Appunti Biochimica 1

Degradazione del glicogeno

La molecola del glicogeno viene accorciata sempre all'estremità non riducente e partendo sempre dal distacco dall'ultimo residuo di glucosio: rottura del legame glicosidico α-1,4 e liberazione di una molecola di glucosio, che andrà ad esempio in glicolisi, se siamo nel muscolo. Si va avanti un monomero alla volta fino a quando sarà necessario mobilizzare le riserve di glucosio e fino a quando ci sarà glicogeno da poter liberare (a volte il glicogeno finisce, deplezione del glicogeno, e se non c'è glucosio non si riesce ad avere la contrazione). GLICOGENOLISI -> degradazione del glicogeno ordinata, processo di mobilizzazione del glicogeno o delle riserve di glucosio contenute nel glicogeno. Una molecola di glicogeno viene staccata dalla molecola di glicogeno: è sempre quella che si trova nell'estremità non riducente. Interviene un enzima che si chiama Glicogeno fosforilasi che èresponsabile del distaccamento di un residuo di glucosio -> fosforolisi -> lisi che prevede l'utilizzo di un gruppo fosfato. Il fosfato inorganico viene utilizzato dall'enzima per rompere il legame α-1,4, il prodotto è il glucosio-1-fosfato. La glicogenolisi è un processo ordinato: la rottura della molecola non avviene a caso, ma se avrà il distacco del residuo che si trova all'estremità non riducente per la rottura del legame α-1,4 -> reazione che può essere ripetuta n volte (n-1), (n-2), (n-3), (n-4), ... La formazione del glucosio-1-fosfato non è un aspetto secondario, perché sappiamo già che abbiamo una molecola di glucosio con già un gruppo fosfato attaccato (molecola energeticamente attivata). Quando la glicogeno fosforilasi produce glucosio-1-fosfato, ha prodotto già un glucosio, che è intrappolato dentro la cellula e non può uscire, ed è.già fosforilato, e quindi non lo dobbiamo andare a rifosforilare per poterlo fare entrare in glicolisi. Qual è il vantaggio di avere una reazione di fosforolisi rispetto a una reazione di idrolisi? Se noi avessimo avuto una reazione di idrolisi, il prodotto sarebbe stato il glucosio e la cellula avrebbe dovuto fosforilarlo grazie alla esochinasi per poter entrare in glicolisi. In questo caso noi abbiamo la produzione del glucosio-1-fosfato, quindi abbiamo una notevole efficienza energetica, perché abbiamo già un monosaccaride fosforilato, che gli permetterà di entrare in glicolisi senza dover andare ad utilizzare una molecola di ATP. La glicogeno fosforilasi può andare a spezzare tutti i legami del glicogeno oppure a un certo punto si andrà ad arrestare? La glicogeno fosforilasi può rompere solo i legami α-1,4 e si arresterà a circa 4 residui da un punto di ramificazione, perché può andare a degradare solo la

parte lineare della molecola del glicogeno. Quindi il glicogeno non può essere completamente mobilizzato?

Il glicogeno può essere mobilizzato completamente e ad esempio in esercizi di lunga durata possiamo addirittura avere la deflezione del glicogeno (le riserve disponibili del glicogeno vanno ad esaurirsi) -> interviene un secondo enzima -> enzima deramificante.

L'enzima deramificante ha 2 attività su una stessa proteina:

1. attività di transferasi -> sposta dei legami in maniera molto precisa, sposta 3 residui (a, b, c), effettua un taglio tra c e z e andrà a spostare a, b e c sul ramo opposto. z non è stata trasferita perché ha un legame α-1,6. Nella transferasi l'enzima stacca, rompe e riforma il legame α-1,4 linearizzazione della molecola (sono tutti legami α-1,4 da a a g).
2. attività α-1,6 glucosidase -> idrolisi. Rompe il legame α-1,6 -> il residuo z viene liberato.

sarà glucosio↓per poter rientrare nella glicolisi dovrà essere prima fosforilato dalla esochinasi poipotrà essere indirizzato verso il percorsoglicolicoL'enzima deramificante ha portato ad avere una molecola che a questo punto è lineare e ci sonotutti . modificazioni chelegami avvengono in manieraα-1,4 localeQuando l'esercizio finirà, e andremo nella condizione di recupero, allora verrà il processo inverso:-formazione del glicogeno (sintesi);-formazione della ramificazione in maniera ciclica.Una volta avvenuta la degradazione del glicogeno, avremo la formazione di due prodotti:-glucosio-1-fosfato -> non può entrare come tale all'interno della glicolisi ma dovrà subire unprocesso di riarrangiamento.Subisce l'intervento dell'enzima fosfoglucomutasi (il substrato è un glucosio fosforilato):la mutasi ha, nel suo sito attivo, un gruppo fosfato -> aggiunge questo gruppo fosfatofosforilasi non fosforilata. Il glucosio-1-fosfato può essere convertito in glucosio-6-fosfato grazie all'enzima fosfoglucomutasi. Il glucosio-6-fosfato può quindi entrare nella glicolisi, saltando la prima reazione catalizzata dalla chinasi. Questo porta ad un risparmio energetico di una molecola di ATP. L'enzima più importante nella degradazione del glicogeno è la glicogeno fosforilasi, che catalizza la formazione del glucosio-1-fosfato. Esistono due forme di glicogeno fosforilasi: - fosforilasi a: è stata aggiunta un gruppo fosfato (tramite la fosforilasi chinasi) e si trova nella forma fosforilata; - fosforilasi b: si trova nella forma non fosforilata.defosforilazione.Enzima fosfatasi -> stacca il gruppo fosfato e la riporta alla forma defosforilata. (fosfoproteina) La fosforilazione attiva la glicogeno fosforilasi: quando la glicogeno fosforilasi è fosforilata e si trova nella forma a, noi avremo la degradazione del glicogeno, quindi la mobilizzazione delle riserve di glucosio. Quando abbiamo un esercizio di elevata intensità, la glicogeno fosforilasi viene fosforilata e questo attiverà la degradazione del glicogeno -> il processo di mobilizzazione del glicogeno è attivato a meccanismi di regolazione per fosforilazione. La degradazione del glicogeno non andrà avanti all'infinito, ma a un certo punto, in relazione alla richiesta di fabbisogno energetico, si arresterà. Ci saranno dei segnali che attiveranno le fosfatasi, che staccheranno questo gruppo fosfato, e la glicogeno fosforilasi nella forma a ritornerà nella forma b (stop della degradazione del glicogeno). ↓ Regolazione per

fosforilazione: meccanismi di fosforilazione e defosforilazione, che portano all'attivazione o all'inibizione della glicogeno fosforilasi (enzima allosterico -> la sua attività è regolata da un modulatore ad azione positiva o negativa).

Glicogeno fosforilasi nella forma b: la presenza e l'accumulo del regolatore AMP (modulatore positivo che si lega in un sito diverso dal sito attivo, c'è contrazione e richiesta energetica) porta ad un aumento dell'attività della glicogeno fosforilasi -> forma rilassata e attiva.

La glicogeno fosforilasi b può essere parzialmente attivata dall'AMP, ma allo stesso tempo ci sarà un modulatore negativo, l'ATP e il glucosio-6-fosfato (cessa la contrazione e c'è una carica energetica elevata), che, se si accumulano dentro la cellula muscolare (non si mobilizzano le riserve), portano ad avere la glicogeno fosforilasi b nella forma rigida inattiva.

A volte con la contrazione

entro nel gioco anche degli ormoni come l'adrenalina (segnali sistemici). L'adrenalina attiva la glicolisi e la glicogenolisi mobilizzando il glucosio e ossidandolo tramite la glicolisi. Questi ormoni (adrenalina, norepinefrina, epinefrina) hanno un livello gerarchico superiore: i segnali locali hanno influenza minore mentre i segnali sistemici hanno una gerarchia superiore. Grazie ad essi verranno attivate le fosforilazioni, l'enzima verrà fosforilato e quando l'enzima è fosforilato è attivo a prescindere dalla presenza di AMP, ATP o glucosio-6-fosfato (segnali di un livello gerarchico inferiore). Quindi ci sono due livelli di regolazione: - locale: regolazione allosterica, degradazione parziale; - sistemico: fosforilazione, massima degradazione del glicogeno. Quando entrano in gioco gli ormoni, l'AMP, l'ATP e il glucosio-6-fosfato passano in secondo piano. Quando abbiamo la glicogenolisi abbiamo: conversione ad opera del glicogeno a

glucosio-1-fosfato e a glucosio-6-fosfato. Reazioni tipiche della sintesi del glicogeno che prevedono l'utilizzo di un intermedio che è l'URIDINDIFOSFATO GLUCOSIO -> UDP-glucosio FOSFORILASE si prende una molecola di glucosio-1-fosfato (appena prodotto) e la si unisce all'UTP formando UDP glucosio e il pirofosfato. Abbiamo visto l'UDP-glucosio quando abbiamo parlato dell'utilizzo del galattosio. UDP è una forma di glucosio energeticamente attivata e serve per avere molecole di glucosio attive pronte per essere legate alla molecola di glicogeno preformato (reazione di attivazione del glucosio). 4) reazione di sintesi ad opera della glicogeno sintase, che può andare a formare il legame glicosidico α-1,4 (solamente). La glicogeno sintase prende l'UDP-glucosio e la va a unire al carbonio 4 di un residuo di glucosio presente all'estremità non riducente del glicogeno. Per poter avere l'allungamento del glicogeno noi

dobbiamo avere una molecola di glicogenopreformato oppure le molecole di glicogeno vengono aggiunte ad una molecola primer, che è la glicogenina, una molecola che sta al centro del glicogeno. La glicogenina può formare solo legami lineari, ma per formare il glicogeno abbiamo bisogno anche delle ramificazioni che avvengono ad opera dell'enzima ramificante (reazione opposta dell'enzima deramificante). ENZIMA RAMIFICANTE

1. l'enzima ramificante utilizza la prima sua attività di transferasi e trasferisce 7 residui sul primo glucosio e andrà a formare un punto di ramificazione;
2. sintetizza il legame glicosidico α-1,6.

Perché proprio 11 residui? Perché viene rispettata la regola in cui abbiamo almeno 4 residui da un punto di ramificazione. REGOLAZIONE DELLA GLICOGENO SINTASI -> regolazione per fosforilazione La glicogeno sintasi, nella forma a attiva, è defosforilata. La glicogeno sintasi, nella forma b