biochimica metabolica

REAZIONI CHE RIFORNISCONO IL KC DI INTERMEDI (ANAPLEROTICHE)



Piruvato ossalacetato Se c’è poco ossalacetato - ↑ acetil CoA – si attiva la piruvato carbossilasi – ossala



Acidi grassi (a n dispari di C) succinil CoA



Amminoacidi succini CoA



Amminoacidi α chetoglutarato e ossalacetato

FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

È il culmine del metabolismo energetico degli organismi aerobici. Avviene nei mitoocondri sulla MMI.

Cofattori ridotti FADH2 e NADH cedono i loro e- a una catena di trasporto passando a composti +

elettronegativi si libera energia. L’energia che si libera viene usata per trasportare protoni contro gradiente

fuori dalla MMI nello SI. Si crea un gradiente protonico che consente la sintesi di ATP.

Mitocondri

Organelli cellulari presenti in numero variabile a seconda del tipo di cellula.

- Membrana mitocondriale esterna (MME) pemeabile a piccole molecole e ioni grazie a porine

- Membrana mitocondriale interna (MMI) forma delle creste, è impermeabile a ioni e picole molecole

- Spazio intermembrana (SI) traa MME e MMI ha la stessa composizione del citosol

- Matrice mitocondriale delimitata dalla MMI contiene : PDH, enzimi del KC della βox e ox degli ac.

grassi. Contiene anche DNA e RNA mitocondriali + enzimi.

La fosforilazione ox inizia quando gli e- provenienti dai cofattori ridotti del catabolismo entrano nella ETC.

La MMI contiene 5 complessi proteici I, II, III, IV e V : sono proteine integrali con gruppo prostetico che può

accettare/donare e- a CoQ e cyt C .

- Complessi da I a IV fanno parte della ETC trasportano gli e- fino all’accettore finale O2H2O

- Complesso V consente il deflusso di H+ nella matrice che produce ATP sfruttando gradiente

protonico.

RESPIRASOMI associazione dei complessi respirtori I, II e III.

3 tipi di trasferimento degli elettroni:

- Trasferimento diretto di e- (riduzione Fe3+Fe2+)

- Trasferimento di un atomo di H+ + e-

- Trasferimento di uno ione idruro H-

Equivalente riducente indica il trasferimento di 1 e- in una ossidoriduzione

Il trasporto di una coppia di e- dal NADH all’O2 libera energi sufficiente alla sintesi di 3 ATP + energia

rilasciata come calore. 

Rapporto P:O del NADH = molecole di ATP prodotte per atomo di O ridotto 3:1



Rapporto P:O del FADH2 2:1 (salta complesso I)

Per far entrare il NADH nella matrice si usa lo shuttle malato-aspartato : malatoossalacetatomalato

COMPLESSO I ( NADH DH o NADH ubichinone ossidoriduttasi)

Enzima formato da molte subunità tra cui FMN e centri Fe-S.

Il flusso degli e- procede da NADHFMNcentri Fe-Scoenzima Q. con l’energia prodotta vengono pompati

4 protoni.

COENZIMA Q (ubichinone)

Derivato benzo chinonico con coda isoprenoide, ubiquitario nei sistemi biologici. È idrofobico e diffonde

facilmente nella MMI. Fa da ponte tra complesso I e II e si riossida scaricando gli e-.

Co Q 10 = ha 10 catene isopreniche nei mammiferi.

1) 

Ubichinone Q stato completamente ossidato

2) 

Radicale semichinonico accetta 1 e-

3) 

Ubichinolo QH2 completamente ridotto accetta 2 e-

COMPLESSO II (succinato-Q riduttasi)

Proteina integrale della MMI. Comprende la succinato DH del KC.

 

Flusso degli e- FADH2 centri Fe-S CoQ

Non trasporta protoni.

COMPLESSO III (ubichinone-citocromo C ossidoriduttasi o complesso del citocromo bc1)

È la 2° pompa protonica. Complesso formato da 11 proteine tra cui 1 proteina Fe-S (proteina di ReisKe) e 2



tipi di citocromi che contengono il gruppo prostetico EME con al centro Fe ( Fe3+ Fe2+)



Flusso degli e- QH2 citocromo C (cyt C) [ è l’unica proteina non integrale]

Per ogni coppia di e- vengono trasportati 2H+ nella MMI e 4H+ nello SI.

COMPLESSO IV (citocromo C ossidasi)

Contiene 1 cyt A e 1 cyt A3 associati a 2 centri rame CuA e CuB. Il cyt C come CoQ è mobile sulla MMI.

   

Flusso degli e- cyt C (ridotto) centro CuA gruppo eme O2 (l’ultimo accettore) H2O

Per ogni coppia di e- vengono trasferiti 2 H+ allo SI.

Per ridurre l’O2 servono 4 e- e 4 protoni.

Reazione estremamente esoergonica.

Energia ricavata dal trasporto degli e- viene usata per pompare H+ fuori dalla matrice contro grdiente e viene

conservata sotto forma di gradiente protonico. Quando gli H+ possono fluire spontaneamente secondo

gradiente elettrochimico l’energia può svolgere un lavoro – forza motrice protonica – sintesi ATP.

COMPLESSO V (ATP sintetasi)

IPOTESI CHEMIOSMOTICA DI MITCHELL (1961)

La differenza di [H+] ( carica – nella matrice e carica + nello SI) porta alla sintesi dell’ATP quando il flusso

degli H+ inverte la sua direzione. H+ tornano nella matrice passando da un canale protonico associato

all’ATP sintasi.

ATP SINTETASI è un complesso enzimatico formato da :

- F1 proteina periferica, da sola idrolizza ATP ma associata con F0 catalizza la sintesi dell’ATP.

Comprende 3 subunità α, 3 subunità β, e uno stelo centrale γ.

- F0 proteina integrale con un canale centrale x il passaggio degli

e-.

Comprende 1 subunità A, 2 subunità B e 8/10 subunità C.

CATALISI ROTAZIONALE

Subunità γ ruota prendendo contatto con una subunità β x volta ( β ATP, β

ADP, β vuota). Per ogni giro completo di γ si sintetizzano 3 ATP.

La subunità γ ruota perché è saldamente legata a subunità C che ruota

con il passaggio dei protoni grazie a residui di arginina e aspartato

Numero dei protoni:

- 10 H+ x NADH (4 dal complesso I, 4 dal III, e 2 dal IV)3 ATP

- 6 H+ x il FADH2 (4 dal complesso III e 2 dal IV)2 ATP

La MMI è impermeabile sia a ATP che ADP vengono trasportate per antiporto da una ATP-ADP

translocasi. Il Pi viene trasportato dalla P traslocasi.

INIBITORI SPECIFICI del trasporto di e- si legano a un componente della catena e impediscono il

trasferimento degli e-: i trasportatori a monte del blocco sono completamente ridotti quelli a valle

ossidati. NO sintesi ATP.

PROTEINE DISACCOPPIANTI (naturali o sintetiche) creano delle falle della MMI che permette il flusso

dei protoni H+ verso la matrice senza passare dai canali protonici associati ad ATP sintasi. NO sintesi

ATP energia dissipata sotto forma di calore. (Es. aspirina a dosi tossiche).

METABOLISMO DEL GLICOGENO

GLICOGENO

Omopolisacaride ramificato dell’α-D-glucosio. Legami 1,4-α-glicosidici e 1,6-α-glicosidici nelle

ramificazioni. Deposito dei glicidi nel fegato e nel muscolo.

Nel fegato serve a mantenere costante la glicemia durante le prime ore del digiuno.

Nel muscolo è una riserva immediata di energia per la sintesi di ATP durante a contrazione. Con uno

sforzo intenso si può anche esaurire e viene subito riformato a partire dal glucosio.

GLICOGENOSINTESI

Avviene nel citosol e richiede l’energia di ATP e dell UTP.

1)  

G6P G1,6BP G1P E: fosfoglucomutasi

2) 

G1P + UTP UDP glucosio + PiPi E: UDP glucosio pirofosforilasi

3) Glu + Glu + Glu E: glicogeno sintasi

Allunga le catene di glicogeno già esistenti o partento da primer innesco aggiungendo Glucosio con

legami α(1,4). Catalizza il trasferimento del glucosio dall’UDP glucosio al C4 di una stremità non

riducente del glicogeno.

La glicogenina è un enzima che forma l’innesco iniziale per la glicogeno sintasi.

4) Enzima ramificante trasferisce dei segmenti terminali delle catene di glucosio sul C6 del glucosio su

una catena con formazione di legami α(1.6).

Le ramificazoni rendono la molecola più solubile e con un un maggior numero di estremità non

riducenti a cui si può aggiungere glucosio.

Estremità non riducenti di una catena polisaccaridica sono quelle dove il residuo monosaccaridico terminale

ha il suo C1 ipegnato in un legame glicosidico. Questo rende lo zucchero non riducente perché il gruppo

aldeidico del glucosio in forma aperta può ossidarsi a gruppo carbossilico agendo da riducente.

REGOLAZIONE DELLA GLICOGENO SINTASI

- Forma attiva – defosforilata (insulina e G6P)

- Forma inattiva – fosforilata (glucagone insulina)

GLICOGENOLISI

È l’inverso della glicogenosintesi ma richiede enzimi diversi. Nel muscolo serve quando c’è richiesta di

ATP e nel fegato serve per ↑ glicemia.

1) Glicogeno fosforilasi: catalizza la fosforolisi del glicogeno alle estremità non riducenti rilasciando

G1P (fino a 4 unità prima della ramificazione)

Vit B6 funziona da cofattore.

2) Enzima deramificante: rimuove le ramificazioni spostando le ramificazioni a gruppi di 3 ad una

estremità non riducente, si formano legami α(1,4)gliogeno fosforilasi

Il rimanente residuo legato con α(1,6) viene rilascito x idrolisi.

3) Fosfoglucomutasi: trasforma il G1P in G6P che serve x la glicolisi nel musolo o viene convertito in

glucosio dal fegato che è l’unico organo con la G6P fosfatasi.

REGOLAZIONE DELL GLICOGENO FOSFORILASI

- Forma attiva – fosforilata (glicoeno fosforilasi chinasi) AMP

- Forma inattiva – defosforilata (proteina fosfatasi) ATP G6P

Insulina inibisce glucogenolisi

Glucagone e adrenalina stimolano la glicogenolisi.

GLICOGENOSI malattie genetiche causate da un difetto di uno degli enzimi della sintesi del glicogeno

(spesso glicogeno fosforilasi) deterrminano un accumulo di glicogeno del citosol.

Una piccola quantità di glicogeno viene degradata nei lisosomi da maltasi acida, il significato biologico è

sconosciuto però una carenza di maltasi acida provoca una glicogenosi di tipo II molto grave. La cell si

riempie di lisosomi pieni di glicogeno che non può essere degradato.

METABOLISMO DEI LIPIDI

I lipidi sono le principali molecole di riserva energetica dell’organismo. Sono i costituenti delle

membrane, del surfattante alveolare e degli ormoni steroidei.

Importante funzione nel controllo dell’omeostasi e della termoregolazione.

Con la dieta vengono introdotti :

- Triacilgliceroli o trigliceridi TAG (sono i + abbondanti)

- Fosfolipidi

- Colesterolo e suoi esteri

Sito di accumulo principale: tessuto adiposo.

DIGESTIONE DEI LIPIDI

1) Bocca: lipasi salivare inizia la digestione rimuovendo ac. grassi a corta catena (- di 12C) legati a C1

o C2. pH 4-6

2) Stomaco: lipasi gastrica idrolizza ac. grassi a corta e media catena. PH 3-4

3) Intestino tenue: avviene la parte principale della digestione dei lipidi

Emulsificazione lipidi vengono trasformati in una schiuma di tante piccole goccioline che aumentano la

superficie d’azione attaccabile dagli enzimi. L’emulsificazione è resa possibile da 2 meccanismi l’azione:

- Gli acidi biliari (derivati dal colesterolo come l’ac. glicocolico) sono agenti emulsionanti che

impediscono alle goioline d