Biochimica generale

GLICOLISI

La glicolisi si svolge nel citoplasma e consente di ricavare energia dal glucosio. Si utilizza proprio il glucosio perché è una sequenza metabolica molto importante dal punto di vista industriale, che ci consente di ottenere il pane e la birra. Un'altra ragione per cui si parte dalla degradazione del glucosio per ragionare sul metabolismo è che questa sequenza di eventi ha un significato didattico, in quanto consente di spiegare con chiarezza una serie di eventi biochimici, interazioni, meccanismi di funzionamento degli enzimi, che si ritrovano in molti altri eventi metabolici.

La cosa fondamentale per dare inizio a questa serie di reazioni è contrassegnare questa molecola di glucosio come qualcosa che deve essere trasformato, bisogna etichettarlo per consentire di portarlo all'enzima giusto. --> il glucosio viene trasformato in glucosio-6P. Il fosfato viene dall'ATP che si trasforma in ADP, attaccando il suo fosfato alla molecola di glucosio. Si rompe un legame.

anidridico ad alta energia per formare un legame estere a bassa energia. Reazione catalizzata da 2 enzimi, che fanno la stessa reazione. 20 Francesca Nasatti

REAZIONE ACCOPPIATA

Deve intervenire un altro enzima (esochinasi) perché si possa realizzare l'accoppiamento dell'idrolisi dell'ATP con la fosforilazione del glucosio, non si può fare in una provetta. Avendo realizzato l'accoppiamento delle due reazioni nel sito catalitico dell'enzima, si ha una reazione fortemente esoergonica, ovvero il cui equilibrio è totalmente spostato verso la produzione di glucosio-6P.

I due substrati della reazione accoppiata sono l'ATP e il glucosio. In questo modo, quando rompo la molecola di ATP, il fosfato si lega al glucosio attaccato nello stesso sito sulla proteina.

In realtà l'esochinasi è un dimero (formato da due proteine) in cui l'ATP sta su una proteina e il glucosio sull'altra, ma stanno vicini l'uno

anidridico. Questa molecola prende il nome di NAD+, ma esiste anche nella forma di NADP+, in cui l'ossigeno in posizione 2 del ribosio che porta l'adenina ha attaccato un gruppo fosfato. La presenza di questo fosfato fa sì che gli enzimi che utilizzano NAD non possano utilizzare NADP, hanno dei siti di legame del coenzima diversi. NAD è il coenzima che si usa nelle reazioni cataboliche, NADP in quelle anaboliche.

OSSIDAZIONE DELLA GLICERALDEIDE-3-FOSFATO

La GAP si lega all'enzima (pallina viola) ad una cisteina, che è presente sull'enzima. Si forma un legame tra la funzione aldeidica e quella tiolica, detto legame tioemiacetalico. Legato all'enzima c'è il cofattore ossidante, il NAD+, che estrae dalla molecola 1 protone e 2 elettroni. Esso si riduce a NADH, liberando un protone.

Il carbonio si è ossidato, non è più aldeidico ma è diventato un carbonio carbossilico, perché su questo

Il carbonio forma un legame con due atomi elettronegativi, ossigeno e zolfo. Ciò che si è formato è un legame tioestere, un legame fragile, la cui rottura comporta un enorme rilascio di energia. Un motivo di questa instabilità è il fatto che, se idrolizzo un estere ottengo un carbossilato carico negativamente e un alcol, privo di carica (a pH neutro), mentre se idrolizzo un tioestere ottengo sempre un carbossilato carico negativamente, ma anche un anione tiolato (dalla dissociazione dell'SH), anch'esso carico negativamente (il pK di un tiolo, ad esempio la cisteina, è circa 8) -> si respingono, quindi riunire un carbossilato e un tiolo è difficile. L'idrolisi di un legame tioestere ha energia molto negativa. Per utilizzare questo legame altoenergetico, invece di fare un'idrolisi, faccio una fosforolisi di questo legame, ovvero lo rompo utilizzando uno ione fosfato. Si forma un legame tra il carbossile e il fosfato -> anidride mista.

Il 2-fosfoglicerato. 22Francesca NasattiTolgo una molecola d'acqua dal 2-PGA. Gli enzimi coinvolti in questa reazione sichiamano enolasi. In questa reazione ho prodotto la forma fosforilata di un acidocarbossilico, il fosfoenolpiruvato, un composto altoenergetico , perchè se elimino ilgruppo fosfato, idrolizzo quello che sembra un estere (ma non lo è), ottengo laforma enolica del piruvato e un fosfato. Ma la forma enolica si trasforma quasiistantaneamente nella forma cheto, molto più stabile--> la reazione di distacco delfosfato ha un'energia libera estremamente negativa (la più alta in tutta labiochimica): -61.9, il doppio di quella dell'idrolisi di ATP, quindi questo legame (tral'ossigeno e il fosfato) è due volte più alto energetico rispetto al legame anidridiconell'ATP.Questo legame è così energetico per due ragioni: l'ossidrile della forma enolica nonè normale ma è abbastanza acido,

Tende ad essere carico negativamente perché soffre dell'azione elettronattrattrice del carbossile e del doppio legame; ma la ragione più importante è che il prodotto di idrolisi, l'enolpiruvato, si converte immediatamente in piruvato, quindi l'equilibrio è spostato tutto verso l'idrolisi.

Per sfruttare questo potenziale elettrico, rompo il legame altoenergetico su una proteina enzimatica che ci consente di accoppiare la rottura di questo legame fosforico con la formazione di un legame anidridico sull'ATP. L'enzima coinvolto per fare questa seconda fosforilazione a livello di substrato si chiama piruvato chinasi.

Ho trasformato due molecole di glucosio in una di piruvato, producendo 4 molecole di ATP: 2 a livello dell'ossidazione della gliceraldeide-3-fosfato, 2 dalla successiva permutazione nella posizione del fosfato e la rimozione della molecola d'acqua, che consente di rimuovere l'ultimo fosfato presente sugli intermedi.

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