Biochimica generale

ATP.

Tuttavia un altro componente essenziale per svolgere questa funzione è il NAD che si trasforma in

NADH cedendo elettroni e protoni → il glucosio nella cellula è tantissimo mentre il NAD è

pochissimo. Ciò significa che se nella cellula non troviamo un sistema per rigenerare questo

composto tutto il ciclo per produrre energia non è percorribile e la glicolisi si ferma. Come posso

riciclare il NAD nella forma ossidata? Ci sono due strade:

• negli organismi aerobi il NAD riduce l'ossigeno per formare acqua → questo di norma

avviene nei mitocontri ed è la rigenerazione del NAD in condizioni aerobie

• negli organismi anaerobi ci sono due sistemi di riciclo del NAD.

1. Il primo è la fermentazione lattica → l'enzima lattico-deidrogenasi che prende il piruvato

che residua dalla glicolisi e lo trasforma nel suo equivalente ridotto che è l'acido lattico.

Questa reazione ci interessa come esseri umani perché se non c'è un sufficiente apporto di

ossigeno ai muscoli essi per sopravvivere devono fare glicolisi e produrre acido lattico. Esso

si stanzia nei muscoli e abbassa il pH dei muscoli che smettono di funzionare e sono soggetti

ai crampi. L'acido lattico viene smaltito nel fegato che lo elabora → è per questo che gli

atleti devono fare una dieta sana di modo da mantenere un fegato sano e funzionante.

L'acido lattico ci interessa anche come alimentaristi perché ad esempio se macelliamo un

animale stressato il pH sarà basso e la carne sarà dura perché il muscolo è contratto e andrà

incontro a perdita di acqua perché essa non sarà associata alle proteine. L'altro aspetto per

cui questa storia ci interessa è perché la fermentazione lattica è sfruttata dall'industria

lattero-casearia.

2. Il secondo è la fermentazione alcolica → utilizza l'enzima piruvico-decarbossidasi che

trasforma il chetoacido nell'aldeide corrispondente. Questo composto ora lo uso per ossidare

il NAD ridotto per produrre l'etanolo. Gli eventi particolari della fermentazione alcolica

sono la formazione di anidride carbonica e quella di etanolo → esso rimane nel vino e nella

birra mentre evapora nel pane.

Come controlliamo questa serie di eventi? La cellula può regolare la velocità delle reazioni?

Ovviamente si infatti alcuni enzimi controllano la velocità di queste reazioni tramite 3 reazioni:

1. fosforilazione del glucosio → essa da avvio alla glicolisi e può essere inibita dal prodotto

della reazione stessa che è un inibitore competitivo

2. fosfofruttochinasi → enzima che converte il fruttosio 6 fosfato in fruttosio 1,6 bisfosfato

3. l'enzima che trasforma il fosfo-enol-piruvato in piruvato con simultanea produzione di ATP.

23 novembre 2017

DEGRADAZIONE DI DISACCARIDI E POLISACCARIDI

Non tutti gli zuccheri che assumiamo sono monosaccaridi come il glucosio, infatti assumiamo

anche disaccaridi e polisaccaridi.

SACCAROSIO

Il primo zucchero di cui ci occupiamo è il saccarosio.

È uno zucchero bizzarro perché sono uniti tra loro

carboni anomerici con un legame abbastanza fragile. Ci

sono due modi per rompere tale legame:

1. il primo è una semplice idrolisi che spezza il saccarosio in fruttosio e glucosio. È un sistema

non efficiente perché il legame aldeide-aldeide ha un po' di energia che può essere

recuperata.

2. I nostri epatociti del fegato (a differenza ad esempio delle api) effettuano invece una

fosforolisi per cui rilascia il fruttosio e ottiene il glucosio-1-fosfato.

LATTOSIO

Un altro zucchero importante è il

lattosio. È il principale zucchero

del latte e viene metabolizzato con

un sistema interessante.

Inizialmente, quando arriva nel

tratto digerente umano, il legame

beta-1,4-galattosidico viene rotto

da un enzima detto

beta-galattosidasi ottenendo galattosio e glucosio che vengono assorbiti e portati al fegato che li

processa. Il problema qui è che la quantità di beta-galattosidasi è altissima nell'eta infantile quando

il latte materno è la principale fonte energetica, e decresce con l'età. Tale decremento è blando in

alcune razze umane come quelle caucasiche, mentre è evidente nei neri e negli asiatici → il

fenomeno che li colpisce è l'intolleranza al lattosio = se esso non viene tagliato non può essere

assorbito e va incontro alla microflora che smonta il lattosio. Dato che siamo in ambiente

anaerobico si genera fermentazione con produzione di gas come anidride carbonica e altri composti

che causano gonfiore e flatulenza. In commercio esistono i latti delattosati e quindi ad alta

digeribilità in cui il lattosio è stato precedentemente scisso.

Sembra facile trasformare il galattosio in qualcosa di metabolizzabile ma non è così. La differenza

tra galattosio e glucosio sta nella conformazione a livello del carbonio in 4 della struttura di questo

esoso. Toccare il C 4 è difficile e bisogna usare degli accorgimenti → il galattosio che entra nel

fegato viene contrassegnato come galattosio da smontare da una molecola di fosfato → essa viene

attaccata in posizione 1. Il galattosio 1-fosfato reagisce con un derivato del glucosio:

Esiste un enzima detto fosfoglucomutasi che fa la reazione soprastante → il glucosio 6-fosfato è

molto più stabile del glucosio 1-fosfato e per stabilizzare questo intermedio si usa un trucco →

faccio reagire l'intermedio di reazione con UTP che fa si che il glucosio 1-fosfato si converta in una

cosa molto interessante grazie all'enzima transferasi → il comporto è detto uridin-di-fosfato ed è

interessante perché non viene smontato! Questa specie viene riconosciuta da una famiglia di enzimi

diversa rispetto a quella che riconosce i primi due intermedi di reazione. Inoltre dal punto di vista

della stechiometria della reazione si vede che nella UTP ci sono 3 fosfati mentre nel glucosio

1-fosfato c'è un fosfato → 3+1 fa 4 ma nell'ultimo composto ci sono solo 3 fosfati → 2 se ne sono

andati sottoforma della molecola pirofosfato (ione dell'acido pirofosforico).

Questo meccanismo si chiama rottura pirofosforica di un nucleotide trifosfato ed è fondamentale

per spingere tutta questa catena di reazioni verso la produzione di ciò che realmente mi interessa

ossia UDP – Glucosio. L'UDP – Glucosio scambia il suo UDP con il fosfato del galattosio 1-P per

ottenere UDP – Galattosio → esso in questo modo può essere utilizzato.

Infatti l'UDP-Galattosio è il substrato per la prossima reazione catalizzata dall'enzima UDP-

galattosio-isomerasi. Questo enzima può funzionare soltanto se c'è attaccato UDP perché esso lo

tiene fermo e in questo modo l'enzima può lavorare sul galattosio. Che cosa fa precisamente?

Prima si forma una funzione chetonica che viene ridotta da NAD ottenendo una forma più stabile,

infatti il prodotto della reazione dell'UDP-galattosio-epimerasi è UDP-Glucosio → quest'ultimo può

essere rimesso in gioco e metabolizzare un'altra molecola di galattosio 1-fosfato che produce

glucosio 6-fosfato che poi rientra nella glicolisi. In questo modo il meccanismo diventa

autosostenuto, ossia produce da sè le specie che servono per farlo procedere.

GLICOGENO

Il glicogeno è un polisaccaride di riserva contenuto nei nostri tessuti, principalmente nel fegato ma

anche nei muscoli. Esso è necessario perché ci permette di avere a disposizione delle riserve di

zuccheri che sono velocemente utilizzabili a differenza delle riserve lipidiche. Il motivo per cui

l'organismo conserva gli zuccheri all'interno di un polisaccaride è di tipo osmotico → il glucosio è

una molecola piccola a differenza del glicogeno che è più grande. Uno stesso peso di glicogeno e di

glucosio corrisponde perciò a una concentrazione diversa e quindi a una diversa pressione osmotica.

→ Se nelle nostre cellule avessimo glucosio esse scoppierebbero perché l'eccessiva presenza di

glucosio richiamerebbe acqua dall'ambiente per fenomeno osmotico.

Il glicogeno è reso rapidamente

disponibile grazie alla sua struttura.

Esso ha una struttura classica ad

albero in cui un polimero formato da

unità di glucosio unite fra loro con

legami alfa 1,4 glicosidici a un certo

punto di ramifica. Il punto di

divaricazione corrisponde alla

presenza di legami alfa 1,6

glicosidici.

Come viene degradata questa molecola?

Partendo dall'estremità ramificata una molecola di glucosio alla

volta viene staccata dall'enzima glicogeno-fosforilasi tramite una

reazione di fosforolisi → l'uso di un fosfato invece che una

molecola d'acqua permette di staccare la molecola di glucosio

direttamente come glucosio 1-fosfato, perciò gia fosforilato! Questo

è un grande vantaggio perché ho risparmiato una molecola di ATP

perciò la resa di glicolisi non è più di 2 ATP ma di 3 ATP → ho

migliorato la resa del 30%.

Al punto di ramificazione interviene l'enzima deramificante. Esso

rimuove i residui di glucosio legati con legame alfa 1,6 glicosidico

e li trasferisce sulla catena adiacente → quella che prima era una

ramificazione diventa qualcosa che l'enzima glicogeno-fosforilasi

può degradare.

Questo ci spiega perché il glucosio depositato come glicogeno

rappresenta una sorgente di energia importante e di facile accesso → la sua struttura lassa

ramificata consente di degradarlo con eccezionale facilità.

AMIDO

A differenza del glicogeno nell'amido ci sono due tipi

di strutture: amilosio e amilopectina. L'amilosio è

una struttura lineare in cui le molecole di glucosio

sono legate da legami alfa 1,4 glicosidici mentre

l'amilopectina è ramificata con legami alfa 1,6

glicosidici. A differenza del glicogeno i punti di

ramificazione sono molto più distanti e il risultato di

ciò è una struttura molto più compatta che non

consente l'ingresso dell'acqua nella molecola a meno

che non si innalzi la temperatura. A differenza

dell'amido, la cellulosa non è digeribile perché non è

presente una struttura ramificata. Si tratta di un

polimero lungo con legami beta 1,4 glicosidici e ciò è

fondamentale perché consente la formazione di molti

legami a idrogeno tra le catene.

L'amido entra nel nostro tratto digerente e la prima

digestione avviene nella bocca dove c'è la tialina.

Dopodichè incontra l'alfa-amilasi che è un enzima che taglia l'ami