Biochimica - glicolisi

FOSFOGLICERATO CHINASI:

7)

8)A questo punto abbiamo formato il 3-fosfoglicerato che deve essere convertito per formare

un’altra molecola altamente energetica: il 2-fosfoglicerato. Questa reazione è catalizzata da una

mutasi, infatti si chiama fosfoglicerato mutasi. Essa è in grado di formare un isomero strutturale del

3-fosfoglicerato spostando il gruppo fosfato dal C3 al C2. Non avviene altro che questo passaggio

del gruppo fosfato e si forma il 2-fosfoglicerato. Quindi ricordate il gruppo H passa al C3 e il

gruppo fosfato al C2, si tratta di uno scambio, infatti si chiama mutasi.

FOSFOGLICERATO MUTASI:

9)perche dobbiamo formare il 2-fosfoglicerato? Perché se guardate la struttura di questa molecola

può subire facilmente una disidratazione, si libera una molecola d’acqua e si forma un’altra

molecola energicamente importante che è il fosfoenolpiruvato. Quindi si elimina una molecola

d’acqua: l’OH sul C3 e l’H sul C2. Ovviamente si formerà un doppio legame tra i 2 C e viene fuori

il fosfoenol piruvato che è una molecola energicamente importante che oltra ad avere il gruppo

carbossilico ha anche un O che lega un C con un doppio legame.

ENOLASI:

9)

10)

Questo sistema ha un accumulo di elettroni che porta alla liberazione molto semplice del gruppo

. Per cui l’ultima reazione della glicolisi è questa reazione

fosfato per stabilizzare la molecola

catalizzata dalla piruvato chinasi, che avviene in presenza di magnesio, che è l’ultima reazione

irreversibile della glicolisi, una volta formato il fosfoenolpiruvato si forma il piruvato e non si può

tornare più indietro. Quindi la glicolisi termina con la formazione di 2 molecole di piruvato. Questa

formazione di piruvato prevede il distacco del gruppo fosfato che viene legato all’ADP in modo tale

da formare altre 2 molecole di ATP. Il piruvato è una molecola a 3 atomi di C che ha un gruppo

carbossilico COOH , un C carbonilico (C=O) e un gruppo metilico al C3. Il piruvato è una molecola

fondamentale perché può essere utilizzata per una serie di reazioni che portano ad una resa

maggiore cioè il piruvato può andare incontro al ciclo di krebs o alle fermentazioni.

PIRUVATO CHINASI:

10)

tutte le fosforilazioni che abbiamo visto finora: dalla fosforilazione del glucosio dalla formazione

dell’1,6-bisfosfoglicerato dalla formazione dell’ATP, sono tutte

dal fruttosio 1,6-bisfosfato

fosforilazioni a livello del substrato. Esistono 2 tipi di fosforilazioni: quella a livello del substrato e

quella ossidativa. Quella ossidativa avviene accoppiata all’ossigeno e avviene solo nella catena di

trasporto degli elettroni. La fosforilazione a livello del substrato invece è quella in cui la

fosforilazione è sempre associata all’ossidazione di un substrato. Si produce ad esempio ATP

perché si ossida un substrato. Nel caso della fosforilazione ossidativa invece non avviene questo

processo, nel senso che la fosforilazione avviene in presenza dell’ossigeno, quindi si parla appunto

di fosforilazione ossidativa.

Ricapitolando che cosa succede nella glicolisi: partiamo da una molecola a 6 atomi di C, il glucosio

, che viene immediatamente fosforilato per non farlo uscire dalla cellula e farlo andare incontro alla

glicolisi, è una reazione irreversibile, il glucosio viene poi convertito a fruttosio e rifosforilato,

quindi abbiamo una molecola a 6 atomi di C con 2 gruppi fosfato e questo prevede la spesa di 2

molecole di ATP. Questo zucchero a 6 atomi di C con 2 fosfati viene scisso, siamo a livello del

che viene scisso dall’aldolasi in diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide 3-

fruttosio 1,6-bisfosfato

fosfato e si formano queste 2 molecole a 3 atomi di C, ciascuna con un gruppo fosfato. il

diidrossiacetone viene convertito in gliceraldeide, a questo punto le 2 molecole di gliceraldeide 3-

fosfato vanno incontro ad una serie di reazioni che permettono la produzione di NAD ridotto e la

formazione di 2 molecole di ATP per ogni molecola a 3 atomi di C, quindi in totale sono 4. Quindi

al netto della glicolisi abbiamo speso 2 molecole di ATP, ne abbiamo prodotte 4 e abbiamo

prodotto 2 molecole di NAD ridotto. Quindi al netto ,considerato ke abbiamo prodotto 4 molecole

di ATP e 2 le abbiamo spese, abbiamo prodotto 2 molecole di ATP e 2 di NAD ridotto. Il NAD

ridotto se c’è il metabolismo aerobico si dice che equivale a 3 molecole di ATP, perché nella catena

di trasporto degli elettroni da ogni molecola di NAD ridotto si producono 3 molecole di ATP.

Quindi al netto della glicolisi noi abbiamo prodotto 3x2 molecole di ATP che derivano dal NAD

ridotto + 2 molecole di ATP prodotte nella glicolisi, in totale abbiamo 8 molecole di ATP.

allora abbiamo speso 2 molecole di ATP nella fase i investimento energetico, dopodiché abbiamo

considerato tutte le reazioni moltiplicate x2 perché abbiamo 2 molecole di gliceraldeide 3-fosfato.

nel corso della reazioni di produzione energetica abbiamo prodotto una molecola di NADH+H+ che

deve essere moltiplicata x 2 e 2 ATP sempre moltiplicati x 2. Quindi in totale abbiamo 2 molecole

–

di NADH+H+, 4 di ATP 2ATP che abbiamo utilizzato. Per cui al netto abbiamo 2 molecole di

ATP + 2 molecole di NADH+H+. se il metabolismo prosegue per via aerobica, quindi si prosegue

con il ciclo di krebs e la catena di trasporto degli elettroni, questo NAD ridotto verrà convertito in

ATP, per ogni NAD ridotto si formano 2 molecole di ATP. Se avviene il metabolismo aerobico

quello che succede è che 2 molecole di NAD ridotto equivalgono a 6 molecole di ATP. Quindi se

avviene il metabolismo aerobico in totale abbiamo : 6 molecole di ATP che derivano dal NAD e 2

molecole di ATP che abbiamo prodotto durante la glicolisi, quindi abbiamo prodotto 8 molecole di

ATP.

Se non avviene il metabolismo aerobico il NAD ridotto verrà ripristinato a NAD ossidato con le

fermentazioni. La resa netta del metabolismo anaerobico sono le 2 molecole di ATP, quelle che

abbiamo prodotto durante la glicolisi e basta.

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Glucosio + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

REGOLAZIONE DELLA GLICOLISI:

i punti di regolazione sono quelli delle reazioni irreversibili della glicolisi. La regolazione avviene a

carico dell’ESOCHINASI, FOSFOFRUTTOCHINASI 1 e della PIRUVATO CHINASI. Poiché si

parla di regolazione ci riferiamo al fatto che questa reazione in particolare può essere inibita o

attivata da particolari molecole che non sono substrati. Si parla , nella maggior parte dei casi, di

regolazione allosterica. L ‘esochinasi non ha attivatori ha inibitori, fondamentalmente il glucosio 6-

fosfato. la fosfofruttochinasi che è un enzima allosterico, ha sia attivatori che inibitori. Quindi ci

sono delle molecole che la attivano: la presenza di AMP e di fruttosio 2,6-bisfosfato. Invece alte

concetrazioni di ATP , di citrato e di ioni H+ inibiscono la fosfofruttochinasi 1.la piruvato chinasi è

anch’essa allosterica , per cui ci sono molecole attivatrici e molecole inibitorie. Gli attivatori sono il

fruttosio 1,6-bisfosfato, questo sta a monte della piruvato chinasi e quindi è come se questo

intermedio avvertisse la piruvato chinasi che dovrà catalizzare la reazione di formazione del

piruvato. Gli inibitori sono molecole che non fanno parte strettamente della glicolisi, ma sono altre

molecole che vengono fuori da altri processi metabolici.

ESOCHINASI

no ha attivatori. Appena c’è glucosio, poiché ha un Km molto bassa, immediatamente fosforila il

c’è questo inibitore competitivo che è proprio il

glucosio. Ha però degli inibitori, in particolare

è una auto inibizione, cioè un processo di feedback negativo. Se l’esochinasi

glucosio6-fosfato. è questo che inibisce l’enzima. Inibisce in maniera competitiva

produce molto glucosio 6-fosfato

perché se si lega al sito attivo il glucosio lo troverà occupato e non potrà legarsi. Per cui alte

inibiscono l ‘esochinasi.

concetrazioni di glucosio 6-fosfato

GLUCOCHINASI

la glucochinasi ha una regolazione un po’ più fine, poiché è localizzata in meno cellule ed è più

specifica. Ha una regolazione che non dipende solo dal fruttosio 6-fosfato ma anche dal glucosio

stesso e c’è anche una proteina , negli epatociti, che si chiama proteina regolatrice della

specifica all’enzima regolandone

glucochinasi. È una proteina che è in grado di legarsi in maniera

l’attività. In particolare se c’è molto fruttosio 6-fosfato che è in equilibrio con il glucosio 6-fosfato

se c’è molto fruttosio 6-

(ricordate che il glucosio 6-fosfato viene convertito in fruttosio 6-fosfato).

l’enzima viene trasferito nel nucleo si lega a questa proteina regolatrice della glucochinasi e

fosfato,

si inattiva. Quindi a differenza dell ‘esochinasi la glucochinasi non viene inibita direttamente dal

non c’è questo tipo di inibizione competitiva.

glucosio 6-fosfato. Ma se molto glucosio 6-fosfato

viene convertito in fruttosio 6-fosfato, questo determina un cambiamento conformazionale della

proteina che viene trasferita nel nucleo, si lega alla proteina regolatrice della glucochinasi e diventa

l’enzima si ferma e non c’è più necessità dato che di fruttosio 6-fosfato ce n’è tanto

inattiva e quindi

non c’è bisogno di produrne altro. Viceversa un aumento della concetrazione di glucosio negli

epatociti fa distaccare la proteina regolatrice dalla glucochinasi, la glucochinasi resta libera

fuoriesce nel citoplasma e diventa attiva. La glucochinasi quando si lega a questa proteina

regolatrice diventa inattiva e anche quando ci sono alte concentrazioni di fruttosio 6-fosfato. se

invece ci sono alte concentrazioni di glucosio, durante il riassorbimento ad esempio e quindi il

glucosio deve essere metabolizzato perché gli epatociti hanno introdotto mediante trasporto attivo

una quantità elevata di glucosio. Questo glucosio rischia di fuoriuscire dalla cellula e quindi deve

essere subito fosforilato, la glucochinasi viene riattivata mediante il distacco dalla proteina

regolatrice, il quale avviene solo in presenza di alte concentrazioni di glucosio.

FOSFOFRUTTOCHINASI

regolazione più fine. Questa è una proteina allosterica che ha dei siti allosterici, (che non sono i siti

attivi) dove si legano molecole che non sono il substrato ma il cui legame all’enzima determina o un

aumento dell’attività o una inibizione della catalisi enzimatica. Queste molecole che vanno a

enzima sono: l’ATP , l’AMP, il citrato che è una molecola che si forma nelle prime

regolare questo

reazioni del ciclo di krebs, quindi il processo che viene dopo va a regolare quello che è a mo