Biochimica II – Lezione 8 – Slides

Processo di Gluconeogenesi

ATP(G) = RT ln ([C][D] / [A][B])∆G ∆G’°+libera (kJ/mol) glucosio-6-Pfruttosio-6-PEnergia ATP Gly-3-P 3 P-glicerato PEPfruttosio-1,6- 2-P-gliceratoDHAP 1,3 bis-Pgliceratobisfosfato NADH ATP ATPpiruvato( G totale = - 20 kcal/mole)∆ Gluconeogenesi

La Gluconeogenesi avviene principalmente nel fegato. La sintesi di glucosio da piruvato utilizza parecchi enzimi che partecipano anche alla glicolisi. Tre reazioni della glicolisi hanno un elevato valore di con segno negativo: esse sono essenzialmente∆Girreversibili: sono quelle catalizzate da Esocinasi, Fosfofruttocinasi e Piruvato cinasi. Nella gluconeogenesi, queste tappe della glicolisi devono obbligatoriamente essere aggirate.

Glicolisi Gluconeogenesi

GLUCOSIO GLUCOSIO

ATPEsocinasi Glucosio-6-fosfatasi+ H O2ADPGLUCOSOP 6-FOSFATO GLUCOSOP 6-FOSFATO

FRUTTOSIO 6-FOSFATOATPFRUTTOSIO 6-FOSFATOFosfofruttocinasi Fruttosio 1,6-bis-fosfatasi+ H OADP 2FRUTTOSIO 1,6-bis-FOSFATO FRUTTOSIO 1,6-bis-FOSFATO

GLICERALDEIDE 3-FOSFATO

Di-IDROSSIACETONE-FOSFATO

GLICERALDEIDE 3-FOSFATO

NADP⁺ NADPH

i 1,3-bis-FOSFOGLICERATO

1,3-bis-FOSFOGLICERATO

ADP ATP

ADP ATP

3-FOSFOGLICERATO

3-FOSFOGLICERATO

2-FOSFOGLICERATO

2-FOSFOGLICERATO

FOSFOENOLPIRUVATO

FOSFOENOLPIRUVATO

Fosfoenolpiruvato carbossi-cinasi

ADP + GTP (- CO)

Piruvato cinasi

2OSSALACETATO

ATP + ATP + CO₂

Piruvato carbossilasi

PIRUVATO

PIRUVATO

Da quali metaboliti si forma glucosio con la gluconeogenesi epatica?

Piruvato

Lattato

AminoAcidi

Ossalacetato

DHAP

Glicerolo

Fruttosio

Glucosio

Degradazione Amino acidi

GLUCOGENICI Il 90% dell'energia deriva da carboidrati + grassi.

CHETOGENICI Solo il 10% dagli scheletri carboniosi degli aminoacidi. Infatti, l'eccesso di a.acidi deve essere catabolizzato.

Gli a. acidi sono una importante sorgente di energia solo quando i carboidrati sono insufficienti.

Il catabolismo dei 20 a. acidi converge su 7 differenti intermedi.

Gli amino acidi si dividono chetogenici e glucogenici

Ciclo di Cori sangue

Fegato Muscolo

Glicogeno

Glicogeno

Glucosio

Glucosio Lattato

Lattato sangue

Aggiramento della Piruvato cinasi (2 reazioni ):

Piruvato Carbossilasi (Gluconeogenesi) catalizza la reaz.:

piruvato + HCO + ATP ossaloacetato + ADP + P− 3 i

PEP Carbossicinasi (Gluconeogenesi) catalizza la reaz.:

ossaloacetato + GTP PEP + GDP + CO 2

Pyruvate Carboxylase PEP Carboxykinase−O OC− −O OO OC O GTP GDP

ATP ADP + PC Ci 32−CHC O C OPO2−HCO CO3 2CCH CH3 2−OO

pyruvate oxaloacetate PEP

Due reazioni della glicolisi sono aggirate per semplici

idrolisi:

reazioni di

L’esocinasi (Glicolisi) catalizzza:

glucosio + ATP glucosio-6-fosfato + ADP

La glucosio-6-fosfatasi (Gluconeogenesi) catalizza:

glucosio-6-fosfato + H O glucosio + P2 i

Glucose-6-phosphatase2−6 CH OHCH OPO 22 35 OO H HHH H O HH 2 +1 P4 HH OHOH iOH OHOHOH 23 H OHH OH

glucose-6-phosphate glucose

La fosfofruttocinasi (Glicolisi):

fruttosio-6-P + ATP fruttosio-1,6-bisP + ADP

La fruttosio-1,6-bisfosfatasi (Gluconeogenesi):

fruttosio-1,6-bisP + H

O fruttosio-6-P + P₂ iFructose-1,6-bisphosphatase^2- 32^-32^-6 CH OPO CH OPOCH OPO CH OH₁₂ 3 22 2O OH O₂ +2H HO H HO P⁵ iH H₃ OH OH₄ H HOH OHfructose-1,6-bisphosphate fructose-6-phosphate

La Gluconeogenesi richiedeNADH nel citoplasmaPyruvate to Phosphoenolpyruvate (PEP)pyruvatecarboxylase isactivated byacetyl -CoA (allo.) Amino acidi

Le 10 tappe della gluconeogenesi3-2 ATP 2 GTP(2) piruvato + + + 2 HCO 2 PEP + 2 ADP + 2 GDP + 2 Pi + 2 CO → 2 O (2) 2-fosfoglicerato(2) fosfoenolpiruvato (PEP) + 2 H →2 (2) 2-fosfoglicerato (2) 3-fosfogicerato→2 ATP(2) 3-fosfogicerato + (2) 1,3-bisfosfoglicerato + 2 ADP → +2 NADH(2) 1,3-bisfosfoglicerato + (2) glic-3-P + 2 P + 2 NAD → i(2) glic-3-P diidrossiacetone fosfato + DHAP →DHAP + gliceraldeide-3-fosfato fruttosio 1.6-bisfosfato→fruttosio 1.6-bisfosfato + H₂ O fruttosio-6-P + P→2 ifrutosio 6-fosfato glucosio-6-P→glucosio-6-P + H₂ O glucosio + P→2 i2 NADH 4 ATP 2 GTP2 piruvato + + + + 2 H

0 →2 +glucosio + 2 NAD + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi

La Gluconeogenesi richiede più energia di quanto sarebbe richiesta dall'inverso della glicolisi.

gluconeogenesi

2 piruvato + 2 NADH + 4 ATP + 2 GTP + 2 H 0 →2+glucosio + 2 NAD + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi

glicolisi (invertita)

2 piruvato + 2 NADH + 2 ATP + 2 H 0 →2+glucosio + 2 NAD + 2 ADP + 2 Pi

Regolazione della gluconeogenesi

Insulina inibisce

Glucagone attiva

Acetil- CoA attiva (attivatore allosterico della piruvato carbossilasi)

Fruttosio 2,6-bis- fosfato inibisce (inibitore allosterico della fruttosio bis-fosfatasi)

Segnali metabolici ad alta energia attivano

Segnali metabolici a bassa energia inibiscono