Riassunto esame Biochimica I, prof. Stocchi, libro consigliato Principi di Biochimica, Lehninger

FOSFORILASI B.

INIBIZIONE GLICOGENO LISI nel FEGATO quando la concentrazione di

glucosio ritorna nella normalità, il glucosio rientra negli epatociti e si lega ad

un sito allosterico inibitore della FOSFORILASI A, convertendola nella sua

forma INATTIVA  FOSFORILASI B.

GLICOGENO SINTESI

Il meccanismo di GLICOGENO LISI si blocca quando avviene una

defosforilazione da parte dell’enzima FOSFORILASI A FOSFATASI, questa

defosforilazione coinvolge sia gli enzimi della LISI che della SINTESI, ne

consegue che:

GLICOGENO FOSFORILASI A (attivo) GLICOGENO FOSFORILASI B

(inattivo) NON FOSFORILATA

GLICOGENO SINTASI B (inattivo)  GLICOGENO SINTASI A (attivo) NON

FOSFORILATA

Questo processo è comunque sia sempre sottoposto a regolazione ormonale

e allosterica, l’ormone che stimola la sintesi del GLICOGENO attivando la

GLICOGENO SINTASI A è l’INSULINA la quale permette al glucosio di entrare

nella cellula x essere immagazzinato sottoforma di GLICOGENO.

Con un unico meccanismo di FOSFORILAZIONE/DEFOSFORILAZIONE sia

ATTIVA una via metabolica BLOCCANDO l’altra. (molti tumore hanno

un’alterazione nel controllo di questo meccanismo, cioè non vengono più

controllati in maniera corretta

PERCHE’ GLICOGENO LISI E SINTESI NON POSSONO FUNZIONARE INSIEME??

Entrambi i processi sono sotto il controllo di 2 diversi ormoni. Il passaggio

tra una molecola ATTIVA ed una INATTIVA è legato al fatto che quella attiva

viene fosforilata, cioè viene legato un gruppo fosfato. Questa fosforilazione

coinvolge sia gli enzimi della GLICOGENO LISI che SINTESI, ma determina

l’attivazione SOLO degli enzimi della GLICOGENO LISI, mentre quelli

coinvolti nella GLICOGENO SINTESI vengono INATTIVATI. Ne consegue che:

enzimi GLICOGENO LISI fosforilati  ATTIVI

enzimi GLICOGENO SINTESI fosforilati  INATTIVI

Per attivare gli enzimi della GLICOGENO SINTESI, tutti gli enzimi presenti

nella cellula verranno DEFOSFORILATI, cioè verrà tolto il gruppo fosfato.

Ne consegue che:

enzimi GLICOGENO LISI non fosforilati  INATTIVI

enzimi GLICOGENO SINTESI non fosforilati  ATTIVI

I tempi di durata di ogni processo varia da soggetto a soggetto a seconda

dell’età, livello training, caratteristiche genetiche (frequenza cardiaca

varia perché è secreta ADRENALINA).

RIEPILOGO pag.611

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GLUCONEOGENESI



Possono capitare situazioni in cui la quantità di glucosio immagazzinata

sottoforma di GLICOGENO non sia sufficiente al fabbisogno dell’organismo (per

il cervello e sistema nervoso, eritrociti, testicoli, parte midollare reni, ecc il

glucosio presente nel sangue rappresenta l’unica e principale sostanza

nutriente. Il solo cervello consuma 120g di glucosio al giorno, più della metà di

tutto il glucosio immagazzinato come GLICOGENO MUSCOLARE o EPATICO).

Queste situazioni possono essere: condizione di digiuno tra i pasti oppure

durante un esercizio intenso (prolungato e costante/altro tipo di

esercizio intenso). Per affrontarle è necessario che il nostro organismo attui

un MECCANISMO DI EMERGENZA che consenta di produrre GLUCOSIO a partire

da precursori non saccaridici (GLUCONEOGENESI), questi precursori sono:

LATTATO

• PIRUVATO

• GLICEROLO

• INTERMEDI CICLO DI KREBS (citrato-isocitrato-alfa

• chetoglutarato-succinil CoA-succinato fumarato-malato)

ALCUNI AMINOACIDI

•

Questo processo avviene in quanto spinto dalla NECESSITA’ DI PRODUZIONE DI

GLUCOSIO è la ragione che guida e permette di far avvenire il meccanismo di

sintesi di GLUCOSIO. Nel caso in cui invece serve esprimere la max potenza si

attivano quei processi di demolizione di GLUCOSIO con l’obiettivo di ottenere

energia.

Alcuni dati: mediamente la quantità di glucosio che viene UTILIZZATA è di

circa  160g (che sono

circa 700kcal. Su 2300kcal utilizzate durante il giorno, 700kcal derivano

dagli zuccheri)

(di questi 160g, 20g sono distribuiti tra il SANGUE e tutti gli ALTRI LIQUIDI

CORPOREI (80% siamo costituiti da acqua) 120g sono utilizzata dal

cervello).

Mediamente tra FEGATO e MUSCOLO SCHELETRICO accumuliamo circa

190-220g di zuccheri al giorno.

Dove avviene  avviene nel citosol in particolar modo delle cellule del

FEGATO, in piccola parte nella corteccia renale e nelle cellule epiteliali che

circondano l’INTESTINO TENUE, il glucosio prodotto passa poi nel sangue x

rifornire gli altri tessuti.

La GLUCONEOGENESI ripercorre la GLICOLISI al contrario  si può

andare a ricreare GLUCOSIO ripercorrendo parzialmente in direzione opposta la

VIA GLICOLITICA. 7 delle 10 reazioni della GLUCONEOGENESI sono reazioni

della GLICOLISI che avvengono in direzione opposta. Le restanti 3 reazioni non

possono essere però ripercorse in senso opposto dalla GLUCONEOGENESI in

quanto IRREVERSIBILI, tali reazioni sono:

REAZIONE 1: conversione del GLUCOSIO  GLUCOSIO 6 FOSFATO da

• parte del ESOCHINASI (-33,4kJ/mole)

REAZIONE 3: fosforilazione del FRUTTOSIO 6-FOSFATO  FRUTTOSIO

• 1,6 BISFOSFATO da parte della FOSFOFRUTTOCHINASI-1 (-22,2 kJ/mole)

REAZIONE 10:conversione del FOSFOENOLPIRUVATO  PIRUVATO da

• parte della PIRUVATO CHINASI (-16,7 kJ/mole)

Nelle cellule queste 3 reazioni hanno una ΔG fortemente negativa, mentre

le altre 7 reazioni hanno una valore ΔG vicino a zero.

Queste 3 tappe sono superate mediante un diverso gruppo di enzimi, che

catalizzano reazioni sufficientemente esoergoniche x essere ugualmente

IRREVERSIBILI nella direzione di SINTESI DEL GLUCOSIO (sia la GLICOLISI

che GLUCONEOGENESI sono processi irreversibili nelle condizioni cellulari).

GLICOLISI e GLUCONEOGENESI sono entrambe regolate in maniera

indipendente l’una dall’altra.

LE 3 TAPPE IRREVERSIBILI

PIRUVATO  FOSFOENOLPIRUVATO: x riuscire a superare questa

• tappa che, non può avvenire x semplice inversione della reazione in

quanto è IRREVERSIBILE, occorrono 4 reazioni alternative catalizzate

da enzimi citosolici e mitocondriali:

2 reazioni mitocondriali

o 2 reazioni citoplasmatiche

o

Dove avviene? La prima reazione che permetterà di superare tale tappa

avviene nei MITOCONDRI, è necessario quindi che il PIRUVATO (formato

3 C) presente nel citosol sia trasportato all’interno del MITOCONDRIO il

quale è dotato di una MEM.ESTERNA (abb.selettiva) e una

MEMB.INTERNA (impermeabile). La MEMB.INTERNA viene superata grazie

alla presenza sulla membrana di una specifica proteina in grado di

legare il PIRUVATO e portarlo dentro.

Cosa avviene all’interno del mitocondrio?

1 Reazione  All’interno del MITOCONDRIO il PIRUVATO reagisce con

l’enzima mitocondriale piruvato carbossilasi il quale richiede il

coenzima biotina a cui è legato covalentemente. La reazione avviene in

2 fasi e in 2 siti diversi dell’enzima (SITO 1-SITO2).

-

Nel SITO 1 lo IONE BICARBONATO (HCO3 è presente in quanto

o si forma x ionizzazione dell’ACIDO CARBONICO che a sua

volta è formato da CO2, prodotta dal CICLO DI KREBS, a

-

contatto con H20: H2O + CO2  HCO3 . Il CO2 sarebbe

sottoforma di BICARBONATO in quanto non può essere presente

all’interno della cellula in forma gassosa) viene convertito in CO2 a

spese dell’ATP. -

HCO3 + ATP  CO2 + ADP+Pi

Quindi la CO2 reagisce con la BIOTINA e viene trasferita al SITO 2

o sulla superficie dell’enzima dove la CO2 viene rilasciata e reagisce

col PIRUVATO il quale acquisisce 4C formando l’OSSALACETATO

e rigenerando il complesso ENZIMA-BIOTINA.

PIRUVATO + CO2  OSSALACETATO

Reazione completa: -

PIRUVATO + HCO3 + ATP  OSSALACETATO + ADP+Pi

L’OSSALACETATO prodotto sarà anche intermedio del CICLO DI KREBS,

dalla sua

ossidazione si riprodurrà CO2 e molto NADH che si accumuleranno

all’interno del mitocondrio e che verranno utilizzati in questa prima

tappa.

2 Reazione  poiché la MEMB.MITOCONDRIALE INTERNA non ha

trasportatori in grado di trasferire l’OSSALACETATO al CITOSOL, deve

essere ridotto a MALATO dalla MALATO DEIDROGENASI

mitocondriale a spese del NADH (prodotto dal CICLO DI KREBS).

+ +

OSSALACETATO + NADH+H  MALATO + NAD

La variazione di energia libera standard in questa reazione è abbastanza

elevata, ma nelle

condizioni fisiologiche (cioè quando al concentrazione di OSSALACETATO

è molto bassa)

ΔG≈0 e quindi la reazione è REVERSIBILE.

Reazioni nel citoplasma

1 Reazione  La trasformazione dell’OSSALACETATO in MALATO

permette di spostare il proseguimento della biosintesi di GLUCOSIO nel

CITOSOL (dove a contrario del mitocondrio è presente una

+

concentrazione alta di NAD ). Il MALATO esce dal mitocondrio mediante

un trasportatore specifico localizzato sulla MEMB.MIT.INTERNA e

+

nel CITOSOL va incontro ad una RIOSSIDAZIONE ad opera del NAD e

catalizzata dalla malato deidrogenasi citoplasmatica:

+ +

MALATO + NAD  OSSALACETATO + NADH+H

2 Reazione  OSSALACETATO prodotto dall’ossidazione del MALATO

sarà poi convertito in FOSFOENOLPIRUVATO dalla

fosfoenolpiruvato carbossichinasi che toglierà la molecola di CO2

presente nell’OSSALACETATO. Questo enzima richiede GTP come

donatore del gruppo fosforico:

OSSALACETATO + GTP  FOSFOENOLPIRUVATO (PEP) + CO2 +

GDP

La reazione è REVERSIBILE nelle condizioni intracellulari, in quanto la

formazione di un composto ad alto contenuto energetico come il PEP è

bilanciata dall’idrolisi di un altro composto ad alta energia, il GTP.

Perché GTP?  sia ATP che GTP sono molecole ad alto contenuto

energetico, l’energia liberata da idrolisi ATP è la stessa dell’idrolisi di GTP,

in questa specifica reazione biochimica si usa GTP perché + funzionale.

Perché metà reazioni avvengono nel MITOCONDIO e metà nel

CITOPLAMSA? Perché l’OSSALACETATO oltre ad essere intermedio di

questa reazione, lo è anche del CICLO DI KREBS che si svolge all’interno

del mitocondrio, di conseguenza non può uscire dal mitocondrio in quanto

altrimenti comprometterebbe l’efficienza del CICLO DI KREBS.

Altra motivazione è data dal fatto che il processo di GLUCONEOGENESI

consuma NADH x essere portato avanti, questo NADH si trova a

5

concentrazioni di 10 volte + elevate nel MITOCONDRIO rispetto al

CITOSOL. Per tale motivo il MALATO uscendo fuori dal MITOCONDRIO e,

+

venendo RIOSSIDATO da concentrazioni elevate di NAD nel citoplasma,

provoca la produzione di NADH citoplasmatico (innalzando la sua

concentrazione) che sarà util