il COENZIMA PIRIDINICO FOSFORILATO -> NADP+

Abbiamo due forme del coenzima piridinico:

• NADP+ forma fosforilata

• NAD+ forma non fosforilata sono entrambe nella forma ossidata

Nelle reazioni redox ci sono specie che acquistano elettroni e

specie che cedono elettroni, in realtà in campo biologico si parla di elettroni o di EQUIVALENTI RIDUCENTI;

• quando vengono accettati equivalenti riducenti la molecola si riduce Fe2+/ Fe 3+

• possiamo trasferire elettroni o equivalenti riducenti attraverso l'atomo di idrogeno in quanto ha 1 elettrone

• possiamo anche trasferire elettroni attraverso la molecola d'idrogeno perchè in grado di trasferire 2 elettroni

• anche lo ione idruro può essere utile nel trasferimento di equivalenti riducenti

Lo ione idruro può cedere equivalenti riducenti all'anello della nicotinammide (ne riceve 2),

L'NAD+ accetta due equivalenti riducenti a