Biochimica per Infermieristica

FOSFATO.

La glicogenolisi comprende enzimi che eliminano le ramificazioni del glicogeno, la glicogeno sintasi

e la glicogeno fosforilasi infatti sono importantissimi per mantenere il glicogeno come riserva ed

essere utilizzato come glucosio, motivo per cui l’attività dei due enzimi è sottoposta a controlli di

natura metabolica e ormonale. Il controllo ormonale dipende da: INSULINA, GLUCAGONE e

ADRENALINA.

Regolazione della glicemia

Con GLICEMIA si intende la concentrazione di glucosio nel sangue che, in condizioni normali, ha

un valore costante che può oscillare da 75 mg/ 100 ml dopo il digiuno notturno a 110 mg/ 100 ml

dopo un pasto.

È importante che la glicemia mantenga questa soglia di valori perché se essa viene superata si

possono avere danni a molti tessuti, soprattutto a quello nervoso, motivo per cui è attentamente

regolata da ormoni i quali, a seconda dell’effetto che hanno sulla glicemia, si dividono in

IPERGLICEMIZZANTI se la aumentano come il GLUCAGONE e l’ADRENALINA e il CORTISOLO,

o IPOGLICEMIZZANTI che la abbassano come l’INSULINA.

- Quando la glicemia diminuisce o quando c’è un improvviso bisogno di glucosio nel sangue

ad esempio in una situazione di pericolo, vengono riversati in circolo ormoni

iperglicemizzanti come GLUCAGONE e ADRENALINA. L’azione di questi ormoni sul fegato

stimola la liberazione di glucosio dai depositi di glicogeno quindi STIMOLA LA

GLICOGENOLISI e BLOCCA LA GLICOGENOSINTESI, quindi il glucosio aumenta nelle

cellule epatiche in forma di glucosio 6 – fosfato.

- Quando la glicemia aumenta, come dopo un pasto, l’organismo risponde secernendo

INSULINA che rimuove il glucosio dal sangue favorendone l’utilizzazione STIMOLANDO LA

GLICOLISI E LA GLICOGENOSINTESI e INIBENDO LA GLUCONEOGENESI e la

liberazione dal tessuto adiposo di acidi grassi.

La glicemia risulta oltre i valori normali quando ci sono alterazioni dei meccanismi ormonali

che la regolano, come avviene nelle persone affette da diabete mellito, in cui non c’è

produzione di insulina.

VIA DEI PENTOSO FOSFATI

Molte cellule hanno la possibilità di utilizzare il glucosio attraverso vie alternative alla glicolisi e al

metabolismo del glicogeno.

La più importante di queste è la VIA DEL PENTOSO FOSFATO le cui reazioni si svolgono nella

parte solubile del citoplasma cellulare soprattutto in tessuti come fegato e cervello.

La via del pentoso fosfato è suddivisa in 2 fasi: FASE OSSIDATIVA e FASE DELLE

INTERCONVERSIONI.

Attraverso questa via 1 ATOMO DI CARBONIO DEL GLUCOSIO 6 – FOSFATO VIENE OSSIDATO

A CO dall’enzima GLUCOSIO 6 – FOSFATO DEIDROGENASI, con FORMAZIONE DI 2

2

MOLECOLE DI NADH + H e il resto del glucosio trasformato in PENTOSIO (zucchero a 5 atomi di

carbonio).

FASE OSSIDATIVA:

- Il CARBONIO 1 del GLUCOSIO 6 – FOSFATO viene ossidato a CO e questo si trasforma

2

in 6 – FOSFOGLUCONO-δ-LATTONE dall’enzima GLUCOSIO 6 – FOSFATO

DEIDROGENASI. Viene prodotta la prima molecola di NADPH.

- Il 6 – FOSFOGLUCONO-δ-LATTONE viene trasformato in 6-FOSFO-GLUCONATO

dall’enzima LATTONASI mediante idratazione.

- Il 6 – FOSFO-GLUCONATO viene trasformato dall’enzima 6 – FOSFOGLUCONATO

DEIDROGENASI in RIBULOSIO 5 – FOSFATO , un isomero del ribosio, con liberazione di

una molecola di CO e produzione di una molecola di NADPH + H.

2

FASE DELLE INTERCONVERSIONI:

- UNA PARTE DEL RIBULOSIO 5 – FOSFATO viene isomerizzata a RIBOSIO 5 – FOSFATO

dall’enzima RIBULOSIO 5 – FOSFATO ISOMERASI.

- UNA MOLECOLA DI RIBOSIO 5 – FOSFATO reagisce con 2 molecole di XILULOSIO 5 –

FOSFATO attraverso il trasporto di frammenti a 2 e a 3 atomi di carbonio da una molecola

all’altra, portando alla formazione dei prodotti finali della via: 2 MOLECOLE DI

FRUTTOSIO 6 – FOSFATO e 1 MOLECOLA DI GLICERALDEIDE 3 – FOSFATO.

In altre parole, attraverso questa via, ogni 6 molecole di glucosio, 1 viene eliminata completamente

(ossidata a CO ). Questa via nei globuli rossi è l’unica fonte di NADPH + H, importante per

2

mantenere in forma ridotta lo ione ferroso dall’emoglobina che a causa della presenza di ossigeno

3+

tenderebbe ad ossidarsi a Fe (ione ferrico), trasformando l’Hb in metemoglobina inattiva.

Il deficit di glucosio 6 – fosfato deidrogenasi è noto come FAVISMO e rende gli eritrociti più

soggetti a lisi in presenza di determinati farmaci.

GLUCONEOGENESI

La GLUCONEOGENESI è la via metabolica che porta alla biosintesi del glucosio a partire da

precursori non glucidici, soprattutto aminoacidi delle proteine.

Essa avviene perché le riserve epatiche di glicogeno possono rifornire di glucosio l’organismo solo

per brevi periodi di digiuno, quindi, quando il digiuno si protrae nel tempo, occorre che il fegato

trasformi in glucosio altre sostanze.

Il catabolismo degli aminoacidi fornisce alle cellule epatiche acido piruvico, acido ossalacetico che

possono essere considerati i punti di partenza della via.

Potremmo pensare che la gluconeogenesi, avendo come substrato iniziale l’acido piruvico e come

prodotto ultimo il glucosio, possa essere la via inversa della glicolisi, ma in realtà non è così perché

solo alcune reazioni sono comuni alle due vie e catalizzate dagli stessi enzimi.

Quando è attiva una, l’altra è bloccata e viceversa.

I passaggi della gluconeogenesi sono:

1) CONVERSIONE DEL PIRUVATO IN FOSFOENOLPIRUVATO dall’enzima PIRUVATO

CHINASI.

Questa reazione corrisponde all’inverso dello step 10 della glicolisi. Poiché questa è

fortemente esoergonica, è necessario l’impiego di energia libera. Questo è reso possibile

dalla CONVERSIONE DEL PIRUVATO IN OSSALACETATO il quale poi viene convertito in

FOSFOENOLPIRUVATO. Il piruvato viene trasportato dal citosol al mitocondrio dove

l’enzima PIRUVATO CARBOSSILASI lo converte ad OSSALACETATO. Una volta generato

l’ossalacetato c’è il problema di trasportarlo all’esterno del mitocondrio perché questo non

riesce ad attraversare la membrana mitocondriale. Il problema viene risolto dall’enzima

MALATO DEIDROGENASI che trasforma (riduce) l’ossalacetato in MALATO a spese del

NADH. Il malato abbandona il mitocondrio grazie ad un trasportatore e una volta nel citosol

viene ossidato ad ossalacetato con produzione di NADH.

2) OSSALACETATO CONVERTITO A FOSFOENOLPIRUVATO dall’enzima

FOSFOENOLPIRUVATO CARBOSSICHINASI, che richiede GTP come donatore del

gruppo fosfato.

3) FOSFOENOLPIRUVATO CONVERTITO (IDRATATO) in 2 – FOSFOGLICERATO

dall’enzima ENOLASI

4) Il 2 – FOSFOGLICERATO CONVERTITO IN 3-FOSFOGLICERATO dall’enzima

FOSFOGLICERATO MUTASI

5) Il 3 – FOSFOGLICERATO CONVERTITO IN 1,3 – BISFOSFOGLICERATO dall’enzima

FOSFOGLICERATO CHINASI

6) L’1,3 BISFOSFOGLICERATO CONVERTITO IN GLICERALDEIDE 3 – FOSFATO

dall’enzima GLICERALDEIDE 3 – FOSFATO DEIDROGENASI

7) La GLICERALDEIDE 3 – FOSFATO CONVERTITA IN DIIDROSSIACETONE FOSFATO

dall’enzima TRIOSOFOSFATO ISOMERASI.

8) Il DIIDROSSIACETONE FOSFATO e la GLICERALDEIDE 3-FOSFATO vengono uniti

dall’enzima ALDOLASI a formare il FRUTTOSIO 1,6 BISFOSFATO.

9) Il FRUTTOSIO 1,6 BISFOSFATO viene convertito in FRUTTOSIO 6 – FOSFATO

dall’enzima FOSFOFRUTTOCHINASI 1.

10) Il FRUTTOSIO 6 – FOSFATO convertito nel suo isomero GLUCOSIO 6 – FOSFATO

dall’enzima FOSFOGLUCOSIO ISOMERASI.

11) CONVERSIONE DEL GLUCOSIO 6 – FOSFATO in GLUCOSIO grazie all’enzima

GLUCOSIO 6 FOSFATASI con formazione di FOSFOISTIDINA come intermedio.

Mentre nella glicolisi la trasformazione di 1 molecola di glucosio in 2 molecole di acido piruvico

porta alla produzione di 2 molecole di ATP, nella gluconeogenesi la trasformazione di 2 molecole di

acido piruvico in 1 di glucosio necessita di 4 molecole di ATP e 2 di GTP.

Dunque la sintesi di glucosio attraverso questa via implica il consumo di una quantità di energia

molto superiore a quella restituita. La gluconeogenesi è un processo costoso ma necessario.

BETA OSSIDAZIONE

La beta ossidazione è la via ossidativa attraverso cui avviene il catabolismo degli acidi grassi.

È composta da 4 reazioni cicliche al termine delle quali vengono rilasciate unità di ACETIL CoA

accorciato di 2 atomi di carbonio, NAD e FAD RIDOTTI.

Essa si differenzia dalla biosintesi degli acidi grassi perché:

- Avviene nei mitocondri

- Porta alla liberazione di unità di acetil CoA

- Si accompagna alla produzione di NAD e FAD RIDOTTI e non direttamente alla produzione

di molecole di ATP (esse vengono prodotte dalla successiva ossidazione di CoA, FAD e

NAD nei mitocondri).

Perché possano entrare nella loro via catabolica gli acidi grassi devono essere attivati ad acil CoA

con consumo di una molecola di ATP ma siccome non possono attraversare la membrana

mitocondriale interna per giungere nei mitocondri è necessaria una trasformazione intermedia: il

CoA trasferisce l’acido grasso su una molecola trasportatrice, la CARNITINA, con una reazione

catalizzata dall’enzima CARNITINA ACIL-TRANSFERASI. Nella membrana mitocondriale interna è

presente un trasportatore che scambia la CARNITINA con l’ACIL CARNITINA che trasporta acidi

grassi nel mitocondrio. Dentro il mitocondrio l’acido grasso è trasferito nuovamente su una

molecola di CoA rigenerando ACIL CoA e CARNITINA in una reazione catalizzata dall’enzima

CARNITINA ACIL-TRANSFERASI II.

Le 4 reazioni della beta ossidazione sono:

1) DEIDROGENAZIONE (FAD DIPENDENTE): ossidazione dell’acetil CoA a TRANS – Δ2 –

ENOIL – CoA catalizzata dall’ACIL CoA DEIDROGENASI.

2) IDRATAZIONE: viene aggiunta una molecola di acqua al TRANS – Δ2 – ENOIL – CoA a

formare L – β – IDROSSIACIL CoA catalizzata dall’ENOIL – CoA IDRATASI.

3) DEIDORGENAZIONE (NAD DIPENDENTE): L – β – IDROSSIACIL CoA deidrogenato a β

– CHETOACIL – CoA ad opera della β – IDROSSIACIL – CoA DEIDROGENASI.

4) SCISSIONE: catalizzata dall’ACIL CoA ACETILTRANSFERASI nota come TIOLASI,

separazione dei due atomi di carbonio terminali sotto forma di acetil CoA. La porzione di

acido grasso rimanente è dunque una catena carboniosa più corta di due elementi.

Nel caso di acidi grassi a numero dispari di atomi di carbonio la beta ossidazione procede

regolarmente fino alla fine ma i 2 prodotti che si liberano non sono 2 molecole di acetil CoA, ma 1

MOLECOLA DI ACETIL CoA e 1 MOLECOLA DI PROPIONIL CoA.

BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI

La biosintesi degli acidi grassi è una via metabolica in cui una serie di reazioni si ri