Biochimica metabolica, glicolisi classica e alternative

Glicolisi

1. Glucosio _{(stabilizza, barriera neg.)}
2. Forma aperta G-6-P
3. Forma aperta F-6-P

• Glucosio-6-fosfato
• Fruttosio-6-fosfato
• Fruttosio 1,6-bisfosfato
• Scissione aldolica
• Gliceraldeide 3-fosfato (GAP)
• Diidrossiacetone fosfato (DHAP)

FASE PREPARATORIA

investimento di ATP

Glucosio _2ATP ⇒ 2x Gliceraldeide-3-fosfato

Glucosio-6-fosfato ha un ruolo importante non solo per la glicolisi

• glicolisi
• sintex di acidi grassi
• sintex di glicogeno
• sintesi di altri monosaccaridi semplici e modificati, da lattosio di catene oligosaccaridiche, di GAG

Fase Preparatoria

Investimento di ATP

Glucosio _{2 ATP} 2 x Gliceraldeide-3-fosfato

* Glucosio-6-fosfato ha un ruolo importante non solo per la glicolisi

• glicolisi
• sintex glicogeno
• Via de pentoso fosfato
• sintex di acidi grassi
• sintex di altri monosaccaridi, di lattoni e modifican, di catene oligosaccaridiche, di GAG

forma apperta G-6-P

forma apperta F-6-P

Gliceraldeide 3-fosfato (GAP) + Diidrossiacetone fosfato (DHAP)

2x

2P + 2NAD⁺ → 2NADH

Gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi

4 step intermedi

1,3-Bisfosfoglicerato

2x

-2P_i

Fosfoglicerato chinasi

(Mg²⁺)

2ADP → 2ATP

2x

3-Fosfoglicerato

Fosfoglicerato mutasi

2-Fosfoglicerato

2x

H₂O

Enolasi

Fosfoenolpiruvato (PEP)

2ADP → 2ATP

Piruvato chinasi

Piruvato

FASE DI RENDIMENTO

ossidazione → recupero energetico

2 Gliceraldeide → 2 Piruvato + 4ATP + 2NADH

Glicolisi

processo citoplasmatico ubiquitario che può avvenire sia in condizioni aerobiche sia in condizioni anaerobiche

• 10 reazioni di cui 2 (in realtà 3) irreversibili: Tappa 1, 3, 10
• nelle 3 reazioni irreversibili, gli enzimi non verranno usati nella reazione inversa (Gluconeogenesi) esoergonica

Glucosio + 2ATP + 2NAD⁺ + 2P_i → 2 piruvato + 4ATP + 2NADH + 2H⁺ + 2H₂O

Regolazione

• esochinasi: EK
  • sono diverse isoforme
    • EK I → nel cervello
    • EK II → nei muscoli
    • EK IV → glucchinasi (GK) → nel fegato, nei reni, negli enterociti, nelle cellule β del pancreas

  inibito dal prodotto (G6C-6-P)

  inibito da Fruttoso-6-P (sequestro nel nucleo da proteine regolatrice indotta dall'insulina)

  stimolazione da glucosio (inducibili) → dissociazione di GK dalla proteina regolatrice

• fosfofruttochinasi: (PFK-1)
  • inibito da ATP e citrato
  • inducibile da AHP e fruttoso-2,6-bisfosfato
  • enzima allosterico con diverse subunità e 6 siti di legame
  • ➔ 2 siti per legare i substrati ➔ ATP Fru-6-P
  • ➔ 4 siti per legare i modulatori ➔ ATP, AHP, Citrato, Fru-2,6-BP (prodotto da PFK-II)
  • 3 isoforme con proprietà cinetiche e regolatorie specifiche:
    • I → nel muscolo
    • Li → nel fegato
    • III → negli altri tessuti
• piruvato chinasi: (PK)
  • inibito da ATP, acetil-CoA, acidi grassi a lunga catena
  • inducibile da Fru-1,6-BP (ma solo nel fegato da glucagone)
  • 3 isoforme con proprietà cinetiche e regolatorie specifiche:
    • M → nel muscolo scheletrico, cervello
    • L → nel fegato
    • R → negli eritro tessuti

Destino del piruvato

Glucosio

ossalacetato ← 2-piruvato

• sinte _x di Alanina
• 2 lattato
• 2 etanolo + 2CO₂

Fermentazione lattica (cond. anaerobiche)

Fermentazione alcolica (cond. aerobiche)

2acetil-CoA → sinte acidi grassi e colesterolo

Ciclo TCA 2CO₂ + 4H₂O

acet. deidrogenasi

Fermentazione aerobica

Fermentazione anaerobica

• tessuto muscolare (scheletrico e cardiaco)
• globuli rossi (perché privi di mitocondri)

Ci sono vie alternative in assenza di glucosio

(1) Galattosio → avviene nel fegato

Galattosio

Galattosio-1-fosfato

non classica:

• una carenza di quest'enzima produce galattosemia, galattosuria e accumulo di galattitolo
• con possibili danni epatici e ritardi mentali
• terapia: togliere galattosio e lattosio dalla dieta

Galattosemia classica

• mancanza uniditransferasi dovuta ad un problema autosomico recessivo
• galattosuria, vomito, diarrea e ittero
• accumulo galattosio-1-fosfato, causando danni epatici, ritardi mentali e cataratta
• terapia: eliminazione di galattosio e lattosio dalla dieta

inibitore per questo enzima se in elevate quantità

Glicosio-1-fosfato

Esso glucomutasi

Glucosio-6-fosfato

glucosio

La conversione da UDP-galattosio a UDP-glucosio è importante per istabilizzare UDP-glucosio, necessario per tal formazione di glucosio-1-fosfato

UDP-glucosio galattosio-1-fosfato

→ Trasferimento/scambio di questi due gruppi

(2) Fruttosio

avviene nel fegato

fruttosio-6-fosfato (via metabolica nei tessuti extraepatici)

• glicolisi

fruttosio

fruttosio-1-fosfato

mancanza di quest’enzima provoca la fruttosuria essenziale: malattia autosomica recessiva.

• Condizione ASINTOMATICA (benigna)
• elevate conc. fruttosio nel sangue e urine

isoforma presente nel fegato

compito specifico dell’aldolasi

aldolasi B

DHAP

Gliceraldeide

forma-aperta

F-1-P

una mancanza ereditaria di quest’enzima provoca una grave ipoglicemia con vomito, convulsioni e coma.

• dovuto ad mancata scissione
• aldolica inibisce la glicolisi
• può provocare anche epatomegalia, ittero, insufficienza epatica
• terapia: eliminazione fruttosio e saccarosio dalla dieta

Gliceraldeide 3-fosfato

glicolisi