Metabolismo del glucosio

La via del pentosio fosfato

La via del pentosio fosfato è un processo metabolico citosolico che sfrutta il glucosio per la produzione di ribosio 5-fosfato. Questa via genera equivalenti riducenti sotto forma di NADPH, rappresentando la via attraverso cui i pentosi introdotti con la dieta entrano nel metabolismo.

Inizialmente, il glucosio viene fosforilato a glucosio 6-fosfato tramite l'enzima esochinasi, una reazione simile a quella della glicolisi. Successivamente, può seguire la via glicolitica o la via del pentosio fosfato. Il ribosio 5-fosfato prodotto è impiegato per la sintesi di RNA, DNA, ATP, NAD+, NADP+, FAD, FMN e Coenzima A.

Allo stesso tempo, il NADPH ridotto è utilizzato nella biosintesi di acidi grassi, colesterolo, neurotrasmettitori e nucleotidi, nonché nella detossificazione mediante la riduzione del glutatione ossidato.

Le vie biosintetiche sono processi riduttivi, in cui il substrato viene ossidato mentre il coenzima viene ridotto. Pertanto, il coenzima deve essere

Disponibile in forma ridotta, fornito principalmente sotto forma di NADPH. Questo processo, che si svolge nel citosol, è diviso in due fasi principali:

• Fase ossidativa (generazione di NADPH): Il glucosio-6 fosfato si converte in ribulosio 5-fosfato, generando NADPH.
• Fase non-ossidativa (interconversione degli zuccheri): Il ribosio 5-fosfato ha due possibili destini, trasformandosi in ribosio 5-fosfato o xinulosio 5-fosfato, appartenendo questa fase alla categoria non ossidativa.

Nella terza fase avvengono le interconversioni degli zuccheri, coinvolgendo reazioni di scissione e formazione di legami.

Fase ossidativa: produce NADPH

La Glucosio 6-fosfato deidrogenasi è l'enzima chiave in un processo metabolico citosolico che utilizza il glucosio per produrre ribosio 5-fosfato, coinvolgendo il coenzima NADP che viene ossidato a NADPH mediante il trasferimento di uno ione idruro (OH) dal C1. Questa reazione provoca l'ossidazione del C1 del glucosio 6-fosfato.

con la formazione di un legame estereintramolecolare, convertendo il glucosio 6-fosfato in 6-fosfogluconolattone, un estere intramolecolare. L'enzima è sensibile a un eccesso di NADPH, che inibisce la Glucosio 6-fosfato deidrogenasi attraverso un meccanismo di inibizione a feedback. Successivamente, il 6-fosfogluconolattone subisce idrolisi catalizzata dalla lattonasi, generando 6-fosfogluconato con una funzione carbossilica. Il 6-fosfogluconato subisce poi un'ossidazione con liberazione di CO2, portando all'ossidazione del C3 e alla decarbossilazione. In questo processo, il NADP+ viene ridotto a NADPH, formando il ribulosio-5-fosfato. La concentrazione di NADP+ gioca un ruolo cruciale nel determinare il destino del glucosio 6-fosfato. Se la cellula presenta un'elevata concentrazione di NADPH rispetto a NADP+, si verifica una bassa attività degli enzimi nella fase ossidativa della Via dei Pentoso-fosfati. Inoltre, il NADPH può competere con il NADP+.per il sito attivo della Glucosio 6-fosfato deidrogenasi, inibendone l'attività. In questa situazione, il glucosio 6-fosfato è indirizzato verso la glicolisi o la sintesi del glicogeno. Se, invece, la concentrazione di NADP è elevata, viene attivata la via del pentosio fosfato. Quando la concentrazione di NADPH è più elevata, la via del pentosio fosfato è rallentata poiché inibisce l'enzima Glucosio 6-fosfato deidrogenasi. Inoltre, quando la concentrazione di NADPH è elevata, il glucosio viene preferenzialmente utilizzato per la glicolisi o la sintesi del glicogeno, in base alle esigenze della cellula. La fase non ossidativa rappresenta un collegamento con la glicolisi e la gluconeogenesi. Durante questa fase, il ribulosio 5-fosfato si trasforma in ribosio 5-fosfato mediante un'isomerasi. Se la cellula ha bisogno di biosintetizzare nucleotidi, il ribulosio 4 fosfato viene isomerizzato in ribosio 5-fosfato. Il destino

Il finale del glucosio 6-fosfato dipende dalle esigenze della cellula, che possono portare alla formazione di ribosio 5-fosfato, alla produzione di NADPH o a una combinazione delle due, attraverso complesse interconversioni degli zuccheri.

La via dei pentoso-fosfati può avere diverse finalità:

• Per il fabbisogno equivalente di Ribosio 5-P e di NADPH:
  • il glucosio 6-P è preferibilmente usato nella via dei pentoso fosfati piuttosto che nella glicolisi.
  • Viene eseguita più volte la fase ossidativa della via dei pentoso fosfati, a cui segue la conversione del ribulosio 5-P in ribosio 5-P.
• Se il fabbisogno di NADPH è maggiore rispetto a quello del ribosio 5-P:
  • La via dei pentoso-fosfati avviene producendo NADPH, gliceraldeide 3-P e fruttosio 6-P.
  • La gliceraldeide 3-P e il fruttosio 6-P vengono riciclati nella gluconeogenesi, nel fegato, per produrre glucosio 6-P.
  • Il glucosio 6-P prodotto rientra nella via dei pentoso fosfati per produrre...

altro NADPH Se il fabbisogno di NADPH e ATP è equivalente: • Il glucosio 6-P è destinato alla fase ossidativa della via dei pentoso fosfati • Viene prodotto NADPH • Vengono prodotti fruttosio 6-P e gliceraldeide 3-P attraverso la via non ossidativa • Viene effettuata la seconda parte della glicolisi che produce ATP e piruvato Glicogenolisi La glicogenolisi è il processo metabolico attraverso il quale il glicogeno, una forma di riserva di glucosio nei tessuti animali, viene degradato per produrre glucosio. Questo processo è cruciale per fornire una fonte immediata di glucosio quando il livello di glucosio nel sangue scende al di sotto dei livelli normali, garantendo un costante approvvigionamento di energia alle cellule. Il processo di glicogenolisi si svolge principalmente nel fegato e nei muscoli scheletrici ed è regolato da diversi enzimi. 1. Fosforilazione del glicogeno: La glicogenolisi inizia con l'azione dell'enzima glicogeno

La glicogenolisi è il processo di degradazione del glicogeno, una forma di accumulo di glucosio nelle cellule animali. Questo processo avviene principalmente nel fegato e nei muscoli scheletrici ed è controllato da una serie di enzimi.

Il primo passo della glicogenolisi è l'azione dell'enzima glicogeno fosforilasi. Questo enzima rimuove una molecola di glucosio dal glicogeno (a partire dall'estremità non riducente) mediante l'aggiunta di un gruppo fosfato, creando glucosio-1-fosfato.

Il glucosio-1-fosfato viene quindi convertito in glucosio-6-fosfato dall'enzima mutasi, attraverso un processo chiamato isomerizzazione. Il glucosio-6-fosfato può essere facilmente convertito in glucosio libero.

Successivamente, l'enzima fosfatasi idrolizza il glucosio-6-fosfato per rimuovere il gruppo fosfato, generando glucosio libero. Questo glucosio può essere rilasciato nel flusso sanguigno per fornire energia a tutto il corpo o può essere utilizzato internamente dalla cellula per la produzione di energia.

La glicogenolisi è strettamente regolata da ormoni come l'adrenalina e il glucagone, che aumentano durante situazioni di stress o digiuno. Questi ormoni stimolano la glicogenolisi per aumentare la disponibilità di glucosio nel sangue.

Il processo inverso della glicogenesi è la glicogenolisi, durante il quale il glucosio viene convertito in glicogeno per lo stoccaggio. Entrambi i processi sono fondamentali per mantenere l'omeostasi del glucosio nel corpo, garantendo che le cellule abbiano accesso a una fonte di energia quando necessario.

Glicogenosintesi

La glicogenosintesi è il processo metabolico mediante il quale il glucosio viene convertito in glicogeno, una forma di riserva di glucosio nei tessuti animali. Questo processo è fondamentale per immagazzinare energia in eccesso sotto forma di glicogeno e regolare i livelli di glucosio nel corpo. La glicogenosintesi si verifica principalmente nel fegato e nei muscoli.