Metabolismo dei carboidrati

TESTICOLI

FIBRE MUSCOLARI BIANCHE

LE DUE FASI DELLA GLICOLISI

Una molecola di glucosio viene degradata in una serie di reazioni catalizzate da

enzimi per produrre due molecole di piruvato

Glicolisi via principale del catabolismo del glucosio

La glicolisi avviene in 10 tappe

Fase di produzione

Fase preparatoria di di energia 6-10

investimento

energetico 1-5 UNA VISIONE D’INSIEME DELLA GLICOLISI

CHINASI

trasferimento di

gruppi fosforici TRIOSO ISOMERASI

Investimento energetico per aumentare l’energia libera degli intermedi

della via metabolica. Le catene degli esosi sono convertite in due molecole

di triosi: gliceraldeide-3-fosfato e diidrossiacetone fosfato

TRIOSO ISOMERASI La resa netta della

glicolisi sono:

2 molecole di ATP

per molecola di

glucosio.

Altra energia è

MUTASI spostamento di un conservata nella

P all’interno di una stessa

molecola formazione di

2 molecole di

NADH

DEIDRATASI perdita di

una molecola di H O

2

FASE PREPARATORIA

1° Fosforilazione del glucosio da parte dell’esochinasi: reazione irreversibile

Negli epatociti: glucochinasi che differisce dall’esochinasi per diverse proprietà cinetiche

e regolatorie ISOENZIMA

2° Isomerizzazione reversibile

3° Aldolasi: catalizza l’inverso di una condensazione aldolica

4° G reale= -1.3 kJ/mol

5° Interconversione dei trioso fosfati

FASE DI RECUPERO

6° Prima reazione dove si ha produzione di un composto ad alta energia

fosforolisi ACIL FOSFATO

potente inibitore della

gliceraldeide-3-fosfato

deidrogenasi, poiché forma un

–SH

legame covalente con

dell’enzima

del sito attivo

7°  L’arsenato (AsO ) è un DISACCOPPIANTE: può sostituire il fosfato

4

nella reazione formando 1-arsenato-3-fosfoglicerato, che si idrolizza

facilmente non permettendo però la formazione di ATP.

 La 6° e la 7° tappa costituiscono nel loro insieme un processo di

accoppiamento energetico. La reazione complessiva è esoergonica.

La formazione di ATP mediante il trasferimento di gruppi fosforici da un

substrato come 1,3-bisfosfoglicerato viene detta

FOSFORILAZIONE A LIVELLO DEL SUBSTRATO

per distinguerla dalla fosforilazione legata alla respirazione.

8° Cofattore necessario in

piccole quantità. Presente in

tracce nella maggior parte

delle cellule, in particolare

nei globuli rossi (eritrociti).

9° Sintesi del secondo composto ad alta energia

10°

Seconda fosforilazione a

livello di substrato

FORMAZIONE DI ATP

+

Glucosio + 2NAD + 2ADP + 2Pi +

2 piruvato + 2NADH + 2H + 2ATP + 2H O

2

Conversione esoergonica del glucosio in piruvato

+ +

Glucosio + 2NAD 2 piruvato + 2NADH + 2H G ’ o = - 146 kJ/mole

1

Formazione endoergonica di ATP

2ADP + 2Pi 2ATP + 2H O

2 G ’ o = 2 (30,5 kJ/mole) = 61 kJ/mole

2

Processo irreversibile portato a

completamento da questa grande G ’ o = - 85 kJ/mole

diminuzione di energia libera s

Nella glicolisi viene ricavato solo il 5,2% dell’energia totale del glucosio (2840 kJ/mole)

La glicolisi avviene nel citosol cellulare, dove si pensa che gli enzimi possano

esistere come complessi multienzimatici Quando gli enzimi glicolitici

purificati sono mescolati in vitro

tendono ad AGGREGARE

prove cinetiche indicano un

incanalamento dell’1,3-

bisfosfoglicerato

Alcuni enzimi formano complessi non covalenti con i

componenti strutturali della cellula. La

l’aldolasi

fosfofruttochinasi-1 e interagiscono con i

l’esochinasi

microfilamenti di actina; con la superficie

esterna della membrana mitocondriale

PROFILO ENERGETICO ED ELETTRONICO DELLA

GLICOLISI ANAEROBIA

Lo scopo della riduzione del piruvato a lattato è

+

quello di rigenerare NAD per la glicolisi.

+ +

NAD + H

NADH Fegato: rapporto

+

NADH/NAD

piruvato lattato BASSO

MEMBRANA CELLULARE

permeabile

Muscolo : rapporto La lattato deidrogenasi è un tetramero

+

NADH/NAD ALTO costituito da due diverse subunità: M

ed H

M , HM , H M , H M, H

4 3 2 2 3 4

ISOENZIMI

BILANCIO ENERGETICO COMPLESSIVO

Fermentazione lattica

Glucosio + 2ADP + 2 Pi 2 lattato + 2ATP + 2 H O

2

Fermentazione alcolica 2 etanolo + 2ATP + 2 H O + 2 CO

+

Glucosio + 2ADP + 2 Pi + 2H 2 2

Glicolisi aerobica

+ +

Glucosio + 2NAD + 2ADP + 2 Pi 2 piruvato +2ATP + 2NADH + 2H + 2H O

2

Poiché la riossidazione del NADH nel mitocondrio produce 3 moli di ATP

+ +

2NADH + 8H + O + 6ADP + 6Pi 2NAD + 8 H O + 6ATP

2 2

Sommando queste due ultime equazioni si ottiene:

+

Glucosio + 8ADP + 6H + 8Pi + O 2 piruvato + 8ATP + 10H O

2 2

Ingresso del glicogeno e dell’amido ottenuti dalla dieta, dei disaccaridi e

degli esosi nella fase preparatoria della glicolisi

Conversione del galattosio in

glucosio 1-fosfato

Sintesi dei carboidrati da precursori semplici

Confronto fra le reazioni della glicolisi e della

gluconeogenesi nel fegato di ratto