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Biochimica dell'esercizio fisico

Appunti di Biochimica dell'esercizio fisico, tratti dalle lezioni frontali, con l'aggiunta di grafici e formule che ne facilitano la comprensione. Vengono analizzati i metabolismi di carboidrati, grassi e proteine, le loro reazioni di ossidazione e sintesi, metabolismo di fegato, cuore, globuli rossi, muscolo scheletrico, tessuto adiposo e nervoso.
Vengono, infine, spiegate molecole importanti... Vedi di più

Esame di Biochimica dell'esercizio fisico docente Prof. A. Casti

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BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

Sia per quanto riguarda il glicogeno muscolare che quello epatico, si può

affermare che piu una persona e’ allenata e maggiore e’ la quantità di

glicogeno che possiede.

Valori superiori a 475 mmol/kg si misurano dopo super compensazione. Il

bambino, inoltre, presenta una concentrazione di glicogeno piu bassa.

POLISACCARIDI E ATTIVITA FISICA

Vengono proposti agli sportivi in tre situazioni:

In allenamento, per ricaricare le riserve di glicogeno epatico e muscolare

 (diminuiti con l’esercizio)

Prima della competizione, per evitare l’ipoglicemia

 Durante la competizione, per preservare le riserve di glicogeno epatico

USO DEL GLICOGENO NEL MUSCOLO

Riguarda solo i muscoli attivi

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Diminuisce del 50% dopo una maratona o nei giocatori di hockey su

 ghiaccio

Diminuisce dell’ 80% nei calciatori

 Quando diminuisce e arriva a 40 mmol/kg, la capacita del muscolo di

 realizzare un esercizio intenso e’ diminuita e la fatica e’ costante a livelli

di glicogeno di 20 mmol/kg

Nei soggetti allenati il consumo di glicogeno e’ minore per la loro migliore

 capacita di ossidare i lipidi. Sedute di allenamento intenso possono

diminuire il glicogeno muscolare, con i seguenti sintomi: affaticamento e

incapacità di sostenere lavori intensi.

DEGRADAZIONE DEL GLICOGENO

1) ACIDIFICAZIONE: produzione di acido lattico

2) DOLORI MUSCOLARI: indolenzimento. Il glicogeno e’ molto ricco di acqua;

la sua degradazione comporta una ipo-osmolarita locale

3) PRODUZIONE AMMONIACA: trasformazione AMP in IMP. Si ha iper

ammonicita e sintesi di ipoxantina.

E GLICOGENO

ALIMENTAZIONE

Dopo un allenamento o una gara e’ necessario ripristinare le scorte di

glicogeno epatico e muscolare.

VALORI NORMALI: 180 mmol/kg

DOPO INGESTIONE DI MALTODESTRINA: 230 mmol/kg

Non e’ necessario imporre una dieta ricca in proteine e lipidi e povera in glucidi

per aumentare le riserve di glicogeno muscolare.

REGIME DISSOCIATO SCANDINAVO

Questa dieta crea subito una mancanza di glicogeno, per porre le condizioni

favorevoli a una riserva attiva di glicogeno. Il tutto porta a un incremento delle

riserve di glicogeno intramuscolare.

E’ una dieta indicata per gli sforzi fisici intensi e di lunga durata (90 minuti) e

per le prove di resistenza.

PRIMA FASE: si tratta di un periodo (3gg) proteico-lipidico che esclude

o qualsiasi apporto di tipo glucidico (deplezione di glicogeno)

SECONDA FASE: e’ una fase iperglicidica (6gg), accompagnata da riposo

o o da un allenamento molto leggero. Lo sportivo ricarica le cellule

muscolari di glicogeno.

Questo tipo di dieta e’ pero spesso accompagnato da danni, quali: nausea,

inappetenza, ipoglicemia, dolori muscolari.

REGIME DI SUPERCOMPENSAZIONE

Ha anch’esso lo scopo di aumentare le riserve di glicogeno muscolare.

PRIMA FASE: deplezione. Nei primi 4 gg si esegue un allenamento fisico

o intenso (90 min di esercizi submassimale) e si segue una dieta a basso

contenuto di carboidrati.

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SECONDA FASE: carico di carboidrati. Nei successivi 3 giorni si esegue un

o allenamento moderato e una dieta ricca di carboidrati (80-90%) e con un

normale apporto proteico.

L’aumento di glicogeno, in questo caso, si verifica senza presentare danni.

REGIME DI SUPERCOMPESAZIONE RAPIDA

Il primo giorno si compie esercizio fisico per diminuire le quantità di

o glicogeno

A fine esercizio, bisogna assumere 1g/kg di peso di glucidi

o Questo regime va mantenuto cosi ogni 2 ore per 6 ore

o

I regimi di super compensazione permettono allo sportivo di aumentare la

resistenza, conservando le riserve di glicogeno.

NEL FEGATO

REAZIONI

Il fegato compie reazioni di:

1. Glicolisi

2. Gluconeogenesi

3. Glicogenolisi

4. Glicogenosintesi

5. Via del pentosio fosfato

6. Sintesi di acidi grassi

Perché viene usato glicogeno e non grasso per ricavare energia?

A. Il muscolo non può mobilizzare il grasso con la stessa velocita del

glicogeno

B. I residui di acido grasso dei trigliceridi non possono essere metabolizzati

per via anaerobica

C. Gli animali non possono convertire gli acidi grassi in precursori del

glucosio

CONSUMO TOTALE DI GLUCOSIO= 200g

Nel cervello= 120g (viene ossidato a anidride carbonica e acqua)

 Nel muscolo= si liberano aminoacidi

 Nel tessuto adiposo= si libera il glicerolo

 Nei globuli rossi= viene usato come combustibile, producendo alla fine

 lattato

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FEGATO E METABOLISMO LIPIDICO

Digestione e assorbimento intestinale dei lipidi (secrezione biliare)

 Sintesi, trasformazione, demolizione, inter conversione di trigliceridi e

 fosfolipidi

Al fegato arrivano i lipidi assorbiti dall’intestino (veicolati come

 chilomicroni) e gli acidi grassi liberi o legati all’albumina.

BIOSINTESI ACIDI GRASSI

Nel fegato, diversamente che nel tessuto adiposo, la sorgente di atomi di

carbonio per la sintesi degli acidi grassi e’ il fruttosio e il lattato.

L’acido lattico viene convertito in acido piruvico dalla lattato deidrogenasi. Il

piruvato ottenuto viene ossidato ad acetil-CoA dalla piruvato deidrogenasi (nel

mitocondrio). L’acetil-CoA formato e’ il principale precursore impermeabile alla

membrana mitocondriale; per questo motivo, viene convertito in acido citrico

dalla citrato sintetasi e passa nel citosol.

L’acido citrico viene ossidato a ossalacetato e acetil-CoA dalla citrato liasi:

l’ossalacetato diventa acido malico (dalla malico deidrogenasi) e infine torna

piruvato, tramite l’enzima malico. Il piruvato entra dunque nel mitocondrio.

FORMAZIONE DI CORPI CHETONICI

Sintetizza continuamente corpi chetonici, che riversati in circolo sono degradati

e usati dai tessuti come substrati energetici alternativi al glucosio. Sono tossici

e eliminati sotto forma di acetone. Essi sono:

Aceto acetato

 Beta-idrossibutirrato

 Acetone

L’acetil-CoA viene convertito dalla tiolasi in Acetoacetil-CoA + acetil-CoA.

Questo a sua volta diviene aceto acetato, che si divide in acetone e beta-

idrossibutirrato.

Muscolo, rene, cuore, cervello, testicoli hanno sistemi enzimatici che usano i

corpi chetonici per il loro metabolismo energetico.

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BIOCHIMICA DEL MUSCOLO

FUNZIONI DEL MUSCOLO SCHELETRICO

Movimento dello scheletro

 Mantenimento della postura

 Supporto a visceri e tessuti molli

 Controllo dei movimenti degli sfinteri

 Mantiene costante la temperatura corporea

COSTITUENTI

Acqua (75%)

 Proteine (20%): miosina e actina

 Glucidi (0,5-1,5%): glicogeno

 Grassi neutri, colesterolo, fosfolipidi

 Sali minerali (5%)

 Creatina, urea, acido lattico

 Mioglobina: trattiene ossigeno nel muscolo

STRATI DEL MUSCOLO SCHELETRICO (tessuto connettivo)

1. EPIMISIO: è lo strato più esterno. E’ formato da collagene e separa i

muscoli dal tessuto intorno

2. PERIMISIO: circonda i fasci muscolari e contiene vasi sanguigni e nervi

3. ENDOMISIO: e’ lo strato piu interno, circonda le fibre e contiene capillari e

le cellule staminali. Continua nel tendine, che collega il muscolo all’osso.

LA FIBRA MUSCOLARE

Lunghe

 Altamente specializzate

 Si formano dalla fusione di mioblasti e sono dunque costituite da più

 nuclei

Hanno grandi dimensioni

 Sono composte da più miofibrille

SARCOLEMMA: membrana cellulare che circonda il sarcoplasma; è fosfolipidica

e formata da un doppio strato

SARCOPLASMA: citoplasma della fibra

MIOFIBRILLE: suddivisioni di una fibra. Sono fatte da fasci di filamenti di

proteine (miofilamenti), che sono responsabili della contrazione.

TUBULI A T: sono porzioni di sarcoplasma e trasmettono il potenziale d’azione.

Consentono dunque alla fibra di contrarsi.

MIOFILAMENTI: possono essere

Spessi, se contengono miosina (PM 460000 dalton)

o Sottili, se contengono actina (PM 43000 dalton)

o

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Scorrono uno sull’altro e sono responsabili della contrazione. Insieme formano il

sarcomero. IL SARCOMERO

Rappresenta l’unita contrattile del muscolo. E’ formato da:

BANDA A (zona scura), formata solo da filamenti spessi. Al centro si trova

 la LINEA M

BANDA I (zona chiara), formata solo da filamenti sottili. Delimitata dalla

 LINEA Z, che delimita dunque il sarcomero

ZONA DI SOVRAPPOSIZIONE: regione in cui entrambi i filamenti si

 sovrappongono. E’ la zona più scura.

ZONA H: area intorno alla linea m, contiene solo filamenti spessi

 FILAMENTI DI TITINA: filamenti di proteina che partono dall’estremità di

 un filamento fino a alla linea z e lo stabilizzano.

FILAMENTO SOTTILE

F-ACTINA: costituita da tanti monomeri di G-ACTINA (proteina globulare) e

 contiene siti attivi dove si lega la miosina (f sta per filamentosa)

NEBULINA: lunga proteina, contiene due filamenti di actina

 TROPOMIOSINA: previene l’interazione actina-miosina

 RESPONSABILI DELLA

CONTRAZIONE

TROPONINA: lega la tropomiosina all’actina e lega ioni Calcio

FILAMENTO SPESSO

MIOSINA: formata da una testa (disposta verso l’esterno), che contiene il

 sito attivo che accoglie l’ATP (ha attività ATPasica di scissione dell’ATP in

ADP E Pi), un collo, che permette il movimento della testa e una coda

TITINA: proteina filamentosa ad elevato peso molecolare, e’ la

 responsabile della capacita del muscolo di sopportare i carichi.

MECCANISMO DELLA CONTRAZIONE

Il processo di contrazione si sviluppa in diverse fasi:

1. Il potenziale d’azione arriva al muscolo, tramite l’assone di un neurone

motore

2. Il bottone sinaptico (parte terminale dell’assone) rilascia un

neurotrasmettitore (acetilcolina) nello spazio sinaptico. Questa raggiunge

la membrana post-sinaptica, si lega ai recettori e la rende permeabile agli

ioni sodio (esterni alla cellula)

3. Gli ioni sodio entrano nella cellula e si ha depolarizzazione (inversione

delle cariche, positiva all’interno e negativa all’esterno)

4. Si genera un impulso elettrico, che raggiunge le miofibrille e il reticolo

sarcoplasmatico, il quale rilascia ioni calcio

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5. Questi agiscono sulla troponina (cambiamento conformazionale), che va

a spostare la tropomiosina, permettendo lo scivolamento dell’actina sulla

miosina con formazione dei ponti tra esse e di legami crociati

6. Le teste di miosina di muovono e inizia l’attività ATPasica, con scissione

dell’ATP

7. Il sarcomero si contrae

8. A fine contrazione, si ha il distacco della miosina e la rottura dei ponti

Per turnover s’intende il ciclo di degradazione e riformazione dell’ATP.

TIPI DI FIBRE

a) FIBRE DI I TIPO: LENTE (ROSSE) consentono una contrazione lenta e un

lavoro lungo. Hanno un diametro piu piccolo e contengono molti

mitocondri, ossigeno e mioglobina; sono dunque anche dette fibre

ossidative. Contengono, inoltre, piu trigliceridi (substrati utili in esercizio

lento) e glicogeno.

b) FIBRE DI II TIPO: VELOCI (BIANCHE) consentono una contrazione veloce

e un lavoro breve ma intenso. Hanno un grosso diametro e contengono

pochi mitocondri ma maggior glicogeno; sono dunque anche dette fibre

glucidiche. Contengono, inoltre, piu ATP e PCr.

c) INTERMEDIE: hanno caratteristiche intermedie.

I muscoli sono formati da tutte e tre i tipi di fibre, mischiate fra loro; il numero e

la loro distribuzione variano da muscolo a muscolo e da individuo a individuo.

IL METABOLISMO ENERGETICO DEL MUSCOLO

I combustibili biologici maggiori, che vengono portati al muscolo e producono

ATP sono: carboidrati (glucosio), lipidi e trigliceridi (acidi grassi) e proteine

(aminoacidi).

ALIMENTI+ossigeno= ATP+an.carbonica+acqua+calore (ciò che non può

essere trasformato in ATP)

CARBOIDRATI: il glucosio è immagazzinato nel fegato e nel muscolo sotto forma

di glicogeno e poi trasportato ai muscoli e ai tessuti. I carboidrati producono

ATP piu velocemente che i grassi e le proteine, ma i depositi possono esaurirsi

col digiuno o con l’esercizio fisico.

GRASSI: si trovano nel tessuto adiposo e nel muscolo. Si produce piu ATP, ma

lentamente. Le scorte di grasso non si esauriscono mai.

PROTEINE: forniscono enzimi per le funzioni metaboliche ed elementi strutturali

per la costruzione dei tessuti. Essi forniscono circa il 5-15% dell’energia per la

produzione di ATP.

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LA CARICA ENERGETICA

Carica energetica: 1 [ADP] + 2 [ATP]

2 [AMP] + [ADP] + [ATP]

E’ il livello che raggiungono l’ATP e, successivamente, l’ADP nel sistema ATP-

ADP-AMP.

La maggior parte di ATP viene prodotto per aggiunta di gruppi fosfati all’ADP o

all’AMP, e la maggior parte dell’ADP e dell’AMP derivano dalla defosforilazione

dell’ATP.

Percio, quando i livelli di ATP sono elevati, quelli di ADP e AMP sono bassi, e

viceversa.

Bassi rapporti ATP/AMP segnalano una bassa carica energetica;

alti rapporti ATP/AMP segnalano una alta carica energetica.

La carica E = 1, quando [ADP]=[AMP]=0 (tutti i nucleotidi adenilici sono sotto

forma di ATP).

La carica E = 0, quando [ATP]=[ADP]=0 (tutti i nucleotidi adenilici sono sotto

forma di AMP).

FONTI ENERGETICHE DELLA CONTRAZIONE

Dalla demolizione dei nutrienti (glucidi, lipidi e aminoacidi) si ricava ATP, che

viene utilizzato nelle reazioni endoergoniche di sintesi, contrazione muscolare,

trasporto e attività nervosa. L’ATP rappresenta, dunque, la moneta energetica

di scambio per tutti i sistemi biologici.

In un esercizio massimale, quando si presenta un’aumentata richiesta di

energia, le concentrazioni di ATP diminuiscono di poco. Questo accade grazie

alla presenza di meccanismi di sintesi dell’ATP, che vengono attivati in queste

particolari condizioni.

MECCANISMI ANAEROBICI ALATTACIDI

Sono immediati; adatti ad esercizi di potenza

a) SINTESI DA FOSFOCREATINA: tramite l’enzima creatina chinasi (reazione

reversibile)

Viene utilizzato per i primi 4 secondi di uno sforzo massimale

PCr + ADP + H+ ATP + Cr



b) SINTESI DA 2 ADP: tramite l’enzima miochinasi o adenilato chinasi

ADP + ADP AMP + ATP



Questa reazione mantiene costanti le concentrazioni di ATP in uno sforzo

massimale e fornisce AMP, che regola alcune vie metaboliche. Una

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diminuzione di ATP causa un aumento di ADP, che viene convertito in

AMP. L’aumento di AMP sarà maggiore; quindi, durante uno sforzo, una

diminuzione di ATP provoca un aumento di AMP.

MECCANISMI DI SINTESI DELL’ATP RESA ENERGETICA

ANAEROBICI ALATTACIDI 1 ATP per mole di fosfocreatina

ANAEROBICI LATTACIDI 2 ATP per mole di glucosio

(glicolisi anaerobica)

3 ATP per mole di glucosio da

glicogeno

(glicogenolisi + glicolisi

anaerobica)

AEROBICI 36-38 ATP per mole di glucosio

129 ATP per mole di palmitato

AMP= eccellente segnale dello stato energetico della cellula. Alti livelli di

AMP, infatti, segnalano un’aumentata richiesta di energia. L’AMP agisce

quindi da effettore allosterico.

CARICA ENERGETICA: [ATP] + O,5 [ADP]

[ATP] + [ADP] + [AMP]

c) SINTESI DA ADP E FOSFATO: tramite l’enzima ATPasi

ADP + Pi ATP



MECCANISMI ANAEROBICI LATTACIDI

Impiegano 5 secondi per attivarsi; sono adatti per esercizi di velocita.

Tramite questi meccanismi si produce lattato, per riossidare il NADH + H+ e

rifornire di NAD+ la reazione catalizzata dalla gliceraldeide 3-fosfato.

MECCANISMI AEROBICI

Impiegato 2-3 minuti per attivarsi; sono adatti per esercizi di resistenza.

Questi meccanismi includono:

Glicolisi aerobica

 Beta-ossidazione

 Catabolismo degli aminoacidi

Tutti portano al ciclo di Krebs, alla fosforilazione ossidativa, con produzione di

ATP.

I meccanismi anaerobici sono i piu veloci nella produzione di ATP, ma hanno

un’autonomia limitata. Quelli aerobici, invece, sono piu lenti, ma hanno una

riserva di energia infinita.

DESTINO DELL’AMP

L’AMP può subire due destini differenti:

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1. Defosforilazione, ad opera della 5-nucleotidasi, che lo converte in

ADENOSINA e FOSFATO (con la perdita, appunto, di un gruppo fosfato).

L’adenosina viene poi convertita in INOSINA, dalla adenosina

deamminasi, perdendo una molecola di ammoniaca per deamminazione.

2. Deamminazione, ad opera della AMP deamminasi, che lo converte in IMP

(inosina monofosfato) e ammoniaca. L’IMP viene poi defosforilato,

perdendo un gruppo fosfato, e convertendosi in INOSINA.

L’inosina formatasi dalle due vie viene convertita in IPOXANTINA, XANTINA e

infine ACIDO URICO. LA GLICOLISI

La glicolisi e’ la via di degradazione del glucosio in 2 molecole di piruvato.

Avviene nel citoplasma ed e’ formata da due fasi:

1. Fase preparatoria: vengono spese 2 molecole di ATP; e’ la fase in cui

una molecola di glucosio viene convertita in 2 molecole di gliceraldeide

3-fosfato

2. Fase di recupero energetico: 2 molecole di gliceraldeide 3-fosfato

vengono convertite in 2 molecole di piruvato. Si producono 2 NADH, per

molecola di glucosio ossidata.

Quindi:

glucosio + 2NAD + 2ADP + 2P 2 piruvato + 2NADH + 2H+ + 2 ATP

GLUCOSIO 2 LATTATO (1 ATP per lattato)

GLICOGENO 2 LATTATO (1,5 ATP per lattato) la resa energetica e’

 

maggiore; aumenta del 50% se si parte da glucosio ottenuto da glicogeno

muscolare piuttosto che da glucosio ematico.

REAZIONI DELLA GLICOLISI

FASE PREPARATORIA si spende una

1) GLUCOSIO GLUCOSIO 6-FOSFATO (esochinasi)

molecola di ATP

2) GLUCOSIO 6-FOSFATO FRUTTOSIO 6-FOSFATO (fosfoglucoisomerasi)



3) FRUTTOSIO 6-FOSFATO FRUTTOSIO 1,6-BISFOSFATO (fosfofruttochinasi-

si spende una molecola di ATP

1, PFK-1)

4) FRUTTOSIO 1,6-BISFOSFATO GLICERALDEIDE 3-P +



DIIDROSSIACETONE-P (aldolasi)

5) DIIDROSSIACETONE-P GLICERALDEIDE 3-P (trioso-fosfato isomerasi)



FASE DI RECUPERO ENERGETICO

6) GLICERALDEIDE 3-P 1,3-BISFOSFOGLICERATO (gliceraldeide 3-P



si ricavano 2 NADH + H+

deidrogenasi)

20 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

7) 1,3-BISFOSFOGLICERATO 3-FOSFOGLICERATO (fosfoglicerato chinasi)

si ricavano 2 ATP

8) 3- FOSFOGLICERATO 2-FOSFOGLICERATO (fosfoglicerato mutasi)



9) 2- FOSFOGLICERATO FOSFOENOLPIRUVATO (enolasi)

 si ricavano

10) FOSFOENOLPIRUVATO PIRUVATO (piruvato chinasi)

2 ATP

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22 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

REGOLAZIONE DELLA GLICOLISI

1. FOSFOFRUTTOCHINASI-1

Converte il fruttosio 6-fosfato in fruttosio 1,6-bisfosfato. E’ un enzima

modulato allostericamente:

INIBITORI:

Aumento di ATP

 Citrato (intermedio del ciclo di Krebs; il suo accumulo indice che il

 ciclo sta procedendo troppo velocemente e che quindi la glicolisi

rallenta)

PC

 Insulina

 Ioni H+ (meccanismo di difesa per proteggere la cellula dall’acidità

 che si verifica dopo un’aumentata glicolisi)

ATTIVATORI:

Pi

 Aumento di AMP

 Aumento di ADP

 Fruttosio 2-6 bisfosfato

 Aumento della temperatura

 Adrenalina

 Diminuzione di ATP

2. FRUTTOSIO 2,6-BISFOSFATO

E’ prodotto dal fruttosio 6-fosfato, ad opera della fosfofruttochinasi-2.

INIBITORI: glucagone

ATTIVATORI: insulina

E’ un effettore allosterico positivo molto potente per PFK1 del fegato. E’

in grado di attivare l’enzima e inattivare il fruttosio 1,6-bisfosfatasi,

l’enzima della gluconeogenesi che converte il fruttosio 1,6-bisfosfato in

fruttosio 6-fosfato.

Un aumento del fruttosio 2,6-bisfosfato stimola la glicolisi e inibisce la

gluconeogenesi;

una sua diminuzione stimola la gluconeogenesi e inibisce la glicolisi.

La PFK-2 e’ quindi deputata alla regolazione della quantità di fruttosio

2,6-bisfosfato e fruttosio 6-fosfato nell’epatocita.

Se le concentrazioni di glucosio sono basse, viene rilasciato glucagone, che

inibisce la PFK-2 e diminuiscono le concentrazioni di fruttosio 2,6-bisfosfato;

viene, perciò, stimolata la gluconeogenesi.

Se le concentrazioni di glucosio sono alte, viene rilasciata insulina, che stimola

la PFK-2, viene rilasciato maggior fruttosio 2,6-bisfosfato, che stimola la

glicolisi.

23 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

IL GLICOGENO

Rappresenta il deposito di glucosio (soprattutto nel fegato e nel muscolo). Nel

fegato, viene utilizzato per mantenere a 5 mmol/L la concentrazione di glucosio

ematico; nel muscolo, esso serve come scorta di energia per il lavoro

muscolare. I depositi di glicogeno sono molto importanti per la performance

atletica (di durata medio-lunga). Il glicogeno epatico si riduce dell’80% dopo un

digiuno di 24 ore, mentre la glicemia non si riduce. Circa ¼ di glucosio viene

trasformato in glicogeno, mentre i restanti ¾ sono ossidati per produrre

energia.

Il contenuto di glicogeno diminuisce durante un esercizio (deplezione di

glicogeno), a seconda dell’intensita e della durata. In generale, tutte le attività

fisiche, di durata maggiore di 10 minuti, portano a una deplezione di glicogeno.

Dopo un pasto, il glucosio in eccesso, viene accumulato sotto forma di

glicogeno, tramite un processo noto come glicogenosintesi (sintesi di

glicogeno a partire da monosaccaridi). In questo processo, il glucosio 1-fosfato

viene convertito in UDP glucosio per essere incorporato in glicogeno.

La glicogenolisi rappresenta, invece, il processo inverso in cui avviene la

trasformazione del glicogeno in glucosio 1-fosfato.

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25 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

GLICOGENOLISI

Durante il digiuno o se il glucosio viene consumato rapidamente, esso

dev’essere ricostituito scindendo il glicogeno in glucosio.

Il glicogeno epatico viene degradato per immettere il glucosio in circolo e

mantenere l’omeostasi; il glicogeno muscolare viene usato per produrre ATP.

Siccome le cellule muscolari non possiedono l’enzima glucosio 6-fosfatasi, esse

non possono rimettere il glucosio in circolo.

TAPPE:

1. Distacco progressivo di unita glucosidiche, con formazione di glucosio 1-

fosfato. L’enzima che opera questa reazione e’ la glicogeno fosforilasi

2. Isomerizzazione: glucosio 1-fosfato glucosio 6-fosfato

(fosfoglucomutasi)

3. Formazione di glucosio libero: glucosio 6-fosfato glucosio libero + Pi

(glucosio 6-fosfatasi). Questo enzima e’ presente soltanto nel rene e nel

fegato; per cui, i muscoli si fermano alla formazione di glucosio 6-P.

DERAMIFICAZIONE

L’enzima oligo glucantrasferasi stacca 3 residui dalla ramificazione e forma un

legame alfa 14. Successivamente, scinde il legame glicosidico alfa 16,

rilasciando una molecola di glucosio libero.

GLICOGENOSINTESI

E’ la conversione del glucosio in glicogeno; avviene nel citoplasma delle cellule

del fegato e del muscolo, durante la fase di recupero post-esercizio. Il glicogeno

e’ formato da piu molecole di glucosio, che si uniscono all’estremità non

riducente, attraverso l’enzima glicogeno sintasi.

Prima dell’avvio della glicogenosintesi, il glucosio viene convertito in glucosio

6-fosfato, che rappresenta il substrato di partenza per la sintesi del glicogeno:

Nel fegato, l’enzima e’ la glucochinasi

 Nel muscolo, l’enzima e’ l’esochinasi

TAPPE:

1. Isomerizzazione: glucosio 6-fosfato glucosio 1-fosfato

(fosfoglucomutasi)

2. Attivazione: glucosio 1-fosfato + UTP UDP-glucosio (UDP-glucosio

pirofosforilasi)

3. Polimerizzazione: l’UDP- glucosio si lega alla catena in formazione

(almeno 4 unita di glucosio). A iniziare la formazione della nuova catena

di glicogeno, e’ un primer, la glicogenina, una proteina con un residuo

di tirosina a cui viene legato glucosio. La glicogenina lega le prime 7

unita di glucosio; poi interviene la glicogeno sintasi.

26 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

La sintesi del glicogeno dipende da:

Utilizzo del lattato

 Attività della glicogeno sintasi

 Tipo di esercizio

 La sorgente alimentare di glicidi

REGOLAZIONE DELLA GLICOGENOSINTESI E

DELLA GLICOGENOLISI

Il glicogeno viene sintetizzato e degradato da due vie differenti

 La degradazione e la sintesi sono regolate in parte da una cascata di

 segnali attivata da ormoni che inducono modificazioni covalenti, in parte

da modulatori allosterici

REGOLAZIONE DELLA GLICOGENO FOSFORILASI

(glicogenolisi)

E’ sottoposta a regolazione allosterica e ormonale.

La glicogeno fosforilasi può esistere in due forme: a (attiva e fosforilata su un

residuo di serina) e b (inattiva e defosforilata). Questa modificazione e’ indotta

fosforilasi b chinasi,

dalla a sua volta attivata dalla fosforilazione e dagli ioni

calcio.

27 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

La regolazione allosterica differisce tra muscolo e fegato; questo perché il

muscolo usa glucosio per produrre energia per se stesso, mentre il fegato

mantiene l’omeostasi del glucosio dell’intero organismo.

Nel muscolo, la fosforilasi b e’ attivata da alte concentrazioni di AMP (=

 bassa carica energetica), la cui produzione aumenta durante la

contrazione muscolare

Nel fegato, la fosforilasi b e’ inattivata da un aumento delle

 concentrazioni di glucosio

La regolazione ormonale

La degradazione e la sintesi del glicogeno sono regolate in maniera coordinata

da una cascata enzimatica, innescata dal cAMP, un secondo messaggero che

proteina chinasi A (PKA).

attiva la Questa va a fosforilare la fosforilasi b chinasi,

rendendola attiva e stimolando la degradazione. Il cAMP stimola quindi la

glicogenolisi e inibisce la glicogeno sintesi.

Inoltre, la fosforilasi b chinasi e’ attivata dall’adrenalina nel muscolo e dal

glucagone nel fegato. La conversione della fosforilasi b chinasi nella forma a

attiva provoca la degradazione del glicogeno.

RIASSUMENDO:

ATTIVATORI DELLA GLICOGENO FOSFORILASI: AMP, glucagone (nel

 fegato), adrenalina (nel muscolo), calcio, ADP, IMP

INIBITORI DELLA GLICOGENO FOSFORILASI: ATP, glucosio, insulina

REGOLAZIONE DELLA GLICOGENO SINTASI

(glicogenosintesi)

La glicogeno sintasi esiste in due forme: in forma attiva e defosforilata oppure

in forma inattiva e fosforilata.

Il glucagone e l’adrenalina provocano l’inattivazione dell’enzima per

fosforilazione.

La defosforilazione della glicogeno sintasi e della glicogeno fosforilasi avviene

proteina fosfatasi 1,

ad opera della che attiva la sintesi e inibisce la

glicogenolisi.

RIASSUMENDO:

ATTIVATORI DELLA GLICOGENO SINTASI: insulina

 INIBITORI DELLA GLICOGENO SINTASI: adrenalina, glucagone

28 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

LA GLUCONEOGENESI

Il cervello, gli eritrociti, i testicoli, il rene e i tessuti embrionali dipendono

completamente dal glucosio, per il loro fabbisogno energetico; tra i pasti (in

caso di digiuno) o in esercizi lunghi, il glicogeno diminuisce, siccome viene

consumato e la produzione di nuovo glucosio deve partire da precursori non

glucidici.

Per gluconeogenesi s’intende dunque la sintesi di nuovo glucosio, a partire da

fonti non glucidiche:

Glicerolo

 Lattato

 Aminoacidi

 Piruvato

 Intermedi del ciclo di Krebs

La gluconeogenesi avviene nel fegato e nel rene; per portare il glucosio a

questi organi vengono messi in atto due cicli:

1. CICLO GLUCOSIO-LATTATO: il muscolo esporta lattato al sangue, che

viene assunto dal fegato e usato per costituire glucosio

2. CICLO GLUCOSIO-ALANINA: serve per il trasferimento dell’ammoniaca dal

muscolo al fegato. Il piruvato viene transaminato ad alanina, che

raccoglie i gruppi aminici degli AA in distruzione; viene captata dal

fegato, che usa gli atomi di carbonio dell’alanina per formare glucosio,

mentre l’atomo di azoto viene convertito in urea e poi eliminata.

La gluconeogenesi non rappresenta l’inverso della glicolisi, perché delle 10

reazioni della glicolisi, solo 7 sono l’inverso; le altre 3 sono reazioni irreversibili

e rappresentano le tre deviazioni dalla glicolisi:

1. Glucosio glucosio 6-fosfato

2. Fruttosio 6-fosfato fruttosio 1,6-bisfosfato

3. Fosfoenolpiruvato piruvato

ENZIMI NECESSARI PER LA GLUCONEOGENESI

Piruvato carbossilasi: piruvato ossalacetato

 

Fosfoenolpiruvato carbossilasi: ossalacetato fosfoenolpiruvato

 

(PEP)

Fruttosio 1,6-bisfosfatasi: fruttosio 1,6-bisfosfato fruttosio 6-fosfato

 

Glucosio 6-fosfatasi: glucosio 6-fosfato glucosio

 

PIRUVATO CARBOSSILASI

Converte il piruvato in ossalacetato ed e’ una reazione anaplerotica, ovvero

serve a rifornire il ciclo di Krebs di ossalacetato. Inoltre:

Richiede ATP e bicarbonato

 Coenzima essenziale: biotina (enzima allosterico)

 Acetil-CoA: effettore allosterico positivo

 Ha sede mitocondriale

29 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

FOSFOENOLPIRUVATO CARBOSSILASI

Converte l’ossalacetato in fosfoenolpiruvato. Inoltre:

Richiede energia, che deriva dal GTP

 Ha sede citoplasmatica

L’ossalacetato per uscire dal mitocondrio ed essere ossidato a PEP, necessita di

un sistema navetta che lo converte prima in malato, il quale riesce poi a

superare la membrana plasmatica.

FRUTTOSIO 1,6-BISFOSFATASI

Converte il fruttosio 1,6-bisfosfato in fruttosio 6-fosfato.

E’ regolata in modo allosterico da:

Citrato: effettore allosterico positivo

 Fruttosio 2,6-bisfosfato e AMP: effettori allosterici negativi

GLUCOSIO 6-FOSFATASI

Converte il glucosio 6-fosfato in glucosio.

Localizzato nel reticolo endoplasmatico di fegato e reni

 E’ assente nel muscolo e cervello

 Il glucosio viene rilasciato nel reticolo e poi trasportato ai tessuti

REGOLAZIONE DELLA GLUCONEOGENESI

Se la glicolisi e’ attiva, la gluconeogenesi e’ spenta

 Regolazione ormonale: stimolata da glucagone e cortisolo; inibita

 dall’insulina

Regolazione allosterica: stimolata da acetil-CoA (modulatore allosterico

 positivo della piruvato carbossilasi) e dalla concentrazione dei substrati

NADH e glucosio 6-fosfato

Il lattato, se presente in alte concentrazioni, stimola la gluconeogenesi

BILANCIO ENERGETICO:

2 piruvato + 4ATP + 2GTP + 2NADH + H+ + 6 molecole di acqua glucosio +

4ADP + 2GDP + 2NAD + 6Pi

30 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

31 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

TRASFERIMENTO DEGLI EQUIVALENTI RIDUCENTI

DAL CITOPLASMA AI MITOCONDRI

SISTEMI PENDOLARI

A. SISTEMA NAVETTA DIIDROSSIACETONE FOSFATO/GLICEROLO 3-

FOSFATO NADH+H NAD+

Diidrossiacetone fosfato -------------------------------------- glicerolo 3-fosfato

Glicerolo 3-fosfato

deidrogenasi

Il glicerolo 3-fosfato penetra la membrana mitocondriale e viene ossidato

(sulla superficie esterna della membrana) dalla glicerolo 3-fosfato

mitocondriale di nuovo a diidrossiacetone fosfato, il quale viene

nuovamente riportato nel citoplasma per ripetere il ciclo.

REGOLAZIONE: avviene ad opera di ormoni steroidei, che inducono, nel

fegato, la sintesi della glicerolo 3-fosfato deidrogenasi.

B. SISTEMA PENDOLARE MALATO-ASPARTATO

NADH+H NAD+

Ossalacetato --------------------------------------- malato

Malato

Deidrogenasi

Il malato penetra nel mitocondrio e viene riossidato a ossalacetato, con

riduzione del NAD+ a NADH + H+. L’ossalacetato, presente nel

mitocondrio, non può passare la membrana mitocondriale e viene

riportato nel citoplasma come aspartato, a partire dal glutammato

(reazione di transaminazione). Per ogni ossalacetato convertito ad

aspartato si forma alfa-chetoglutarato, che penetra nel citoplasma per

essere riconvertito a glutammato.

CONSIDERAZIONI:

navetta diidrossiacetone-fosfato/ glicerolo 3-fosfato

citoplasma mitocondri (TRASPORTO UNIDIREZIONALE)

navetta malato/aspartato

citoplasma mitocondri (TRASPORTO BIDIREZIONALE)



32 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

33 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

DESTINO DEL PIRUVATO

1. FERMENTAZIONE ETANOLICA (CONDIZIONI ANAEROBICHE)

2. FERMENTAZIONE LATTICA (CONDIZIONI ANAEROBICHE), ad opera

della lattato deidrogenasi

3. DESTINO AEROBICO (CONDIZIONI AEROBICHE), decarbossilazione

del piruvato ad acetil-CoA, ad opera del complesso della piruvato

deidrogenasi.

34 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

PIRUVATO LATTATO

Nel muscolo, che compie un esercizio fisico intenso

 In mancanza di ossigeno

 Se aumenta il NADH, convertito a NAD+ (la riossidazione de NADH non e’

 sufficiente ai bisogni)

LATTATO DEIDROGENASI (LDH)

E’ un enzima citoplasmatico, con un’ampia distribuzione nei tessuti, dove

catalizza la conversione del piruvato a lattato e viceversa. E’ un tetramero con

sub unità appartenenti a due diversi tipi: H nel cuore e M nel muscolo.

Combinandosi fra loro, danno origine a cinque diversi isoenzimi:

1) LDH1: nel miocardio e negli eritrociti. E’ costituita da 4 sub unita di tipo H

(H4). Essa e’ inibita da alte concentrazioni di piruvato e previene

l’abbassamento del pH

2) LDH2: nel miocardio, eritrociti e globuli bianchi

3) LDH3: nei polmoni

4) LDH4: nel muscolo, fegato e linfonodi

5) LDH5: nel fegato e muscolo. E’ costituita da sub unita di tipo M; può

continuare a convertire il piruvato in lattato e riciclare il lattato

convertendolo in piruvato.

Elevati valori di LDH si hanno:

- Durante un esercizio intenso

- In infarti cardiaci

- In miopatie/epatopatie

- In neoplasie

PERCHE SI FORMA IL LATTATO?

Si forma durante un esercizio fisico, a causa di:

1) Aumento di ioni H+

2) Diminuzione del pH acidità cellulare

3) Fatica muscolare

4) Inibizione dell’enzima fosfofruttochinasi, che determina la velocita della

glicolisi

5) Produzione lattato

TRASPORTO DEL LATTATO (dal muscolo al sangue)

Avviene attraverso le membrane cellulari, attraverso delle proteine. Queste

sono costituite da trasportatori acidi monocarbossilici, chiamati MCT. Essi:

- Si trovano sulla membrana plasmatica e mitocondriale

- Consentono un trasporto in entrambe le direzioni

- Il trasporto e’ influenzato dal gradiente di concentrazione del lattato e dal

pH

35 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

- Esistono diverse isoforme, tra cui: MCT1, che si trova nelle fibre

ossidative (lente/rosse) e nel cuore e MCT4, che si trova nelle fibre

glucidiche (veloci/bianche)

- Sono importanti per rimuovere il lattato dopo un esercizio sovra

massimale e per una maggior tolleranza alla fatica

DESTINO DEL LATTATO

Durante esercizio fisico: circa il 75% viene ossidato dal cuore, dal

 fegato e dalle fibre lente

Dopo l’esercizio fisico: viene ossidato dal cuore, dalle fibre lente e dal

 fegato, convertito in glucosio, glicogeno e immagazzinato negli

aminoacidi.

FASE DI RECUPERO

Il lattato si riversa nel liquido interstiziale e viene poi captato dalle cellule

muscolari (il 75% del lattato prodotto). La parte restante si riversa nel sangue

determinando il valore della lattacidemia. Questa quantità viene smaltita da

altri muscoli, dal fegato, cuore e reni. Per lattacidemia, s’intende il bilancio tra

la produzione di lattato, la sua diffusione nel torrente circolatorio e la sua

eliminazione.

Nel fegato, viene ossidato di nuovo a piruvato dalla lattato deidrogenasi e

quindi può essere:

- Metabolizzato nella gluconeogenesi e andare nel ciclo di Cori

- Usato per formare alanina

- Decarbossilato ad acetil-CoA

A seconda del carico, le quantità di lattato che si accumulano sono diverse:

- Con carichi di bassa intensita: non si verifica un accumulo del lattato nel

sangue

- Con un aumento dell’esercizio: si ha un aumento della lattacidemia

Per soglia anaerobica s’intende quell’intensita di lavoro a cui il lattato ematico

raggiunge il valore di 4 mmol durante prove di intensita crescente.

Il lattato, di per se, non ha grandi effetti; l’abbassamento del pH (acidosi),

invece, influenza l’attività muscolare e fa insorgere la fatica. Questo succede

perché:

Diminuisce l’affinità della troponina per il calcio

 Diminuisce la velocita di idrolisi dell’ATP, della formazione actina-miosina,

 della glicolisi e della glicogenolisi.

36 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

CICLO DI CORI O CICLO DELL’ACIDO LATTICO

Esiste una cooperazione metabolica, una suddivisione del lavoro, tra il muscolo

scheletrico che lavora in condizioni di limitata disponibilità di ossigeno ed il fegato.

Di seguito ne sono riassunte le tappe.

La conversione del glucosio a lattato, attraverso la glicolisi anaerobica, nel

 muscolo.

La diffusione del latto dal muscolo al circolo sanguigno, grazie al quale

 raggiunge il fegato, che è il suo principale utilizzatore.

La conversione del lattato a glucosio attraverso la gluconeogenesi.

 La diffusione del glucosio dal fegato al circolo sanguigno, grazie al quale

 raggiunge il muscolo chiudendo il ciclo.

Nel muscolo, il glucosio può fare glicolisi oppure essere conservato nelle riserve

 di glicogeno.

In breve, parte dell’acido lattico prodotto nel muscolo scheletrico viene

convertito in glucosio nel fegato, per tornare infine al muscolo chiudendo così il

ciclo. Glucosio → Acido lattico → Glucosio

L’importanza del ciclo di Cori è testimoniata dal fatto che può rappresentare

circa il 40% del normale turn over del glucosio plasmatico.

Oltre che nel muscolo, il ciclo di Cori avviene anche nei globuli rossi, nelle

cellule immunitarie del sistema linfatico, nelle cellule del midollo osseo e nelle

cellule epiteliali della pelle.

Dal punto di vista biochimico, il ciclo connette la glicolisi anaerobica alla

gluconeogenesi.

LE TAPPE

Il muscolo scheletrico, in condizioni di limitata disponibilità di ossigeno, come

nel corso di un intenso lavoro, produce notevoli quantità di acido lattico. In

queste condizioni infatti:

la velocità di produzione del piruvato attraverso la via glicolitica eccede la

 capacità del ciclo dell’acido citrico di ossidarlo, tanto che meno del 10% del

piruvato prodotto entra nel ciclo stesso;

la velocità alla quale l’ossigeno è assunto dalle cellule non è sufficiente per

 assicurare l’ossidazione aerobica di tutto il NADH formato.

Il lattato viene dunque prodotto come meccanismo alternativo alla glicolisi che

rischia di bloccarsi se si esaurisce l’ossigeno e se la riossidazione di NADH+H+

a NAD+ e’ bloccata.

L’acido lattico è però un prodotto finale del metabolismo, e per essere utilizzato

dalla cellula deve essere convertito in piruvato.

La membrana plasmatica della maggior parte delle cellule è liberamente

permeabile sia al piruvato che all’acido lattico, che possono quindi raggiungere

il sangue.

Una volta in circolo l’acido lattico raggiunge il fegato, che è il suo principale

utilizzatore, e nel citosol dell’epatocita viene ossidato a piruvato:

Acido lattico + NAD → Piruvato + NADH + H

+ +

37 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

Nell’epatocita questa ossidazione è favorita dal basso rapporto

NADH/NAD presente nel citosol.

+

Il piruvato è quindi disponibile per entrare nella gluconeogenesi.

Il glucosio prodotto lascia il fegato e, tramite il circolo ematico raggiunge il

muscolo, il globulo rosso, i neuroni, e gli altri tessuti e cellule che lo richiedono,

chiudendo così il ciclo.

COSTO ENERGETICO DEL CICLO DI CORI

Il ciclo di Cori comporta un consumo netto di 4 molecole di ATP.

PRODUZIONE DI LATTATO

L’accumulo di lattato nel muscolo comporta l’insorgere della fatica muscolare.

Nei soggetti non allenati ciò corrisponde al 50-60% della VO2 max, negli atleti

al 70-80% della VO2 max (dipende sia da fattori genetici sia dall’allenamento).

Il lattato viene prodotto quando la v di produzione e’ maggiore della v di

rimozione. La mancanza di ossigeno non e’ invece un fattore rilevante.

IN SINTESI

Durante un esercizio massimale il muscolo e’ un “circuito chiuso”. La richiesta

di ATP non può essere soddisfatta dalla velocita di rifornimento dell’ossigeno.

La fosfocreatina e il glicogeno rappresentano dunque i substrati principali per il

rifornimento di ATP. Allo stesso tempo pero il muscolo si avvelena producendo

H+, fosfato e lattato.

PCr: tampone della concentrazione di ATP

 primo substrato utilizzato

Glicogeno:

maggiore attivazione nella contrazione

 accumulo di metaboliti (Pi, AMP, ADP)

38 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

COMPLESSO DELLA PIRUVATO DEIDROGENASI

Il piruvato, prodotto dalla glicolisi, viene ossidato ad acetil-CoA nel mitocondrio,

tramite una decarbossilazione, nella quale il gruppo carbossilico del piruvato

viene rimosso sotto forma di anidride carbonica. Si forma, inoltre, il NADH, che

porta i suoi due elettroni alla catena respiratoria.

Il piruvato viene ossidato da tre enzimi, che appartengono al complesso della

piruvato deidrogenasi, presente:

Nei mitocondri delle cellule eucariotiche

 Nel citosol delle cellule procariotiche

I TRE ENIZIMI DEL COMPLESSO (complesso multi enzimatico)

1. E1= piruvato deidrogenasi catalizza la reazione di

decarbossilazione ossidativa

2. E2= diidrolipoil transacetilasi catalizza il trasferimento del gruppo

acetile al CoA

3. E3= diidrolipoil deidrogenasi catalizza la rigenerazione della forma

ossidata della lipoamide

COENZIMI E GRUPPI PROSTETICI DEL COMPLESSO DELLA PIRUVATO

DEIDROGENASI

COFATTORE POSIZIONE

TPP (tiamina pirofosfato) Legato a E1

Lipoato Legato a E2

Coenzima A Substrato di E2

FAD Legato a E3

NAD+ Substrato di E3

MECCANISMO D’AZIONE DEL COMPLESSO

1. Il piruvato viene decarbossilato da E1 (reagendo con la TPP), formando

idrossietil-TPP (si libera anidride carbonica)

2. L’idrossietil-TPP viene ossidato usando Lipoato, per formare acetil-

lipoamide

3. E2 catalizza il trasferimento del gruppo acetilico della acetil-lipoamide,

formando acetil-CoA

4. E3 riossida l’acetil-lipoamide, usando FAD, che si riduce a FADH2

5. Il FADH2 viene riossidato a FAD da una molecola di NAD+, che si riduce a

NADH

REAZIONE COMPLESSIVA:

piruvato + NAD + CoA-SH acetil-CoA + NADH + H+ + CO2

REGOLAZIONE DELLA PIRUVATO DEIDROGENASI

39 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

E’ inibita da:

ATP

 NADH, compete con NAD+ per il legame a E3

 ACETIL-COA, compete con il CoA per il legame a E2

E’ attivata da:

AMP

 ADP

 NAD+

E’ regolata inoltre da cicli di fosforilazione/defosforilazione dell’enzima E1. La

forma inattivata dell’enzima e’ fosforilata da una proteina chinasi (che quindi

inibisce la decarbossilazione del piruvato), quella attiva e’ defosforilata da una

proteina fosfatasi (che stimola la decarbossilazione).

40 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

CICLO DI KREBS O CICLO DELL’ACIDO CITRICO

Avviene nella matrice mitocondriale, a differenza della glicolisi che avviene nel

citosol. Ad ogni ciclo, nel susseguirsi delle sue otto reazioni, entra un acetil-CoA

ed escono due molecole di anidride carbonica, conservando l’energia libera in 3

NADH, 1 FADH2 e un GTP.

REAZIONI DEL CICLO DI KREBS:

1. CONDENSAZIONE

Acetil-CoA + ossalacetato citrato citrato sintasi

2. ISOMERIZZAZIONE

Citrato isocitrato aconitasi



3. DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA

Isocitrato alfa-chetoglutarato isocitrato

deidrogenasi

4. DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA

Alfa-chetoglutarato Succinil-CoA alfa-chetoglutarato

deidrogenasi

5. FOSFORILAZIONE

Succinil-CoA succinato Succinil-CoA



sintetasi

6. OSSIDAZIONE

Succinato fumarato succinato



deidrogenasi

7. IDRATAZIONE

Fumarato malato fumarato idratasi



8. OSSIDAZIONE

Malato ossalacetato malato deidrogenasi



RESA ENERGETICA DEL CICLO

Acetil-CoA + 3NAD + FAD + GDP + Pi 3NADH + 1FADH2 + GTP + 2CO2

QUINDI:

GLICOLISI:

- 2NADH

- 2 ATP

COMPLESSO DELLA PIRUVATO DEIDROGENASI

- 2NADH

- 2CO2

CICLO DI KREBS

- 6NADH

- 2FADH2

- 1GTP

41 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

Sommando tutte le varie reazioni, si può affermare che nell’ossidazione

completa di una molecola di glucosio si producono circa 34 ATP.

NATURA ANFIBOLICA DEL CICLO

Il ciclo prende parte sia a processi catabolici sia a processi anabolici e i suoi

intermedi servono in altre vie biosintetiche. Quando essi vengono sottratti al

ciclo, devono essere prontamente rimpiazzati tramite REAZIONI

ANAPLEROTICHE:

a) Piruvato carbossilasi: piruvato + CO2 + ATP + acqua ossalacetato +



ADP + Pi

b) PEP carbossichinasi: fosfoenolpiruvato + CO2 +GDP ossalacetato +



GTP

c) Malico: piruvato malato

Gli intermedi del ciclo di Krebs, utilizzati per altre vie metaboliche sono:

Succinil-CoA, che deriva dall’ossidazione degli acidi grassi e dalla

 degradazione degli aminoacidi e viene usato per la sintesi di porfirine e

del gruppo -eme

Alfa-chetoglutarato, che deriva da reazioni di deamminazione e viene

 convertito in glutammato, per la sintesi di glutammina, arginina e

nucleotidi purinici

Ossalacetato, che viene transaminato ad aspartato, per la sintesi di

 aspargina

Citrato, trasferito nel citoplasma, dove serve per la sintesi degli acidi

 grassi

REGOLAZIONE DEL CICLO

E’ regolato da:

Disponibilità dei substrati (acetil-CoA, ossalacetato e ossigeno)

 Bisogno di intermedi in altre vie

 Richiesta di ATP della cellula

Le tre reazioni chiave per la regolazione del ciclo sono:

Citrato sintasi: la velocita della reazione dipende dalla disponibilità dei

 substrati acetil-CoA e ossalacetato. E’ inattivata da citrato, NADH,

Succinil-CoA e ATP e attivata da ADP

Isocitrato deidrogenasi: e’ inattivata da citrato, ATP e NADH e attivata da

 ADP e NAD+

Alfa-chetoglutarato deidrogenasi: e’ inattivata da NADH, ATP e Succinil-

 CoA e attivata da calcio.

Nota bene: quando nel mitocondrio vi e’ abbondanza di energia, il citrato esce

nel citosol; qui:

- Inibisce la glicolisi, inibendo la fosfofruttochinasi-1 (PFK-1)

- Stimola la gluconeogenesi

- Stimola la sintesi di acidi grassi, perché stimola l’acetil-CoA carbossilasi.

42 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

43 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

SHUNT DEL PENTOSO FOSFATO

Molte cellule hanno la possibilità di utilizzare glucosio in diverse vie; la piu

importante e’ la via del pentoso fosfato. Questa avviene nel citoplasma di

tessuti, come fegato, cervello, ghiandola surrenale. Attraverso questa via si

verifica l’ossidazione completa a anidride carbonica di uno degli atomi di

carbonio del glucosio 6-fosfato, con produzione di NADPH + H+ e una molecola

a 5 atomi di carbonio (ribosio 5-fosfato).

L’importanza di questa via e’ da ricercarsi:

1. Nella produzione di NADPH e H+, che serve per varie vie metaboliche,

come la biosintesi di acidi grassi e colesterolo

2. Nella produzione di zuccheri a 5 atomi di carbonio (pentosi), necessari

alla sintesi di nucleotidi e nucleosidi

3. Nella possibilità di ridurre lo stress ossidativo

NADH: cede gli equivalenti alla catena di trasporto degli elettroni,

consentendo la sintesi di ATP

NADPH: donatore di equivalenti nelle biosintesi riduttive (sintesi di acidi grassi

e colesterolo)

La via del pentoso fosfato può essere suddivisa in due fasi:

Fase ossidativa e’ irreversibile e comprende le prime tre reazioni, in

 

cui il glucosio 6-fosfato viene convertito in ribulosio 5-fosfato, liberando

una molecola di anidride carbonica e producendo due molecole di

NADPH + H+.

Fase non ossidativa comprende una serie di reazioni reversibili e

 

procede attraverso l’isomerizzazione del ribulosio 5-fosfato in ribosio 5-

fosfato e la formazione del rimanente xilulosio 5-fosfato. L’unione di

quest’ultimo al ribosio 5-fosfato porta alla formazione di fruttosio 6-P e

gliceraldeide 3-P, che entrano nella glicolisi.

FASE OSSIDATIVA

In questa prima fase vengono sintetizzate due molecole di NADPH per ogni

molecola di glucosio 6-fosfato che entra nella via. Queste molecole di NADPH

sono necessarie alle reazioni di biosintesi riduttive.

44 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

FASE NON OSSIDATIVA

In questa fase si producono 2 molecole di fruttosio 6-fosfato e una molecola di

gliceraldeide 3-fosfato.

La via del pentoso fosfato e la glicolisi sono collegate tramite gli enzimi

transchetolasi e transaldolasi di questa fase non ossidativa.

45 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

CONTROLLO DELLA VIA DEL PENTOSO FOSFATO

La disponibilità del citoplasma di NAD+ e NADPH determina il flusso di glucosio

6-fosfato nella glicolisi o nella via dei pentosi fosfati.

La via dei pentosi fosfato e’ attiva nel fegato, tessuto adiposo, corteccia

surrenale, tiroide, eritrociti, testicoli e ghiandola mammaria. E’ invece poco

presente nel muscolo perché in questo tessuto vi e’ solo una piccola quantità di

glucosio 6-fosfato deidrogenasi.

46 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

Il glucosio 6-fosfato e’ quindi in comune con la glicolisi e la via del pentoso

fosfato. Il suo ingresso in una o nell’altra via dipende dalle esigenze

energetiche della cellula e dalle concentrazioni di NAD+ e NADPH. Il glucosio

entrerà, quindi, nella glicolisi se si necessita di energia e nella via dei pentosi

se si ha bisogno di nuove molecole.

La glucosio 6-fosfato deidrogenasi e’ l’enzima che impone il ritmo della via dei

pentosi. La sua attività aumenta notevolmente dopo l’assunzione di un pasto di

glucidi. L’utilizzo di questo enzima e’ attivato dai livelli di NADP+: se i livelli

diminuiscono, la via dei pentosi viene rallentata e il glucosio 6-fosfato entra

nella glicolisi. E’ inoltre attivato da situazioni di anossia; infatti, la mancanza di

ossigeno impedisce l’uso ossidativo del piruvato e induce un accumulo di

metaboliti intermedi.

RESA ENERGETICA DELLA VIA DEI PENTOSI FOSFATO

1 mole di glucosio 6 moli di anidride carbonica + 12 moli di NADPH + H+

47 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

TESSUTO ADIPOSO

FUNZIONI:

1. ENDOCRINA: rilascio di ormoni e molecole (leptina e adiponectina)

2. AUTOCRINA agisce sul suo metabolismo, depositando trigliceridi

3. PARACRINA

E’ formato da:

Cellule adipose bianche: hanno funzione di deposito di trigliceridi e

 elaborazione di ormoni. Hanno un vacuolo lipidico e sono poco

vascolarizzate e innervate.

Cellule adipose brune: producono calore. Contengono una proteina, UCP

 o termogenina, che ha la funzione di disaccoppiare la fosforilazione

dell’ossidazione. Queste cellule sono vascolarizzate e innervate.

I LIPIDI

POLARI: sono solubili in acqua, hanno una parte idrofila (interno) e una idrofoba

acidi grassi, colesterolo

(esterno). Essi sono gli (distribuito a tutte le cellule e

glicosfingolipidi e corpi chetonici.

usato come costituente delle membrane),

NON POLARI: immagazzinati e trasportati, non sono solubili in acqua. Essi sono

trigliceridi

i (trasportati al tessuto adiposo e tessuto muscolare per essere

esteri del colesterolo.

ossidati e usati come fonte energetica) e

FUNZIONI DEI LIPIDI

1. Isolanti termici

2. Riserve di energia (trigliceridi)

3. Combustibili metabolici (corpi chetonici)

4. Ormoni

5. Vitamine

6. Agenti emulsionanti nella digestione e assorbimento

I lipidi contribuiscono a dare una elevata resa energetica, hanno un ruolo

strutturale (sono presenti nelle membrane cellulari) e un ruolo fisiologico. I

lipidi richiedono un ambiente ANIDRO (senza acqua) e sono INSOLUBILI. Per

passare nel sangue, essi sono trasportati tramite:

Lipoproteine plasmatiche che associano proteine ai lipidi

 Albumina, trasportatore di FFA (acidi grassi liberi) e corpi chetonici

 corpi chetonici

Sono trasformati in

 LE LIPOPROTEINE

Si possono trovare nel nucleo centrale, o CORE (trigliceridi ed esteri del

colesterolo), oppure in SUPERFICIE (colesterolo, fosfolipidi, proteine).

Esistono quattro classi di lipoproteine:

1. Chilomicroni: si formano nell’intestino e trasportano TG

2. VLDL (very low density lipoproteins): si formano nel fegato e trasportano

TG sintetizzati endogenamente

3. LDL (low density lipoproteins): si formano nel sangue e trasportano

colesterolo esterificato

48 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

4. HDL (high density lipoproteins): si formano nel fegato e rimuovono

colesterolo dai tessuti

5. IDL (intermediate density lipoproteins)

LE ALIPOPROTEINE

Sono proteine in grado di legare lipidi e sono costituenti delle lipoproteine. Esse

sono:

A. APO-B48: associate ai chilomicroni

B. APO-B100: associate alle VLDL

C. APO-E: associate ai chilomicroni, VLDL e HDL

D. APO-C2: associate ai chilomicroni

E. APO-C3: associate ai chilomicroni, VLDL e LDL

FUNZIONI DELLE ALIPOPROTEINE

Funzione strutturale delle lipoproteine

 Cofattori di enzimi adibiti al metabolismo

 RELAZIONE TRA TESSUTO ADIPOSO, FEGATO E MUSCOLO

Il tessuto adiposo libera acidi grassi e glicerolo dalle sue riserve di trigliceridi e

le riversa nel sangue. Gli acidi grassi liberi sono assunti da vari organi, che li

demoliscono per ricavare energia.

Il muscolo ha una riserva endogena di trigliceridi.

Nel fegato, la sintesi di acidi grassi può avvenire ex-novo, partendo da un

eccesso di glucosio (glucosio->piruvato->acetil CoA) oppure dalla lipolisi dei

trigliceridi. Inoltre il fegato forma glucosio da glicerolo.

Il cuore ossida acidi grassi per ricavare energia.

Il tessuto adiposo funge da deposito di trigliceridi. Qui avvengono la LIPOLISI

(stimolata da un aumento di glucagone e catecolamine e inibita da insulina) e

la LIPOGENESI (stimolata da insulina e inibita da glucagone).

TESSUTO ADIPOSO

FEGATO

Trigliceridi glicerolo

glucosio

Acidi grassi Acidi grassi

trigliceridi

49 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

MUSCOLO

50 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

LIPOLISI

Rappresenta l’idrolisi dei trigliceridi ad acidi grassi e glicerolo. Ciò avviene nel

tessuto adiposo, nelle gocce lipidiche. La lipolisi e’ essenziale perché i

trigliceridi non sono in grado di entrare nelle cellule. Il loro assorbimento o il

rilascio di acidi grassi avviene tramite tre meccanismi, ad opera di tre enzimi,

le lipasi:

1. TRIACILGLICEROLO LIPASI ADIPOCITARIA O DESNUTRINA (ATGL)

Catalizza il primo passaggio dell’idrolisi dei trigliceridi. Si trova nel

citoplasma del tessuto adiposo, cuore, muscolo e rene. Catalizza la

conversione dei trigliceridi in digliceridi e acidi grassi.

TRIGLICERIDE + acqua DIGLICERIDE + ACIDO

GRASSO

La regolazione di questa lipasi ATGL avviene ad opera della proteina CGI-

58; la sua mancanza o il suo malfunzionamento portano a un accumulo di

trigliceridi. La proteina e’ regolata, a sua volta, attraverso la sua

interazione con la perilipina A (PLIN 1), che riveste le gocce lipidiche.

Allo stato basale, il CGI-58 e’ sequestrato da PLIN1 e la sua attività e’

bassa; quindi, ATGL e’ inattivata. Quando la PLIN1 viene fosforilata, il CGI-

58 e’ rilasciato, si lega ad ATGL e la attiva.

2. LIPASI ORMONE-SENSIBILE (HSL)

Non e’ indispensabile per l’avvio della lipolisi. Catalizza la conversione del

digliceride in monogliceride e acido grasso.

DIGLICERIDE + acqua MONOGLICERIDE + ACIDO

GRASSO

La proteina e’ formata da tre domini:

- Dominio N-terminale, che interagisce con la proteina FABP4

- Dominio C-terminale, che contiene il dominio a/b idrolasico, che, a sua

volta, include Ser424, Asp693 e His72

- Dominio in cui sono presenti tutti e cinque i siti di fosforilazione, su

altri residui di serina (Ser650 e Ser 663)

La HSL e’ attivata dalla fosforilazione di Ser552, Ser649 e Ser650 e si

associa con la proteina FABP4 nel citosol. L’inibizione avviene, invece, per

fosforilazione di Ser554 ad opera della AMPK.

3. MONOGLICERIDE LIPASI (MG)

Scinde il monogliceride in tre acidi grassi e glicerolo.

MONOGLICERIDE + acqua 3 ACIDI GRASSI +

GLICEROLO

51 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

REGOLAZIONE ORMONALE DELLA LIPOLISI

a) ADRENALINA E GLUCAGONE a seguito del legame con i recettori beta-

adrenergici, questi ormoni attivano ATGL e HSL; in particolare viene

stimolata dapprima la perilipina A (PLIN1) e poi questa viene fosforilata

su sei residui di serina dalla proteina chinasi A (PKA).

- Per ATGL: una volta fosforilata, la PKA porta al rilascio di CGI-58, che

attiva ATGL

- Per HSL: una volta fosforilata, la PKA si lega a HSL e può cosi accedere

alle gocce lipidiche

b) PEPTIDI NATRIURETICI (atriale e cerebrale ANP e BNP) essi sono

regolatori positivi della lipolisi e sono rilasciati dalle pareti atriali e

ventricolari del cuore. Essi stimolano la guanilico ciclasi, che:

- Trasforma il GTP in GMPc

- Viene attivata la PKG

- Cascata lipidica per fosforilazione della PLIN1 e HSL

c) INSULINA: essa interviene agendo sull’attività degli enzimi:

- Determina idrolisi del cAMP ad opera di alcune fosfodiesterasi

- Inattiva la PKA

- Blocca la lipolisi, perché impedisce la fosforilazione sia di HSL che

della PLIN1

- Inibisce la lipolisi anche attraverso un meccanismo che interessa il

sistema nervoso simpatico. Nel cervello, un suo aumento inibisce la

fosforilazione di HSL e della PLIN1.

d) STIMOLAZIONE DEL SN SIMPATICO: le catecolamine agiscono sui recettori

beta-adrenergici, con effetto stimolante:

- Legame ai recettori

- Attivazione dell’adenilato ciclasi

- Sintesi di cAMP

- Attivazione della PKA fosforilazione della HSL e attivazione

PERILIPINA A: e’ una proteina presente sulle membrane delle gocce lipidiche

degli adipociti. Svolge un ruolo importante nella MOBILIZZAZIONE e ACCUMULO

DI GRASSO; allo stato basale, previene l’azione delle lipasi nella lipolisi.

La PLIN A e’ fosforilata dalla PKA; una volta fosforilata, subisce un cambiamento

conformazionale, esponendo i TG all’azione della lipasi ormone-sensibile.

52 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

METABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI

Sono rilasciati attraverso la lipolisi dai trigliceridi

 Diffondono nel sangue

 Si legano all’albumina, che li porta al muscolo

 Passano nel mitocondrio

 Vengono ossidati, tramite la beta-ossidazione vengono tolti 2 atomi

 

di carbonio e si forma acetil-CoA

L’acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs, dove viene ossidato ad anidride

 carbonica

I coenzimi ridotti NADH e FADH2 entrano nella catena respiratoria dei

 mitocondri, producendo ATP

La via di ossidazione degli acidi grassi avviene in due fasi:

Attivazione e trasporto degli acidi grassi nei mitocondri

 Beta ossidazione degli Acil-CoA

ATTIVAZIONE E TRASPORTO DEGLI ACIDI GRASSI

Il catabolismo degli acidi grassi inizia nello spazio inter membrana del

mitocondrio, dove gli acidi grassi sono attivati ad Acil-CoA, utilizzando ATP.

Questa reazione avviene ad opera dell’enzima Acil-CoA sintetasi (ACS), che

catalizza l’addizione di molecole di CoA all’acido grasso, consumando 2 ATP; si

forma dunque Acil-CoA.

ACIDO GRASSO + CoA + ATP ACIL-COA + AMP + Ppi

Dopodiché avviene il trasporto all’interno dei mitocondri. Questo si differenzia a

seconda della lunghezza degli acidi grassi; gli acidi grassi con catena <12

trasportatori di membrana.

atomi di carbonio entrano nei mitocondri tramite

shuttle della carnitina.

Quelli, invece, con >14 atomi di carbonio usano lo

TRASPORTATORI DI MEMBRANA

FATP: esiste in sei isoforme (FATP1 e FATP4 presenti nel muscolo

 scheletrico)

FABP: associato alla membrana plasmatica

 FAT/CD36

Il trasporto dell’Acil-CoA, ottenuto da acidi grassi con >14 atomi di carbonio,

avviene tramite lo shuttle della carnitina e solo cosi può entrare nel

mitocondrio per essere ossidato.

SHUTTLE DELLA CARNITINA

53 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

1. Il gruppo acilico si lega al gruppo -OH della carnitina. La reazione e’

catalizzata dalla carnitina acil-transferasi e si forma acil carnitina, in

grado di attraversare la membrana.

2. L’acil-carnitina entra nel mitocondrio e dona il gruppo acile ad una

molecola di CoA interna, tramite l’enzima carnitina acil-transferasi II e

la carnitina viene rilasciata nel citosol. Si forma una molecola di Acil-CoA,

la quale verrà ossidata nella beta-ossidazione.

54 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

BETA OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI

Una volta all’interno della matrice mitocondriale, gli Acil-CoA vengono

degradati tramite una serie di passaggi, ciascuno dei quali rilascia un

frammento di 2 atomi di carbonio sotto forma di acetil-CoA. La via metabolica

e’ ciclica perché’ ogni passaggio termina con la formazione di un Acil-CoA

accorciato di due atomi di carbonio, che viene sottoposto allo stesso processo

nel ciclo successivo.

Ciascun passaggio comporta 4 reazioni:

1) DEIDROGENAZIONE: Acil-CoA Enoil-CoA (Acil-CoA deidrogenasi),

utilizzando un FAD che si riduce a FADH2

2) IDRATAZIONE: Enoil-CoA idrossiacil-CoA (enoil-CoA idratasi)

3) DEIDROGENAZIONE: idrossiacil-CoA chetoacil-CoA (idrossiacil-CoA

deidrogenasi), utilizzando un NAD che si riduce a NADH + H+

4) TIOLASI: chetoacil-CoA Acil-CoA + acetil-CoA (chetiolasi)

L’Acil-CoA rientra poi nella sequenza; mentre, l’acetil-CoA prodotto entra nel

ciclo di Krebs. Per ogni acetil-CoA ossidato nel ciclo di Krebs si producono 12

ATP.

REGOLAZIONE DELLA BETA-OSSIDAZIONE

Per quanto riguarda la velocita:

- Aumenta nell’esercizio leggero o moderato

- Diminuisce nell’esercizio elevato

- E’ maggiore in un soggetto allenato rispetto a uno non allenato

- E’ maggiore con la durata dell’esercizio, se l’intensita e’ costante

La sintesi e la degradazione degli acidi grassi sono regolate reciprocamente in

modo da non essere entrambe attivate nello stesso momento. Adrenalina e

glucagone favoriscono l’ossidazione dei trigliceridi, mentre l’insulina stimola

la biosintesi degli acidi grassi.

La velocita della beta-ossidazione e’ determinata dalla concentrazione dei

substrati, in particolare di Acil-CoA; quindi, la regolazione dev’essere fatta a

monte del processo.

Inoltre:

La beta-chetiolasi e’ inibita dal prodotto, acetil-CoA; quindi, un aumento

 di acetil-CoA durante un esercizio fisico intenso, può ridurre la velocita

della beta-ossidazione

Il malonil-CoA (enzima della tappa limitante della biosintesi degli acidi

 grassi, partendo da acetil-CoA) inibisce la carnitina acil-transferasi;

quindi, alte concentrazioni di malonil-CoA inibiscono il trasporto di Acil-

CoA nel mitocondrio

Durante un esercizio intenso aumenta la concentrazione di acetil-CoA nel

 muscolo. Quando questo eccesso non riesce piu a entrare nel ciclo di

55 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

Krebs, esso reagisce con la carnitina, formando acil-carnitina. Viene cosi

ridotta la concentrazione di carnitina nel mitocondrio e ciò rallenta lo

shuttle della carnitina e la velocita dell’ossidazione crolla

Se, prima di un esercizio, non si ha sufficiente glicogeno muscolare, viene

 favorita l’ossidazione degli acidi grassi nel muscolo.

METABOLISMO DEI TRIGLICERIDI

Avviene principalmente nel tessuto adiposo; fegato, cuore, muscolo

o scheletrico intervengono quando le quantità di trigliceridi è molta e il

rifornimento di acidi grassi supera le capacita delle cellule di ossidarli.

Si formano perché rimuovono gli effetti tossici degli acidi grassi e degli

o Acil-CoA, che potrebbero danneggiare le membrane e inibire gli enzimi.

Con la sintesi di TG si rigenera il CoA

o Sono trasportati sotto forma di chilomicroni e VLDL

o

CONTROLLO DELLA SINTESI DEI TRIGLICERIDI

Varia da tessuto a tessuto; il fegato li converte quando trasforma glucosio in

acidi grassi oppure quando gli acidi grassi sono molti.

NEL FEGATO: sono usati anche per fare beta-ossidazione e sintesi di fosfolipidi

NEL CUORE E MUSCOLO SCHELETRICO: sono immagazzinati temporaneamente

se il loro rifornimento è maggiore della velocita della loro

ossidazione

NEL TESSUTO ADIPOSO: sono immagazzinati a lungo termine

LA SINTESI DEGLI ACIDI GRASSI E LA LIPOGENESI

La sintesi degli acidi grassi avviene soprattutto a livello dell’intestino, del

tessuto adiposo, del fegato e della ghiandola mammaria. Una volta formatisi,

questi acidi grassi si associano al glicerolo 3-fosfato per formare i trigliceridi,

che vanno a depositarsi nel tessuto adiposo, e fosfogliceridi, che vanno a

costituire le membrane cellulari.

Siccome la sintesi degli acidi grassi e la successiva lipogenesi avvengono nel

citoplasma, e’ necessario un sistema specifico in grado di trasportare l’acetil-

CoA prodotto nel mitocondrio al suo esterno; il citrato e’ deputato al

trasferimento dei gruppi acetilici nel citosol. A questo livello subisce l’azione

dell’enzima citrato liasi, rilasciando ossalacetato (che torna nel mitocondrio

tramite lo shuttle del malato-ossalacetato) e l’acetil-CoA; quest’ultimo, una

volta libero, subisce l’azione dell’acetil-CoA carbossilasi, deputato alla

sintesi di malonil-CoA a partire da anidride carbonica e acetil-CoA. Tale

reazione, ATP e biotina dipendente, e’ favorita dall’insulina e dal citrato e

ostacolata dal glucagone e dalle catecolamine.

L’enzima acetil-CoA carbossilasi può esistere in una forma attiva e una forma

inattiva; il passaggio dalla forma inattiva a quella attiva si verifica quando nel

56 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

citoplasma c’è un’elevata concentrazione di citrato. Il citrato e’ dunque un

modulatore positivo dell’enzima acetil-CoA carbossilasi.

Sempre nel citoplasma troviamo un complesso multi enzimatico, denominato

acido grasso sintetasi, che grazie ad una serie di reazioni porta alla

formazione di acidi grassi. L’attività dell’acido grasso sintetasi e’ favorita

dall’abbondante presenza di malonil-CoA, che se da un lato favorisce la

lipogenesi, dall’altro espleta un’azione inibente sulla lipolisi.

Una volta prodotti, gli acidi grassi vengono esterificati, per formare i trigliceridi,

con glicerolo 3-fosfato. Quest’ultimo si può ottenere dal diidrossiacetone

fosfato (intermedio della glicolisi) per azione dell’enzima glicerolo fosfato

deidrogenasi o dal glicerolo tramite l’enzima glicerolo chinasi, particolarmente

attivo a livello epatico. CORPI CHETONICI

In condizioni normali e con una dieta equilibrata, i corpi chetonici vengono

prodotti in piccole quantità perché l’acetil-CoA viene utilizzato principalmente

nel ciclo di Krebs.

In condizioni che portano a un accumulo di acetil-CoA, il fegato si libera

dell’eccesso producendo i corpi chetonici, che invia attraverso il sangue ai

tessuti per ricavare energia dalla loro ossidazione. I corpi chetonici sono

prodotti in eccesso durante il digiuno e il diabete:

DIGIUNO PROLUNGATO: si riduce l’apporto di carboidrati con la dieta; si

 verifica quindi un aumento della gluconeogenesi e gli acidi grassi del

tessuto adiposo diventano la principale fonte di energia

DIABETE: la mancanza o scarsità di insulina impedisce l’ingresso di

 glucosio dal sangue ai tessuti; ciò comporta un aumento della

gluconeogenesi nel fegato e l’ossidazione degli acidi grassi nel muscolo e

nel fegato.

In entrambi i casi si verifica un accumulo di acetil-CoA, con conseguente

produzione di corpi chetonici in quantità superiore rispetto alla capacita di

utilizzo degli organi extraepatici.

La produzione ed esportazione di corpi chetonici diventa, pero, importante

perché consente di proseguire l’ossidazione degli acidi grassi anche se nel

fegato l’ossidazione di acetil-CoA, tramite il ciclo di Krebs, e’ minima.

L’accumulo di corpi chetonici nel sangue e nelle urine comporta la chetosi; la

presenza di aceto acetato e beta-idrossibutirrato abbassa il pH del sangue,

portando a una condizione nota come acidosi, che, in condizioni estreme,

porta al coma e alla morte.

L’acetone e’ eliminato attraverso la respirazione, mentre aceto acetato e beta-

idrossibutirrato sono trasportati ai tessuti extraepatici, per essere ossidati nel

ciclo di Krebs.

57 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

LA GLICEROLONEOGENESI

Rappresenta la versione accorciata della gluconeogenesi: da piruvato a

diidrossiacetone fosfato, convertito poi in glicerolo 3-fosfato.

Nel muscolo: (piruvato carbossichinasi)

PIRUVATO OSSALACETATO (PEP carbossichinasi)

OSSALACETATO FOSFOENOLPIRUVATO

 (piu tappe)

FOSFOENOLPIRUVATO DIIDROSSIACETONE FOSFATO

 (glicerolo 3-P

DIIDROSSIACETONE FOSFATO GLICEROLO 3-FOSFATO

deidrogenasi)

E’ regolata in modo reciproco nel fegato e nel tessuto adiposo; nel fegato una

maggiore velocita determina una accelerazione della sintesi e dell’esportazione

dei TG. Nel tessuto adiposo una ridotta velocita della gliceroloneogenesi

determina un maggior rilascio di acidi grassi.

Nel fegato e nel rene il glicerolo 3-P si forma dal glicerolo ad opera della

glicerolo chinasi.

TERMOGENESI (produzione di calore)

indiretta,

1. TESSUTO ADIPOSO BIANCO: nella produzione di acidi grassi e

diretta, nella produzione di calore attraverso la rottura del legame tra

acidi grassi e glicerolo, il ciclo di idrolisi e sintesi dei TG e lo shuttle del

glicerolo 3-P

2. TESSUTO ADIPOSO BRUNO: tramite la beta-ossidazione degli acidi grassi

Inoltre, il glicerolo 3-P viene ossidato con liberazione di calore.

58 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

METABOLISMO DEL CUORE

Organo aerobio

 Altamente vascolarizzato

 Ricco di mitocondri. Per questo capace di estrarre il 70-80% di ossigeno,

 per: attività elettrica (3-5%), mantenimento dell’integrità cellulare (20%),

attività contrattile (72-75%)

FUNZIONI DEL CUORE:

1. Pompaggio del sangue: tramite la beta-ossidazione e il ciclo di Krebs.

2. Contrazione: resa possibile dalla glicolisi

TESSUTO MUSCOLARE CARDIACO

Miociti: cellule con un solo nucleo e molti mitocondri. Sono dipendenti

 dalla fosforilazione ossidativa per ricavare energia

Sarcolemma: rivestito dal glicocalice, una struttura di polisaccaridi e

 glicoproteine

INNESCO DELLA CONTRAZIONE

La contrazione del muscolo cardiaco si svolge in maniera molto simile a quella

che avviene nel muscolo scheletrico. Le uniche differenze riguardano l’innesco

della contrazione. L’impulso e’ fornito da un segnale ritmico emesso da

particolari miociti. In seguito all’attivazione del potenziale d’azione, piccole

quantità di calcio extracellulare entrano nella cellula e viene alla fine rimosso

dall’azione di alcune pompe del reticolo sarcoplasmatico, durante la diastole.

REGOLAZIONE DELLA CONTRAZIONE

59 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

L’innervazione del miocardio e’ determinata da:

SNA simpatico: stimolazione dei recettori beta1-adrenergici. Si ha

 l’attivazione dell’adenilato ciclasi (con produzione di cAMP), attivazione

della proteina chinasi A e infine fosforilazione di proteine implicate nella

contrazione del miocardio.

SNA parasimpatico: stimolazione dei recettori muscarinici colinergici. Si

 ha l’inibizione dell’adenilato ciclasi e conseguente diminuzione della

produzione di cAMP.

ENERGETICA DEL MIOCARDIO

L’energia per attivare il miocardio deriva dall’ATP:

ATP+acqua= ADP+Pi

La quantità di ATP nel miocardio e’ di circa 5 mmol/g.

L’ATP e’, dunque, rifornito attraverso tre vie:

1. Trasferimento del gruppo fosforico della fosfocreatina:

fosfocreatina+ADP = creatina+ATP (creatina chinasi)

2. Fosforilazione ossidativa

3. Fosforilazione a livello del substrato

TRASPORTO DEL GRUPPO FOSFORICO

L’ATP attraversa la membrana mitocondriale e tramite l’enzima creatina

 chinasi viene convertito in fosfocreatina e ADP; quest’ultimo viene

trasportato nel mitocondrio dall’adenilato traslocasi.

La fosfocreatina diffonde nel citoplasma e grazie all’enzima creatina

 chinasi si riconverte in ATP e creatina, che ritorna nello spazio inter

membrana. MITOCONDRIO

SARCOPLASMA ADP fosfocreatina

ADP

FOSF-OX

CONTRAZIONE ATP creatina

ATP

Sono presenti, pero, altre tre reazioni di risintesi dell’ATP:

1. Reazione catalizzata dall’adenilato chinasi o miochinasi

2 ADP ATP+AMP

----

2. Reazione catalizzata dalla adenosina deamminasi

60 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

AMP+acqua --- IMP+NH3

3. Reazione catalizzata dalla 5-nucleotidasi: porta a vasodilatazione

In generale, si può affermare che se aumentano le richieste di ossigeno, vi sarà

un maggior apporto di sangue (durante, ad esempio, un esercizio fisico

intenso). I livelli di ATP e PC sono massimi nella diastole e minimi nella sistole.

Per ogni battito viene consumato il 5% dell’energia totale contenuta nell’ATP e

PC. SUBSTRATI DEL TESSUTO CARDIACO

DAL SANGUE

- Acidi grassi

- Glucosio

- Lattato

- Corpi chetonici

- Aminoacidi

DA DEPOSITI ENDOGENI

- Glicogeno

- Trigliceridi

A RIPOSO:

- Glucosio (19%)

- Acidi grassi (75%)

- Lattato (6%)

- Grassi endogeni

- Lipoproteine plasmatiche

IN ESERCIZIO:

- Glucosio (27%)

- Acidi grassi (58%), provenienti dalla glicolisi

- Lattato (27%), proveniente dal muscolo scheletrico

- Corpi chetonici, prodotti dal fegato

GLUCOSIO: scarsa utilizzazione metabolica. Viene assunto dopo un pasto ricco

di carboidrati e da esso la quantità di ossigeno utilizzata e’ di circa 50-75%.

ACIDO LATTICO: il miocardio preferisce il lattato al glucosio. Se il lattato

aumenta nel sangue (come in un esercizio intenso), l’uso di glucosio da parte

del miocardio diminuisce, consentendo un’azione di risparmio di glucosio.

Vi e’ quindi una complementarietà tra muscolo scheletrico e muscolo cardiaco:

il primo produce lattato, il secondo lo consuma.

ACIDI GRASSI: rappresentano il 70% della spesa energetica e il principale

substrato a digiuno (utilizzazione dell’ossigeno pari al 60-70%). E’ un

metabolismo favorito quello degli acidi grassi, ma assolutamente dipendente

da ossigeno. Gli acidi grassi derivano dal tessuto adiposo, trasportati

dall’albumina, oppure dalla lipolisi di trigliceridi endogeni e plasmatici.

61 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

Il trasporto degli acidi grassi attraverso la membrana mitocondriale e’ mediato

dalla carnitina. VIE ENERGETICHE DEL MIOCARDIO

1) ACIDI GRASSI

CORPI CHETONICI acetil-CoA, ciclo di Krebs, catena

di trasporto e, ATP

AMINOACIDI

2) LATTATO piruvato

3) GLUCOSIO glicogeno LA CARNITINA

La carnitina ha la funzione di trasportatore di Acil-CoA nel mitocondrio.

Viene sintetizzata dal fegato a partire da lisina, che si riversa in circolo e finisce

agli altri organi. Altri tessuti intraprendono la sintesi della carnitina, ma si

fermano alla produzione di butirro-betaina, siccome non sono in possesso

dell’enzima idrossilasi.

La carnitina si trova maggiormente nel cuore che nel fegato. In condizioni di

attività fisica non intensa, essa si trova nelle percentuali di 80-90%; dopo dieci

minuti di attività intensa il 60% e’ acil-carnitina, dopo venti minuti l’80%.

FEGATO SANGUE

TESSUTI EXTRAEPATICI

Proteina metilata

proteina metilata

N-trimetillisina

N-trimetillisina

Butirro-betaina butirro-betaina

butirro-betaina

Carnitina carnitina

carnitina

62 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

IL COENZIMA Q

Fa parte della catena respiratoria; e’ un anti ossidante e protegge il mitocondrio

dalla produzione di radicali liberi (vedi dopo).

LA CREATINA

Ha la funzione di trasportatore di ATP mitocondriale nel citosol, dove viene

usato per la contrazione ionica e il funzionamento della pompa sodio-potassio.

Viene sintetizzata nel fegato e nel rene, utilizzando tre aminoacidi: metionina,

glicina e arginina.

In generale, l’energia necessaria arriva al cuore dal metabolismo di acidi grassi

e glucosio (maggior ATP).

IL METABOLISMO NEL CUORE

1) CICLO DI KREBS

2) BETA-OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI. Gli acidi grassi possono essere

ESTERIFICATI (fosfolipidi plasmatici, esteri del colesterolo e trigliceridi) o

NON ESTERIFICATI (i nefa, acidi grassi liberi. il cuore ne estrae il 10%. Il

loro assorbimento avviene tramite il recettore per l’albumina)

3) FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

Gli acidi grassi non ossidati vanno a costituire i trigliceridi e la struttura delle

membrane. Essi, pero, vengono sempre smaltiti, perché sono tossici.

MECCANISMI DI REGOLAZIONE NELL’OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI

Palmitoil-CoA: blocca il trasferimento degli acidi grassi

 Qualità degli acidi grassi: l’acido erucico inibisce l’ossidazione; si ha un

 accumulo di acidi grassi, che si depositano nel cuore sotto forma di

trigliceridi. IL LATTATO NEL CUORE

Lattato+NAD piruvato + NADH +H

-----

Concentrazioni del lattato:

10% in condizioni basali

 60% in esercizio submassimale

 90% con infusione di lattato

Il lattato diventa un substrato poco importante quando la sua concentrazione

ematica e’ bassa o quando sono alte le concentrazioni di acidi grassi liberi.

EFFETTO DELLO STATO NUTRIZIONALE E DELL’ESERCIZIO FISICO SULL’UTILIZZO

DEI SUBSTRATI ENERGETICI PER IL METABOLISMO OSSIDATIVO DEL CUORE

63 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

UMANO. PERCENTUALE DI ASSORBIMENTO DELL’OSSIGENO PER LA COMPLETA

OSSIDAZIONE DEI SUBSTRATI

CONDIZIONI Carboidrati Acidi grassi Trigliceridi chetoni

(glucosio+piruvato+la

ttato)

Pasto di 100 0 0 0

carboidrati

Pasto di lipidi 20 30 50 0

Digiuno breve 61 34 0 5

Digiuno breve 77 21 0 2

+

esercizio

muscolare

Digiuno breve 59 36 0 3

+

Esercizio +

recupero

Digiuno di una 38 62 14 7

notte a riposo

METABOLISMO OSSIDATIVO DEL GLUCOSIO NEL CUORE

E’ controllato dall’insulina e coinvolge due trasportatori:

GLUT1

 GLUT4

L’insulina aumenta il numero di trasportatori e determina la traslocazione del

glut4 e glut1 dai siti interni alla superficie esterna del sarcolemma.

Se il trasportatore e’ stimolato, si ha un aumento dell’assorbimento di glucosio;

ciò si verifica:

In sovraccarico cardiaco

 Post alimentazione e dopo apporto glucidico

64 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

In ipossia e ischemia

L’assorbimento e’ ridotto da fattori che inibiscono la glicolisi:

Basso carico di lavoro

 Stato di digiuno

 Diabete mellito grave

FUNZIONI DELLA GLICOLISI NEL CUORE

1) Fonte rapida di energia supplementare: mantiene un’attività ridotta, per

poter accelerare all’insorgere di un rapido aumento del lavoro cardiaco

2) Fornisce energia per il funzionamento delle membrane

3) Stimola la velocita di rilasciamento (durante l’ischemia)

FUNZIONI DELLO SHUNT NEL CUORE

1) Produce NADPH per la glutatione perossidasi, coinvolta nella eliminazione

dei radicali liberi (effetto produttivo nello stress ossidativo)

LAVORO CARDIACO E AUMENTO DI SUBSTRATI

A. FASE INIZIALE: le richieste energetiche sono garantite dalla utilizzazione

di fosfocreatina e di glicogeno

B. SFORZO ACUTO: se l’attività continua per 30 min., il livello di lattato

scende man mano che viene usato e il livello arterioso degli acidi grassi

liberi aumenta

C. SFORZO PROLUNGATO: dopo 120 min di attività, gli acidi grassi liberi

sono la principale fonte per la produzione di energia

INIZIO DELLA CONTRAZIONE

ENZIMA REAZIONI

ATPasi ATP ADP + Pi

 FC cinasi ADP + FC ATP + C

 Miocinasi 2 ADP ATP + AMP

VASODILATAZIONE

5’-nucleotidasi AMP ADENOSINA +Pi

 ADENOSINA aumento flusso coronarico ematico, aumento ossigeno

 ai mitocondri METABOLISMO AEROBIO: PRIMA FASE

ENZIMA REAZIONI

FC cinasi C + ATP FC + ADP (mitocondri)

 FOSF OX: l’aumento di ADP e ossigeno stimolano la fosforilazione

 ossidativa, diminuisce la concentrazione di NADH; e’ rimossa

l’inibizione sulla ICDH e aumenta il ciclo di Krebs

65 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

SECONDA FASE

ENZIMA REAZIONI

PFC: aumenta la glicolisi (l’uso del glucosio ematico dipende dalla

 insulinemia; l’uso del glicogeno dipende dalle catecolamine)

66 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

METABOLISMO DELLE BASI PURINICHE

Esistono delle vie dalle quali si ottengono nucleotidi purinici a partire o dalle

loro basi azotate (ipoxantina, guanina, adenina) o da nucleosidi preesistenti

(IMP, AMP, GMP).

BASE NUCLEOSIDE

NUCLEOTIDE

Adenina adenosina

adenosina-5’-monofosfato (AMP)

Guanina guanosina

guanosina-5’-monofosfato (GMP)

-AMP e’ parte della struttura di NAD+, NADP+, FAD e coenzima A.

-GTP e’ usato per pochi processi biologici (es. sintesi proteica).

BASI AZOTATE PURINE

Adenina

 Guanina

 Ipoxantina

 Xantina

BASI AZOTATE PIRIMIDINE

Uracile

 Timina

 Citosina

 Acido orotico

Per nucleoside s’intende la base azotata + lo zucchero.

Per nucleotide s’intende la base azotata + lo zucchero + uno o piu

fosfati.

Il ribosio-5 fosfato e’ fosforilato da ATP a 5-fosforibosil-1-pirofosfato (PRPP) e

adenosina-5-monofosfato (AMP).

VIE DI RECUPERO DELLE BASI PURINICHE

1. IPOXANTINA GUANINA FOSFORIBOSIL-TRANSFERASI (HGPRT)

guanina + PRPP GMP + PPi



ipoxantina + PRPP IMP + PPi



2. ADENINA FOSFORIBOSIL-TRANSFERASI (APRTasi)

Adenina + PRPP AMP + PPi



3. ADENOSINA CINASI

Adenosina + ATP AMP + ADP

L’ AMP può essere convertito in IMP dall’ AMP deamminasi, che espelle un

gruppo aminico NH4: AMP + acqua IMP + NH3

4. ADENILATO CINASI o MIOCINASI

2 ATP AMP + ATP



67 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

CICLO DEI NUCLEOTIDI PURINICI

Con questo ciclo si spiega il rilascio di ammoniaca da parte del muscolo

durante l’attività intensa.

L’AMP, per azione della AMP deamminasi produce IMP (inosina monofosfato).

Questo nucleotide, per opera dell’adenilosuccinato sintetasi forma

adenilosuccinato, che, a sua volta, tramite l’adenilosuccinato liasi, libera

fumarato e AMP.

L’importanza fisiologica del ciclo sarebbe imputabile ai seguenti fattori:

1. Mantenimento di un elevato rapporto ATP/ADP

2. Regolazione della glicolisi e della gluconeogenesi tramite la formazione di

efficaci regolatori (AMP, IMP, ione ammonio)

3. L’ammoniaca prodotta e’ traferita sul glutammato con formazione di

glutammina per opera della glutammina sintetasi. Ciò e’ importante per

la regolazione del pH

4. Formazione di substrati del ciclo citrico.

L’AMP non e’ soltanto substrato per la AMP-deamminasi, ma anche per la 5’-

nucleotidasi che libera fosfato inorganico e adenosina. L’adenosina e’ un

potente vasodilatatore. L’adenosina deamminasi catalizza una reazione che

forma inosina e che e’ attivata da ADP, AMP e da un basso pH. L’inosina può

essere poi trasformata in ipoxantina, xantina e acido urico.

AMP

Adenosina

IMP

inosina

ipoxantina

xantina

acido urico

REGOLAZIONE DELLA 5’-NUCLEOTIDASI (AMP adenosina + Pi)

68 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

- ADP e PCr sono inibitori dell’enzima

- il magnesio libero stimola l’attività dell’enzima

- e’ stimolata da:

magnesio libero (dopo idrolisi dell’ATP)

 risintesi di ATP da ADP e PCr

 reazione dell’adenilato cinasi (2ADP ATP + AMP) che fa aumentare le

 

concentrazioni di AMP e quindi del substrato della 5’-nucleotidasi

L’energia per l’attività contrattile del miocardio deriva dall’ATP, che viene

idrolizzato e scisso in ADP e Pi. Viene poi rifornito tramite creatina chinasi,

fosforilazione ossidativa o fosforilazione a livello del substrato.

REAZIONI DI EMERGENZA DI RISINTESI DELL’ATP:

MIOCINASI: 2ADP ATP + AMP

 

ADENOSINA DEAMINASI: AMP + acqua IMP + NH3

 

5’-NUCLEOTIDASI: AMP adenosina

 

METABOLITI A RIPOSO METABOLITI IN

ESERCIZIO FISICO

Acidi grassi (75%) acidi grassi

 (58%)

Glucosio (20%) glucosio (27%)

 Lattato (6%) lattato (27%)

Il muscolo scheletrico produce lattato; il cuore lo consuma.

I RADICALI LIBERI

Rappresentano i prodotti di reazioni chimiche necessarie e segnali molecolari.

Sono molecole tossiche che causano danni alle strutture cellulari.

Sono molecole che contengono un numero dispari di elettroni nell’orbitale piu

esterno. L’ossigeno ha la tendenza a donare radicali liberi:

superossido

Se acquisisce 1 elettrone, da origine al

 perossido di idrogeno,

Se acquisisce 2 elettroni da origine al che produce

 radicali liberi se interagisce con alcuni metalli presenti nell’organismo

(come il ferro).

Le sorgenti di radicali liberi possono essere:

1. ENDOGENE: come l’esercizio fisico, perché il consumo di ossigeno

aumenta e anche la probabilità di produrre radicali liberi; oppure come le

reazioni che coinvolgono il ferro libero

2. ESOGENE: come il fumo di sigarette, l’inquinamento ambientale e i raggi

ultravioletti.

69 BIOCHIMICA DELL'ESERCIZIO FISICO

Sono presenti meccanismi di difesa, per proteggere le cellule dall’azione dei

radicali liberi, che sono molto instabili e cercano di tornare all’equilibrio,

rubando all’atomo vicino l’energia necessaria per pareggiare la carica, dando

cosi origine a molecole instabili.

Tentando di eliminare i radicali liberi si eliminerebbero anche i sistemi di difesa

contro questi, e se si dovessero produrre nuovi radicali liberi, questi, in

mancanza di meccanismi di difesa, recherebbero danni alle cellule.

I meccanismi di difesa sono di due tipi:

1. Presenza di scavengers (sostanze antiossidanti): vitamina C-A-E,

glutatione e acido urico

2. Presenza di enzimi, che eliminano i radicali liberi

SISTEMI DI DIFESA ENZIMATICA

ENZIMA SUPEROSSIDO DISMUTASI (SOD)

 2 molecole di superossido ossigeno + perossido di idrogeno (H2O2) o

acqua ossigenata

Accelera la reazione di dismutazione tra due molecole di superossido; ciò

consente di eliminare velocemente il superossido impedendogli di reagire

con H2O2.

La sua attività aumenta nei giorni post-esercizio, a seconda dell’intensita

dell’esercizio svolto

ENZIMA CATALASI

 Perossido di idrogeno + perossido di idrogeno ossigeno + 2 molecole

di acqua

L’enzima catalasi catalizza la reazione di dismutazione tra due molecole

di perossido di idrogeno; una si ossida e l’altra si riduce.

ENZIMA GLUTATIONE PEROSSIDASI

 GSH HSG GS-SG

Catalizza la demolizione di perossidi, tramite elettroni donati dal

glutatione.

Vengono ceduti 2H all’idroperossido. L’enzima glutatione perossidasi usa

come donatore di H il glutatione ridotto (GSH).

Il glutatione ossidato e’ un dimero formato da due molecole di glutatione

legate da un ponte disolfuro (GSSG). Le scorte di glutatione vengono

rigenerate dalla glutatione reduttasi che agisce con il NAD fosfato ridotto

(NADPH + H+).

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7 mesi fa


DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti di Biochimica dell'esercizio fisico, tratti dalle lezioni frontali, con l'aggiunta di grafici e formule che ne facilitano la comprensione. Vengono analizzati i metabolismi di carboidrati, grassi e proteine, le loro reazioni di ossidazione e sintesi, metabolismo di fegato, cuore, globuli rossi, muscolo scheletrico, tessuto adiposo e nervoso.
Vengono, infine, spiegate molecole importanti quali AMPK, sirtuine, irisina, aminoacidi e ormoni nello specifico.
Analizzata, anche, la parte di integrazione e supplementazione di sostanze particolari.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze motorie, sport e salute
SSD:
Docente: Casti Amos
Università: Parma - Unipr
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher susannasalvini1 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica dell'esercizio fisico e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Parma - Unipr o del prof Casti Amos.

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