appunti completi biochimica

L'idrolisi del glicogeno con la quale si otterrà il glucosio. Le cellule nervose dipendono quasi esclusivamente dal glucosio, e gli eritrociti dipendono esclusivamente dal glucosio; questo perché entrambi non possiedono riserve di glicogeno. Siccome la concentrazione ematica di glucosio (glicemia) deve essere strettamente regolata e mantenuta fra 70-120 mg/dL, quando la glicemia si abbassa:

• le cellule del pancreas secernono l'ormone glucagone che stimola l'idrolisi dell'α-glicogeno a glucosio).

Il glucosio ottenuto dall'idrolisi del glicogeno epatico viene riversato nel sangue per aumentare la glicemia ed essere utilizzato dai tessuti extraepatici; il glucosio ottenuto dall'idrolisi del glicogeno nei muscoli viene utilizzato dai muscoli per produrre energia.

• gluconeogenesi: il glucagone stimola la sintesi di glucosio nel fegato. La via metabolica della gluconeogenesi è la sintesi di glucosio a partire da precursori.

Il processo di gluconeogenesi è la sintesi di glucosio a partire da composti non zuccherini come il piruvato, il glicerolo, l'acido lattico e gli amminoacidi. Questo processo avviene nel citosol delle cellule epatiche. È importante sottolineare che la gluconeogenesi non è la via metabolica inversa della glicolisi. Il glucosio prodotto tramite la gluconeogenesi non viene utilizzato dal fegato, ma viene rilasciato nel sangue per aumentare la glicemia. Per questo motivo si dice che il fegato sia un organo altruista. La gluconeogenesi svolge un ruolo fondamentale nel controllo della glicemia. Dopo i pasti, contribuisce all'abbassamento della glicemia grazie all'insulina, assumendo glucosio dal sangue e utilizzandolo per la glicolisi e la sintesi di glicogeno. Lontano dai pasti, favorisce l'innalzamento della glicemia grazie al glucagone, idrolizzando il glicogeno e sintetizzando glucosio tramite gluconeogenesi.

Il ciclo di Krebs avviene nella matrice mitocondriale ed ha un ruolo centrale nel metabolismo, poiché rappresenta la via finale comune per la degradazione ossidativa dei carboidrati, dei lipidi e degli amminoacidi. Durante il ciclo di Krebs, i composti intermedi vengono ossidati e rilasciano energia sotto forma di ATP. Questa energia viene utilizzata per alimentare le reazioni chimiche all'interno della cellula.

L'ossidazione di zuccheri, aminoacidi e acidi grassi, che entrano in questo ciclo come acetilCoA. Inoltre, ha anche un ruolo anabolico, in quanto alcuni dei suoi intermedi sono precursori di altre biomolecole. Alcuni esempi: ossalacetato è un precursore del glucosio, il citrato può essere utilizzato per sintetizzare gli acidi grassi, il succinil-CoA è un precursore per la sintesi del gruppo eme dell'emoglobina. Essendo sia una via catabolica che anabolica, il ciclo di Krebs è definito come una via anfibolica. Il ciclo di Krebs funziona solo in condizioni aerobiche, ma l'O2 non vi partecipa direttamente.

Una volta che il glucosio è ossidato a piruvato (nella glicolisi), quest'ultimo viene trasportato nel mitocondrio e trasformato in acetilCoA in una reazione catalizzata da un enzima specifico: piruvato deidrogenasi; con produzione di NADH. Questa reazione è irreversibile.

Da 2 molecole di piruvato si

Formeranno 2 molecole di acetilCoA, e quindi 2 NADH. A questo punto l'acetilCoA entra nel ciclo di Krebs.

La prima reazione del ciclo di Krebs: acetilCoA condensa con l'ossalacetato a formare del citrato; seguono una serie di reazioni fino a tornare all'ossalacetato.

Per ogni giro del ciclo, un acetilCoA viene completamente ossidato e si formano: CO2 + 3 NADH + 3 FADH2, 1 GTP (guanosina trifosfato) trasformata in ATP.

Si produce quindi energia sotto forma di ATP e altri coenzimi ridotti che possono essere ossidati nella catena respiratoria con concomitante produzione di energia sotto forma di ATP.

La regolazione del ciclo di Krebs è effettuata a livello enzimatico, e dipende dallo stato energetico della cellula:

• elevata presenza di ATP e NADH il ciclo rallenta
• elevata presenza di ADP e NAD il ciclo accelera

Fosforilazione ossidativa: tutti i NADH e i prodotti nelle vie cataboliche ossidative dei carboidrati, degli acidi grassi, e degli amminoacidi,

Il processo di trasferimento degli elettroni dai coenzimi ridotti all'ossigeno è costituito da 4 complessi enzimatici, i quali sono collegati fra loro da trasportatori intermedi. Sia i complessi enzimatici che i trasportatori intermedi sono localizzati nella membrana mitocondriale interna.

I complessi enzimatici trasferiscono gli elettroni da un trasportatore intermedio all'altro; i trasportatori, nel momento in cui accettano elettroni, si riducono e si ossidano cedendo elettroni al trasportatore successivo.

- Complesso I: trasferisce elettroni dal NADH al coenzima Q (CoQ, trasportatore intermedio);

- Complesso II: trasferisce elettroni dal FADH2 al CoQ;

- Complesso III: trasferisce elettroni dal CoQ al citocromo c (CytC, trasportatore intermedio);

- Complesso IV: trasferisce elettroni dal CytC all'ossigeno.

Percorso degli elettroni da NADH a ossigeno: Complesso I: NADH → CoQ, Complesso III: CoQ → CytC, Complesso IV: CytC (ossidato ad O2) → H2O.

Percorso degli elettroni da FADH2 a CoQ: Complesso II: FADH2 → CoQ.

III: CoQF ADH O F ADH → →2 2 2CytC, complesso IV: CytC (ossidato ad )→ O H O2 2

Il trasporto di elettroni lungo la catena di trasporto è favorito dal punto di vista termodinamico (quindi spontaneo) perché NADH e sono potenti donatori di elettroni, mentre F ADH 2 l’ossigeno è un avido accettore di elettroni.

Questo trasferimento porta alla liberazione di una grande quantità di energia, ma non alla formazione di ATP.

IPOTESI CHEMIOSMOTICA (o DI MITCHELL)

Questa teoria spiega in che modo l’energia liberata dal trasporto di elettroni dai coenzimi all’ossigeno, possa essere utilizzata per formare ATP, a partire da ADP e Pi (gruppo fosfato).

APPUNTI A CUR