Biochimica

Processi e regolazione della glicolisi

ATP;

Acetil-coa;

Acidi grassi a catena lunga;

Alanina (da cui si ricava piruvato.

Modulatori allosterici positivi: fruttosio 1,6 bisP: informa l'enzima che a breve si avrà più lavoro da fare e quindi avverte l'enzima di incrementare la sua velocità per stare al passo con le molecole che gli stanno attivando.

Glucagone inibisce la piruvato cinasi: si lega ad un suo recettore sulla membrana che crea una cascata enzimatica attivando PKA che fosforila la piruvato cinasi e la inibisce.

L'insulina attiva la piruvato cinasi defosforilandola.

La reazione 1, la 3 e la 10 sono reazioni che avvengono con - ΔG di una certa importanza e risultano essere le 3 reazioni irreversibili e di conseguenza 3 punti di controllo e regolazione della glicolisi.

Vie di alimentazione della glicolisi.

Amido: una volta digerito viene scisso in monosaccaridi;

Glicogeno endogeno: non è ottenuto dall'alimentazione perché, anche se

1. Il lattosio è formato da glucosio e galattosio.
2. Il fruttosio, sia libero che parte del saccarosio, viene metabolizzato tramite due vie:
1. La via aspecifica utilizza l'esocinasi che lo fosforila a fruttosio 6-P. Questa via è aspecifica perché è in grado di farlo anche con altri zuccheri.
2. La via specifica avviene a livello epatico grazie alla fruttocinasi, un enzima specifico per il fruttosio, che lo trasforma in fruttosio-1-P. A questo punto, una aldolasi lo scinde in due triosi, di cui uno fosforilato e uno no: il diidrossiacetone P (che poi subirà isomerizzazione diventando gliceraldeide 3P) e la gliceraldeide (senza gruppo fosforico attaccato) che, nel fegato, viene fosforilata dalla triosio chinasi in gliceraldeide 3P.
3. L'acido lattico viene formato nelle fonti animali dopo la morte dell'animale tramite un processo di anaerobiosi. Viene utilizzato come forma di riserva per ottenere glucosio.
4. Il saccarosio contiene glucosio e fruttosio.

Il galattosio1P reagisce con UDP-glucosio tramite una transferasi. Si libera il glucosio1P mentre il galattosio1P si lega all'UDP formando UDP-Galattosio. Questo UDP Galattosio tramite una epimerasi viene trasformato di nuovo in UDP Glucosio che ricomincia la reazione.

Il glucosio1P tramite una mutasi diventa G6P. Si forma un intermedio glucosio1,6 bisPTrealosio che contiene glucosio e va ad alimentare la via glicolitica.

Mannosio (che presenta differenze in C2) lo troviamo nei polimeri vegetali (mele, pere, arance, farmaci per la cistite perché si lega ai pili dei batteri e ne impediscono l'attecchimento).

Fermentazione lattica: In tutte le cellule c'è esigenza di avere NAD+ nella sua forma ossidata, questo per continuare a ossidare parzialmente il glucosio a piruvato. Nelle cellule dotate di mitocondri che possono lavorare in presenza di O2, il piruvato diventa AcetilCoA che entra nel ciclo di Krebs e viene completamente ossidato a CO2.

H₂O. In questo processo si formano il NADH e il FADH₂ tramite l'acquisizione di elettroni. Il NADH si va aggiungere quindi a quello formato precedentemente e vanno a finire sulla catena di trasporto degli elettroni, cedendo gli elettroni all'O₂ che si riduce e diventa H₂O, tornando ad essere NAD+ e FAD che servono per far continuare i processi catabolici.

Alcune cellule come i globuli rossi o le fibre bianche del tessuto muscolare non hanno mitocondri quindi non possono andare a ripristinare NAD+ in questo modo (non hanno l'O₂ da ossidare per ottenere NAD+), questi lavorano infatti in condizioni di ANAEROBIOSI.

Il NAD+ quindi viene ripristinato con la fermentazione lattica che riduce il piruvato. Dall'attato possiamo fare la gluconeogenesi. Il Piruvato, in condizioni di anaerobiosi, è la molecola che consente di formare NAD+ che porta avanti la reazione di glicolisi.

Ciclo di Cori: esempio di fermentazione lattica, con ciclo che avviene tra fegato e muscoli in carenza di O₂.

All'organismo è richiesto uno sforzo muscolare, può accadere che la bassa concentrazione di O presente nei muscoli si esaurisca, e che non sia possibile la riossidazione a NAD nella catena respiratoria del NADH + H+ + prodotto nella glicolisi. Se ciò accadesse la glicolisi sarebbe bloccata e ogni attività muscolare cesserebbe per mancanza di ATP.

Il glicogeno delle fibre muscolari viene scisso in unità monosaccaridiche che vanno incontro a fermentazione lattica con produzione di lattato;

Il lattato va in circolo e viene captato a livello epatico;

Da lattato a piruvato con avvia della gluconeogenesi;

Il nuovo glucosio va in circolo e va anche a ripristinare le riserve di glicogeno del muscolo.

Fermentazione ad etanolo

Avviene nei lieviti in cui abbiamo la produzione di CO₂ e riduzione del piruvato ad etanolo. 2 reazioni: la piruvato decarbossilasi catalizza una decarbossilazione con produzione di CO₂ e di acetaldeide.

La carbosillasi utilizza come coenzima la Tiamina piroP (TPP). L'acetaldeide viene ridotta formando così l'etanolo. L'effetto Pasteur è caratterizzato dai saccaromiceti che si comportano in modo diverso a seconda che si trovino a crescere in condizioni di aerobiosi o anaerobiosi: sono microrganismi anaerobi facoltativi. In presenza di ossigeno metabolizzano il glucosio attraverso la via aerobica, con ossidazione completa, che porta a una minore produzione di alcol. In assenza di ossigeno, invece, producono etanolo. Questo effetto è importante perché fa capire che la quantità di ATP che si forma nel processo fermentativo è minore rispetto a quella che si forma con l'ossidazione completa. Quindi, a parità di energia, dovranno metabolizzare più glucosio e farlo più velocemente in assenza di ossigeno: il consumo di glucosio in assenza di ossigeno avviene più rapidamente. L'effetto Warburg si riferisce al fatto che le cellule tumorali fanno fermentazione lattica anche quando si trovano in presenza di ossigeno.

→ glicolisi aerobica. Secondo lui queste cellule hanno meno efficiente il processo di fosforilazione ossidativa quindi per produrre l'energia che serve, viene aumentata la velocità del metabolismo del glucosio. La cellula tumorale è più avida di glucosio rispetto alla cellula sana. Altra spiegazione di questa caratteristica dei tumori, per quanto riguarda quelli solidi: le masse tumorali si accrescono rapidamente e necessitano di un'altrettanta rapida vascolarizzazione anche se spesso il ritmo di crescita della vascolarizzazione non riesce a stare dietro a quello della massa tumorale. Quindi nei primi stadi la massa è meno vascolarizzata rispetto al necessario e si creano delle zone di ipossia che fa si che attivi il fattore HIF-1 (fattore 1 indotto da ipossia) che:

• stimola la crescita dei vasi sanguigni (angiogenesi più veloce);
• fa aumentare trasportatori di glucosio sulla membrana cellulare;
• aumenta la sintesi degli enzimi glicolitici.

Essere catalizzati da enzimi diversi nelle due vie metaboliche altrimenti non sarebbe possibile modulare l'enzima (il procedere di una via silenzia la via opposta). La variazione di energia libera standard per la glicolisi è -85 kjoule/mole mentre per la gluconeogenesi è -38kjoule/mole. Dove c'è la freccia è per dire che è necessario NADH per procedere. La Gluconeogenesi ha uno step che avviene all'interno dei mitocondri.

1. Da piruvato. Occorre bypassare la reazione catalizzata dalla piruvatocinasi e per farlo sono necessarie due reazioni con 2 enzimi diversi.
1. Piruvato carbossilasi: enzima esclusivamente mitocondriale. Il piruvato entra nei mitocondri tramite un trasportatore e tramite carbossilasi diventa Ossalacetato. Questa reazione richiede la biotina (vit.B). La Piruvato carbossilasi ha un residuo di Lisina legata in maniera covalente alla biotina.
2. Fosfoenolpiruvato carbossicinasi: da Ossalacetato a fosfoenolpiruvato. Utilizza GTP.

Enzima che troviamo sia a livello citosolico che mitocondriale.

NB: in questa reazione è importante la produzione di NADH a livello citosolico che verrà utilizzato per la reazione che va 1,3bisfosfoglicerato a gliceraldeide3P.

Se parto dal Lattato:

Il lattato viene captato dal fegato che inizia la gluconeogenesi. Lattato● ossidato a piruvato. Enzima utilizza NAD che diventa NADH (abbiamo soddisfatto la richiesta di NADH).

Il piruvato passa nei mitocondri dove tramite piruvato carbossilasi (solo● mitocondriale) diventa Ossalacetato.

L'ossalacetato tramite PEP carbossicinasi (sia citosolica che● mitocondriale) diventa PEP che esce dai mitocondri e continua la gluconeogenesi.