6 Glicogenosintesi e glicogenolisi reazioni chimiche regolazione e funzioni

Carboidrati

Metabolismo della dieta

del Glucosio Digestione,

assorbimento,

Amido trasporto

Saccarosio GLUCOSIO

Lattosio

Fruttosio ATP

Glucosio esochinasi

(glucochinasi)

ADP Glicogeno

UDP-Glucosio sintesi

NADH e ATP Shunt dei pentosi

fosfato

Glicolisi

anaero

biosi aero NADPH

biosi NADH

Metabolismo del Glucosio

Glicogenosintesi e glicogenolisi

Reazioni chimiche e regolazione

cellule epatiche e muscolari,

metabolismi visti finora erano di tipo catabolico, ma il G6P che entra, sopratt nelle ma in

I

piccole quantità anche in altri tipi cellulari (come neuroni o cellule renali), può subire un altro destino metabolico: può, previa

sua attivazione legandosi all'UDP, essere depositato come glicogeno => quando il Glu è stato utilizzato per garantire lo

stato E cellulare, la prod di NADH, dei pentosi, del NADPH e di altre strutture che contengono Glu con funzione strutturale

polisaccaride

nella cellula, può essere depositato nella sua forma di = glicogeno, che può essere utilizzato cm

dispensatore di Glu quando la glicemia nel sangue tende a diminuire.

Glicogenosintesi = processo citoplasmatico

Struttura del glicogeno

estremità

non riducenti estremità

riducente

Glicogenina

‘core‛

proteico

Una ramificazione

ogni 8-12 residui

STRUTTURA DEL GLICOGENO: è il polisaccaride di riserva del Glu presente nelle cellule animali (i vegetali hanno l'amido).

È molto ramificato e composto da una catena lineare formata unità monomeriche di D-Glucosio, tra loro unite attraverso un

leg glicosidico α-1,4, mentre i pti di ramificazione che si dipartono dalle catene lineari, si inseriscono con legami α-1,6.

Ogni molecola di glicogeno ha un n° variabile di estremità nn riducenti che dipende dal n° di ramificazioni (quante più

ramificazioni sono presenti, tante più saranno le estremità nn riducenti), e da un unica estremità riducente = ultimo OH in 1

glicogenina

della catena lineare. Questa estremità non è però libera, ma legata all'OH di un residuo di trosina della => le

molecole di glicogeno sono ammassi di Glu, con un core proteico rappresentato dalla glicogenina.

granuli fegato

Questo glicogeno è raccolto in all'interno del citoplasma. Nel sn contenuti dai 5 agli 8 gr di glicogeno per

muscolo

100 gr di tessuto, e 1 gr nel (quota comunque non trascurabile); in quantità minori si trova anche in cuore e

NB:

cervello. La sua presenza in muscolo e fegato ha 2 funzioni completamente differenti —> la struttura è la stessa, la

modalità cn cui viene sintetizzato e degradato è simile, ma è diversa la modalità di regolazione perchè diversa è la funzione

del glicogeno epatico e di quello muscolare! posizione

Il n° delle ramificazioni presenti influenza la vel di sintesi e demolizione del glicogeno: sia la di molecole di

glucosio al fine di sintetizzare glicogeno, sia la rimozione di queste unità al fine di rendere disponibile glu, dipende dal nº di

ramificazioni –> maggiori sono le ramificazioni, maggiore è il n° di molecole di Glu che possono essere depositate nella fase

di deposizione / rimosse nella fase di demolizione.

Quando il glicogeno viene demolito perchè l'organismo ha bisogno di Glu, la molecola non viene completamente distrutta

(a meno che non si è in situaz di digiuno drastico) => vengono mantenute delle ramificazioni a cui si può poi aggiungere

UDP glucosio

altro Glu (alle estremità riducenti) sottoforma di Glu attivato = UDP-Glu, che si forma ad opera della

pirofosforilasi, che promuove il trasferimento del G1P sul fosfato in β dell'UTP => si forma un legame fosfoanidridico tra il

fosfato in 1 del G1P e il fosfato in α dell'UDP, con liberazione del pirofosfato che poi verrà scisso

Serve però G1P (attivato) altrimenti non si possono formare le catene polisaccaridiche —> epatociti e miociti acquisiscono

eso- gluco- chinasi

Glu libero, che viene poi fosforilato dalle e in 6 (non esiste un enzima che fosforila direttamente in 1!)

mutasi

=> interviene poi una che sposta il P in 6 sull'OH del C1.

Questo G1P può quindi reagire ed essere trasferito sull'UTP in modo da formare UDP-Glu. Questo possiede così l'E

sufficiente per formare il legame α 1,4 glicosidico con l'estremità non riducente di una delle ramificazioni presenti sulla

glicogeno sintasi,

molecola di glicogeno: l'enzima trasferisce Glu attivato sull'estremità non riducente di una ramificazione,

con la liberazione di UDP. Dato che abbiamo numerosi di questi enzimi, avvengono molte reaz contemporaneamente (più

unità di Glu possono essere addizionate comtemporaneamente nelle porzioni lineari).

NB: apparentemente sembra che nn sia richiesta E per questa reazione; la spesa E nn è solo a carico dell'UTP iniziale, ma

è consumata una molecola di ATP per ogni molecola di Glu aggiunta perchè l'UDP rilasciato deve essere ri-convertito e ri-

fosforilato in UTP, che avviene a spese di una molecola di ATP che cede il suo fruppo P, convertendosi in ADP; il P viene

nucleotide fosfato chinasi.

trasferito sull'UDP grazie a una irreversibile!

Questa reazione catalizzata dalla glicogeno sintasi è => per distruggere il glicogeno serve un altro enzima!

La glicogeno sintasi continia ad aggiungere uno alla volta residui di Glu alla catena, fino a che l'estensione della catena non

glucan transferasi

contiene un max di 12-14 residui di Glu, tutti legati mediante leg α-1,4. A questo pto interviene una che

catalizza il trasferimento di una catena (di~ 8 residui di C) su il C6 o della stessa catena da cui è stata rimossa, oppure sul

ramificazione.

C6 del glu presente in un'altra catena => si forma una Il trasferimento di questa porzione saccaridica porta

alla produzione di una nuova estremità non riducente (nuova ramificazione)

La transferasi è quindi in grado di caricare su di sè la catena sintetizzata (oligosaccaride di 8-10 residui), idrolizzando un leg

legame α-1,6 glicosidico,

α-1,4 in questa catena e catalizza la formazione di un formando un punto di ramificazione.

Una volta create qst nuove estremità non riducenti, torna ad agire la glicogeno sintasi che allunga nuovamente la catena

principale, fino a quando non si raggiungono nuovamente i 12-14 residui, allora interviene l'altro enzima e cosí via.

Fino a quando continua la sintesi?

Non si sa se la sintesi si blocca perchè il glicogeno raggiunge dimensioni troppo grosse e quondi non c'è più spazio in cui

può essere depositato, o se gli enzimi perdono affinità per la molecola una volta che questa ha ragguinto determinate

deposizione limitata

dimensioni; in ogni caso non si può depositare Glu sottoforma di glicogeno oltre un certo limite: dalla

grandezza del fegato (diverso ac.grassi, che possono essere depositati senza limiti!)

Glicogenosintesi D-glucosile

Ogni catena ha

estremità 12-14 residui di

non riducenti Glucosio Uridina

UDP-glucosio

UDP-glucosio pirofo

pirofosforilasi sfatasi

2 Pi

Glicogenosintesi

1. Trasformazione del Glucosio

6-P in Glucosio 1-P

UTP 1

PPi fosfogluco

mutasi esochinasi

reazione reversibile (nel fegato,

glucochinasi)

Glucosio 1-fosfato Glucosio 6-fosfato ADP

ATP

UDP-Glucosio Glucosio

Glicogenosintesi

2. Incorporazione del Glucosio

1-P nell‛UDP-Glucosio UTP

reazione 1

irreversibile PPi 2 fosfogluco

mutasi esochinasi

UDP-glucosio reazione reversibile

pirofosforilasi (nel fegato,

glucochinasi)

Glucosio 1-fosfato Glucosio 6-fosfato ADP

ATP

UDP-Glucosio Glucosio

Glicogenosintesi

UTP

reazione 1

irreversibile PPi 2 fosfogluco

mutasi esochinasi

UDP-glucosio reazione reversibile

pirofosforilasi (nel fegato,

glucochinasi)

Glucosio 1-fosfato Glucosio 6-fosfato ADP

ATP

estremità non riducente di una

catena con “n” residui di Glucosio

UDP-Glucosio Glucosio

3. Incorporazione del residuo

di Glucosio dell‛UDP-Glucosio Glicogeno

nel glicogeno sintasi

reazione irreversibile 3

nuova estremità

non riducente catena di glicogeno allungata di

un residuo di Glucosio (n+1) Glicogenosintesi

UTP

reazione 1

irreversibile PPi 2 fosfogluco

mutasi esochinasi

UDP-glucosio reazione reversibile

pirofosforilasi (nel fegato,

glucochinasi)

Glucosio 1-fosfato Glucosio 6-fosfato ADP

ATP

estremità non riducente di una

catena con “n” residui di Glucosio

UDP-Glucosio Glucosio

4. Rigenerazione, ATP-dipendente,

Glicogeno dell‛UTP

sintasi

reazione irreversibile 3 4 ATP

nuova estremità

non riducente nucleoside

difosfato chinasi

ADP

catena di glicogeno allungata di UTP

un residuo di Glucosio (n+1)

SINTESI DI GLICOGENO de NOVO:

estremità Ogni c