Biochimica

ETABOLISMO ARBOIDRATI

Il saccarosio viene trasformato in fruttosio da una saccarasi o invertasi che poi passa

per diffusione nell'assorbimento intestinale.

Lattosio è trasformato da una lattasi in galattosio che è assorbito dall'intestino con

Na+ e ATP.

L'amido è trasformato nella digestione in maltosio e polisaccaridi da una ptialina poi

+

in glucosio da un amilasi che è assorbito dall'intestino con Na e ATP.

La cellulosa non è trasformabile dagli organismi monogastrici.

Fruttosio, galattosio e glucosio grazie ad una glicolisi sono trasformati in energia

durante il metabolismo.

GLUCOSIO

Il glucosio basale è la concentrazione che abbiamo nel sangue a digiuno.

Il glucosio che arriva nel sangue viene degradato attraverso la glicolisi e l'ossidazione

extra-mitocondriale. Se è in eccesso viene immagazzinato sotto forma di glicogeno.

Entra nelle cellule attraverso i glucose transporter o GLUT che funzionano anche

per altri monosaccaridi. Il glucosio è l'unico monosaccaride che in stato di non

digiuno è usato dal cervello come energia ed è l'unico usato dai globuli rossi.

Ci sono diversi tipi di GLUT:

GLUT 1 e 3, il primo tipo è presente negli eritrociti, l'altro sopratutto nel

• cervello, trasportano glucosio quando è nella concentrazione fisiologica quindi

quasi sempre;

GLUT 2, presenti nel fegato, nelle cellule β del pancreas, nel rene e

• nell'intestino, trasportano il glucosio dentro e fuori solo nel fegato. Hanno una

bassa affinità per il glucosio quindi lo trasportano solo quando la

concentrazione è elevata e quindi quando la K è alta, regolano inoltre la

m

secrezione dell'insulina pancreatica;

GLUT 4, trasportano il glucosio nel tessuto muscolare, nel cuore e nel tessuto

• adiposo, funzionano sotto stimolo dell'insulina infatti si aprono solo in

presenza di questa. Sono pochi quelli a livello della membrana plasmatica ma

sono intrappolati in vescicole nel citoplasma che vengono inglobate nella

membrana quando l'insulina si lega ad un recettore. Sono presenti anche in

caso di apossia, mancanza di ossigeno e apporto dietetico;

GLUT 5, presenti nell'intestino tenue, trasportano il fruttosio.

•

Gli eritrociti avendo solo i GLUT 1 non rispondono alla presenza di insulina.

La glicemia è la concentrazione di glucosio nel sangue:

Uomo 90mg/100ml

Cane 65-118mg/100ml

Ruminanti 45-75mg/100ml

Perchè avendo i batteri nel rumine possono sopperire a livelli più bassi di glucosio

Uccelli 250mg/100ml

Ne serve di più perchè hanno bisogno di tanta energia per volare

Il G6P a seconda delle necessità fisiologiche viene:

Isomerizzato in fruttosio 6P;

• Ossidato nel lattone dell'acido 6P gluconico;

• Convertito in G1P;

• Idrolizzato in glucosio e fosfato e reintrodotto nel circolo.

•

Quando il glucosio entra nella cellula non può rimanere tale, viene quindi fosforilato,

questo processo irreversibile è stimolato dall'esochinasi.

Glucosio + ATP → Glucosio 6P + ADP

++

Processo dipendente dal Mg in grado di stabilizzare l'ATP. Solo nel fegato e nei reni

è presente la glucosio-6P-fosfatasi in grado di rimanere in circolo e trasformare:

Glucosio 6P + H O → Glucosio + P

2 i

Esochinasi

L'esochinasi è in grado si fosforillare anche altri esosi, è inibita allostericamente dal

Glucosio 6P. Quando quest'ultimo ha raggiunto il valore limite la fosforilazione del

Glucosio e il suo ingresso nella cellula vengono arrestati. Esisto quattro forme

isoenzimtiche dell'esochinasi (I, II, III, IV) che variano a seconda di:

Localizzazione tissutale;

• Caratteristiche cinetiche;

• Funzioni fisiologiche.

•

Le prime tre forme hanno una bassa Km, sono variamente distribuite e inibite dal

G6P. L'altra è detta glucochinasi, GK, ed è presente solo a livello epatico, non è

inibita dal G6P al contrario ha una specificità assoluta per il glucosio ma con minore

affinità, Km = 10 mM, è inducibile con elevate concentrazioni di glucosio, è inibita

dal fruttosio 6P quindi elevate concentrazioni di questo stimolano la proteina

regolatrice dell'enzima che si lega a questo e lo trasporta nel nucleo inattivandolo,

quando la concentrazione di fruttosio 6P nel citoplasma diminuiscono allora la

proteina regolatrice rilascia nuovamente la glucochinasi. Nell'uomo la GK è presente

nel fegato solo dopo la nascita e raggiunge la sua concentrazione definitiva alla

seconda settimana di vita. Una dieta glucidica e insulina inducono la sintesi

dell'enzima. Si ha nulla o bassa attività della GK nel fegato del gatto è inoltre assente

la proteina regolatrice.

A valori normali di glicemia le esochinasi sono completamente sature e la loro attività

è massima, la glucochinasi è l'unica parzialmente satura e la sua attività è molto al di

sotto di quella massima.

Quando la disponibilità di glucosio è alta (dopo i pasti) il G6P aumenta inibendo le

esochinasi mentre la glucochinasi continua la fosforilazione e consente la glicogeno-

sintesi. L'insulina alza i livelli epatici di questo enzima per abbassare i livelli di

glucosio in circolo.

Una deficienza ereditaria di esochinasi porta ad anemia emolitica dove manca l'ATP

per il mantenimento della permeabilità della membrana perché negli eritrociti il solo

processo che produce ATP è la glicolisi citoplasmatica.

INSULINA

È un ormone proteico composto da 51 amminoacidi, è secreta dalle cellule β del

pancreas. Raggiunge il fegato per via ematica. La vita media in circolo è di circa 10

minuti. La secrezione è regolata dalla concentrazione di glucosio e glucagone nel

sangue.

È un ipoglicemizzante quindi abbassa i livelli di glucosio nel sangue. Incrementa

l'attività degli enzimi coinvolti nel metabolismo del glucosio perché stimolando il

glucosio deve stimolare anche i processi legati ad esso sennò ne risulterebbe un'alta

concentrazione. Modifica la permeabilità della membrana plasmatica al glucosio.

Interferisce con gli enzimi della gluconeogenesi se c'è troppa insulina. Stimola la

sintesi di glicogeno. Nei tessuti adiposi favorisce l'esterificazione degli acidi grassi in

trigliceridi. Facilita l'ingresso degli amminoacidi nelle cellule ed incrementa la sintesi

proteica soprattutto nel fegato e nel muscolo.

Una carenza può provocare il diabete mellito che porta a glucosuria, ovvero un

aumento del glucosio nelle urine, iperglicemia, aumento dei corpi chetonici e degli

acidi grassi. Questo tipo di diabete si può diagnosticare se con la somministrazione di

glucosio i livelli tardano ad abbassarsi.

La somministrazione di insulina + peptide C è usata per controllare quanta insulina

è presente nel nostro corpo perché è meno deperibile e più resistente, il peptide viene

perso nel reticolo endoplasmatico ruvido trasformando il complesso in

preproinsulina, questa passa poi nel Golgi dove perde un tratto della sua struttura e

poi va a livello ematico come proinsulina dove viene rilevata dagli esami.

L'insulina ha quattro recettori:

2 β, intermembrana verso il citoplasma, in grado di fosforilarsi;

• 2 α, nella tirosina, si lega poi sui β e si attaccano all'insulina.

•

GLUCAGONE

Composto da 29 amminoacidi. Secreto dalla cellule α del pancreas. Ha come

bersaglio il fegato e il tessuto adiposo.

Contrasta gli effetti dell'insulina insieme a adrenalina, cortisolo e ormone della

crescita portando all'iperglicemizzazione. Viaggia nel circolo ematico. Funziona

sopratutto nello stato di digiuno. I fattori che lo stimolano sono:

Bassi livelli di glucosio, quindi nel digiuno o nella notte;

• Pasti ricchi di proteine, per bilanciare gli effetti dell'insulina;

• Adrenalina e noradrenalina nei periodi di stress indipendentemente dai livelli

• di glucosio.

Gli effetti metabolici sono:

Iperglicemia;

• Stimola ossidazione epatica degli acidi grassi e la sintesi dei corpi chetonici;

• Aumenta l'ingresso degli amminoacidi nelle cellule epatiche e ne diminuisce il

• livello plasmatico.

Quando i livelli di glucosio scendono al di sotto di un valore minimo, il glucagone dà

un segnale al fegato che dà inizio alla glicogenolisi, ovvero alla liberazione di

glucosio. Al contrario, quando i livelli di glucosio sono elevati la concentrazione di

glucagone diminuisce e quindi viene attivata a livello cellulare la glicolisi.

La trasduzione del segnale coinvolge la proteina G della membrana cellulare: il

glucagone attiva la proteina recettore che stimola la proteina GS in grado di

trasformare il GDP legato alla parte α in guanosintrifosfato, il complesso Gα-GTP si

lega all'adenilato ciclasi attivandolo e permettendogli di trasformare l'ATP e l'AMPc

che si lega alle due parti regolatrici della proteina chinasi A. Oltre a queste parti la

proteina ha anche due parti parti catalitiche che si staccano e possono attivare o no

una via metabolica.

Il glucagone può anche essere prodotto da cellule L dell'intestino tenue che si attivano

con l'arrivo del bolo, in questo caso è chiamato enteroglucagone. Anticipa

l'iperglicemia dando lo stimolo alla secrezione di insulina.

GLICOLISI

Processo metabolico mediante il quale, in condizioni di anaerobiosi non stretta, una

molecola di glucosio viene scissa in due molecole di piruvato al fine di generare

molecole a più alta energia, come 2 molecole di ATP o 2 molecole di NADH per ogni

molecola di glucosio utilizzata. Negli organismi aerobici si ha una fase anaerobica

citoplasmatica e una aerobica mitocondriale:

Acido piruvico → CO + H O

2 2

Nel caso di indisponibilità di ossigeno il piruvico viene trasformato in acido lattico.

La fase citoplasmatica si può dividere in due momenti:

Fase preparatoria:

• Glucosio → 2 3P gliceraldeide

Reazione endoergonica che usa 2 molecole di ATP;

Reazione esoergonica che produce quattro molecole di ATP e due di

• +

NADH(H ): 2 3P gliceraldeide → 2 piruvato

Si hanno però in totale 10 reazioni:

1. Glucosio → G6P, esochinasi o glucochinasi:

2. Isomerizzazione reversibile, G6P ↔ Fruttosio 6P, fosfoglucoidomerasi

++

dipendente da Mg :

3. Fosforilazione del F6P a F1,6 bifosfato,

fosfofruttochinasi 1 un enzima chiave

della glicolisi inibito, ATP + D-fruttosio

6P ↔ ADP + D-fruttosio 1,6-bifosfato,

è attivata da AMP e Pi mentre è inibito

da citrato, ATP, acidi grassi liberi nel

fegato