Biochimica Umana - 1° Anno Scienze Motorie (Reazioni ed Enzimi)

Glucosio e glicolisi

Glucosio + glicolisi: glucosio + 2ADP + 2P + 2NAD → piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H⁺ + 2H₂O.

10 reazioni (5+5, fase due avviene 2 volte [quelle con simbolo colorato], 1 per ogni GAP), prime 5 consumano 2 ATP, le seconde producono 4 ATP e 2 NADH.

Enzimi della glicolisi

• Esochinasi (irreversibile, usa 1ATP per legame, forma glucosio-6-P, regolatore inibito dallo stesso glucosio-6-P).
• Fosfoglucosio isomerasi (reversibile, sposta composto, forma fruttosio-6-P).
• Fosfofruttochinasi 1 (irreversibile, usa 1ATP, forma fruttosio-1,6-bifosfato, regolatore allosterico inibito da ATP e da pH, attivato da magnesio, PKF1).
• Aldolasi (reversibile, scissione in gliceraldeide-3-fosfato [GAP] e diidrossiacetone-fosfato [DHAP]).
• Trioso fosfato isomerasi (reversibile, trasforma DHAP in GAP, ultima prima fase).
• Gliceraldeide-3-P deidrogenasi (reversibile, produzione 1NADH e 1,3-BPG, non usa ATP).
• Fosfoglicerato chinasi (reversibile, produce 1ATP e 3-fosfoglicerato, accoppiata con la 6, attivato da magnesio).
• Fosfoglicerato mutasi (reversibile, sposta composto, 2,3-BPG intermedio, forma 2-fosfoglicerato).
• Enolasi (reversibile, deidratazione, forma fosfoenolpiruvato [PEP]).
• Piruvato chinasi (irreversibile, forma piruvato e 1ATP, enolpiruvato intermedio, attivato da magnesio e potassio, regolatore inibito da ATP e acetil-CoA).

Quindi irreversibili solo 1-3-10, varieranno nella gluconeogenesi per motivi energetici, in 7 e 10 produzione ATP unendo P ad ADP. Non avviene nel muscolo a riposo perché già c’è ATP, se c’è AMP si attivano PKF e piruvato chinasi e fanno il processo.

Il piruvato poi diventerà acetil-CoA, con ossigeno, grazie al complesso multienzimatico della piruvato deidrogenasi (3enz-+5cof): piruvato + CoASH + NAD⁺ → acetil-S-CoA + CO₂ + NADH (il NADH è un inibitore dello stesso processo).

Fermentazione omolattica

Glucosio + 2P + 2ADP → 2lattato + 2ATP + 2H₂O.

Piruvato a lattato quando non c’è ossigeno grazie a lattico deidrogenasi, riporta il NADH della glicolisi a NAD⁺, reversibile ma più difficile con Cori.

Fermentazione alcolica

Non fatta da uomo, senza ossigeno, rigenera NAD⁺ da NADH, produce etanolo e CO₂, due reazioni consecutive che creano acetaldeide prima ed etanolo poi.

Via del pentosio-fosfato

3G6P + 6NADP⁺ + 3H₂O → 6NADPH + 3CO₂ + 2F6P + GAP.

Altro modo per degradare glucosio, dipende dalle condizioni del corpo, produce ribosio-5-fosfato, NADPH (non ATP), lo zucchero a 5C creato può essere convertito a uno zucchero con più o meno C (da 3 a 7C). Processo in tre fasi, si parte dal glucosio-6-fosfato, fase ossidativa e fase non ossidativa.

Enzimi della via del pentosio-fosfato

• Glucosio-6-P deidrogenasi (produce 1NADPH e 6-fosfoglucono-lattone, ossidazione).
• 6-fosfogluconolattotasi (idrolisi da forma chiusa ad aperta, crea 6-fosfogluconato).
• 6-fosfogluconato deidrogenasi (decarbossilazione ossidativa, crea ribulosio-5-P, 1NADPH e CO₂).
• Ribulosio-5-P isomerasi/epimerasi (isomerizzazione che crea ribosio-5-P o xilulosio-5-P in caso di epimerizzazione [cioè si spostano i costituenti di 1 solo C]).
• Transchetolasi e transaldolasi (aggiunta/rimozione di 2/3C, riarrangiamento dello scheletro carbonioso che crea fruttosio-6-P o glucosio-6-P, reazioni tutte reversibili, forma tutti intermedi della glicolisi e quindi si collegano a questa via avvenendo in contemporanea ad essa).

Gluconeogenesi

È la via opposta alla glicolisi, si va da piruvato o da altri precursori a glucosio, si verifica nel fegato, usa molta energia e si fa solo quando è necessario, tutti i precursori si trasformano prima in ossalacetato prima di entrare in questa via.

10 fasi, 7 uguali alla glicolisi, 3 diverse (sono la 1, 3 e 10 della glicolisi, quelle irreversibili).

Enzimi della gluconeogenesi

• Piruvato carbossilasi (nei mitocondri, si passa da piruvato a ossalacetato, usa 1ATP e bicarbonato, fa la 10 inversa della glicolisi, ha biotina, lisina e CO₂; l’ossalacetato esce dai mitocondri grazie a sistemi navetta che lo trasformano in malato con conseguente produzione di NAD⁺ dal NADH, poi una volta fuori torna ossalacetato e torna indietro anche il NADH; enzima allosterico regolatore).
• Fosfoenolpiruvato carbossichinasi (PEPCK, ossalacetato in fosfoenolpiruvato, usa 1GTP, sia nei mitocondri che nel citosol).
• Formazione del fruttosio-1,6 bifosfato (si ottiene facendo le fasi da 9 a 4 della glicolisi in modo inverso, stessi enzimi – stessa funzione, tutte reversibili).
• Fruttosio-1,6-bifosfatasi (FBPasi-1, forma fruttosio-6-P, fase 3 della glicolisi che varia; enzima allosterico regolatore inibito da AMP e da fruttosio-2,6-bifosfato e attivato da ATP).
• Fosfoglucosio isomerasi (forma glucosio-6-P, fase 2 della glicolisi).
• Glucosio-6-fosfatasi (forma glucosio, tappa 1 della glicolisi che varia, enzima presente anche nella glicogenolisi).

Questo processo quindi usa 4ATP, 2GTP e 2NADH.

In questo processo entrano in gioco anche due ormoni: insulina e glucagone.

Glicogeno e glicogenolisi

Il glicogeno viene demolito grazie al glicogeno fosforilasi (enzima allosterico e covalente formato da due sub-unità uguali, forma A più attiva (R) – forma B meno attiva (T)), questo enzima stacca i primi residui di glucosio dalla parte non riducente e aggiunge loro un fosfato creando glucosio-1-fosfato, non usa ATP. Questi glucosio-1-fosfati sono molto vantaggiosi come energia perché già fosfati e quindi saltano la fase 1 della glicolisi, entrando direttamente nella 2 come glucosio-6-P grazie alla fosfoglucomutasi, quindi con questi glucosio-1-fosfato si producono 3ATP nella glico