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

GLICOGENO

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 di producono 3ATP nella glicolisi (sempre 4 ma se ne usa uno

solo quindi 3 come ricavo netto)

 Entra in gioco poi l’enzima trasferasi, che sposta glucosi sulla stessa catena al fine di stabilire i 5 residui di distanza e far

andare avanti il processo

 Enzima deramificante alfa-1,4 transglicosidasi/ 1,6 glicosidasi che stacca l’ultimo residuo di sopra rompendo il legame 1-

6, questo viene lasciato come glucosio libero non fosforilato grazie a questa attività glicosidasica; quello 1,4 li porta sotto

DESTINI DEL GLUCOSIO-6-P:

 Si forma nella prima fase della glicolisi e isomerizzando i glucosio-1-fosfato della glicogenolisi

 Questo glucosio-6-P può entrare:

o Nella glicolisi dalla fase 2 e diventare piruvato/lattato a seconda se c’è ossigeno o no

o Nel fegato e diventare glucosio grazie all’enzima glucosio-6-fosfatasi e poi andare nel sangue

o Nella via del pentoso-fosfato in quanto è il composto che inizia questa reazione e quindi diventare NADH e ribosio

GLICOGENOSINTESI:

 È il processo dal quale si crea glicogeno, opposto quindi alla glicogenolisi, scoperto tramite studio di una malattia, processo

endoergonico quindi l’energia viene fornita idrolizzando l’uridina trifosfato (UTP), forma UDP-glucosio grazie all’enzima

UDP-glucosio pirofosforilasi (si parte ovviamente da glucosio-6-P che diventa glucosio-1-P e poi UDP-glucosio)

o Inizia tutto con gli UDP-Glucosio che vengono uniti con legame 1,4-glicolisico grazie all’enzima glicogeno sintasi

che allunga la catena fino a 7 residui

o La glicogeno sintasi, affinché possa iniziare la formazione di una nuova catena di glicogeno, necessita che sia

presente un primer, cioè un punto specifico dal quale iniziare la sintesi. Questo primer è chiamato glicogenina,

una proteina che presenta un residuo di tirosina a cui viene legata la prima molecola di glucosio fino a 7

o Le catene lineari vengono ramificate grazie all’enzima ramificante amilo-1,4-1,6 transglicosidasi che le unisce

tra loro con legami 1-6

 Avviene nel citoplasma del fegato e dei muscoli

REGOLAZIONE DEL METABOLISMO DEL GLICOGENO

 La velocità di sintesi e di degradazione del glicogeno viene effettuata:

o Controllo allosterico sugli enzimi glicogeno fosforilasi e glicogeno sintasi (controllo fatto con ATP, AMP e glucosio-

6P)

o ATP e G-6P attivano la sintasi inibendo l’altro stabilizzando la sua forma T, l’AMP inattiva la sintasi e attiva la

fosforilasi stabilizzando la sua forma R

o Con modifiche covalenti reversibili (fosforilazione e de-fosforilazione) ai due enzimi detti sopra, modifiche fatte

da ormoni (insulina, glucagone e adrenalina, cascata del segnale con recettori)

o Adrenalina: favorisce la lisi del glicogeno

o Glucagone: favorisce la lisi, nel fegato

o Insulina: favorisce la sintesi, fa entrare il glucosio nelle cellule 2

LIPIDI

STRUTTURA LIPIDI:

 Glicerolo, zucchero a tre atomi di C, solubile e idrofilo, parte alcolica

 Acidi grassi, cioè acidi carbossilici con lunghe catene di C, saturi o insaturi (senza o con un doppio legame in forma cis),

principalmente a numero pari di C, parte idrofobica; si unisce al glicerolo eliminando una molecola di acqua

 Fosfati, solo nei fosfolipidi

 Colina, si lega al fosfato e forma le lectine vegetali; etanolanina/serina, si legano al fosfato e formano le cefaline animali

PRINCIPALI ACIDI GRASSI:

 SATURI: Acido laurico (12C), miristico (14C), palmitico (16C), stearico (18C), arachidico (20C); rendono rigida la membrana

 INSATURI: Acido oleico (singolo doppio legame cis), linoleico (due doppi legami cis), linolenico (tre doppi legami cis);

rendono fluida la membrana

CATABOLISMO ACIDI GRASSI – PREPARAZIONE ALLA BETA-OSSIDAZIONE:

 La beta-ossidazione è preceduta da una fase di preparazione del lipide che avviene nel citoplasma:

o Attiva l’acido grasso trasformandolo in acil-CoA, fatto da acil-CoA sintetasi (usa ATP, pirofosfatasi inorganica)

o Trasporto dell’acil-CoA nel mitocondrio per subire beta-ossidazione, entra grazie alla carnitina che si lega a esso

in modo reversibile creando acil-carnitina grazie all’enzima carnitina-acil-trasferasi 1; una volta entrato nel

mitocondrio, questo acil, si stacca dalla carnitina grazie alla carnitina-acil-trasferasi 2 che riattacca a esso il CoA

mentre la carnitina torna indietro

CATABOLISMO ACIDI GRASSI – BETA OSSIDAZIONE:

 La beta-ossidazione è un processo che avviene nella matrice mitocondriale, 4 reazioni, tutte le 4 reazioni avvengono sul

carbonio-beta (C3), processo ciclico, ogni ciclo riduce di 2C l’acido grasso

 Produce:

o Acetil-CoA, quantità pari al numero di cicli che subisce l’acido grasso +1 (in pratica è pari alla metà del numero di

C dell’acido grasso [es: plamitico 16C = 8 acetil]); se questi vanno tutti nel Krebs produrranno 10 ATP a testa

o FADH , quantità pari al numero di cicli (numero cicli = metà numero di C -1 [es: palmitico 16C = 7 cicli]), se vanno

2

tutti nel Krebs produrranno 1,5 ATP a testa

o NADH, quantità pari al numero di cicli, se vanno tutti nel Krebs produrrano 2,5 ATP a testa

o Produce quindi molto ATP ma in maniera più lunga rispetto al catabolismo degli zuccheri

o Gli acetil-CoA prodotti possono anche creare i corpi chetonici tramite la chetogenesi che si fa quando ci sono

molto acetil-CoA

 Acetone (forma di espulsione dell’acetil-CoA, esce con le urine, cosi se interagisce con CO )

2

 Acetoacetato (carburante energetico metabolico per cervello, cuore e muscoli, punto intermedio,

unisce tre acetil-CoA, nei tessuti torna ad essere acetil-CoA diventando prima succinato)

 Beta-idrossibutirrato (carburante energetico metabolico come sopra, cosi se interagisce con NADH)

 Enzimi:

o Acil-CoA deidrogenasi (si parte dall’acil-CoA formato in fase di preparazione, forma doppio legame tra C-alfa e C-

2

beta creando trans-∆ - enoil-CoA, si forma 1FADH dal FAD, irreversibile)

2

o Enoil-CoA idratasi (idrata il doppio legame, solo con forma trans degli H, forma 3-idrossiacil-CoA aggiungendo

H O)

2

o +

Idrossiacil-CoA deidrogenasi (produce 1NADH dal NAD togliendo due H dal composto fatto nella fase

precedente che diventa quindi beta-chetoacil-CoA)

o Beta-chetoacil-CoA tiolasi (contiene zolfo che causa rottura tra legame C-alfa e C-beta, porta alla formazione di

acetil-CoA e di un acil-CoA ridotto di 2C [sarebbe l’acido grasso quindi ridotto che continua il ciclo])

 In caso di acidi grassi insaturi che producono una forma cis nella prima reazione e quindi non può entrare nella seconda

tappa, bisogna farli diventare per forza trans e lo si fa tramite l’enzima enoil-CoA isomerasi che ne cambia la forma,

allungando il processo da 4 a 5 tappe, produce un FADH in meno

2

 In caso di acidi grassi a numero dispari di C, arrivati a un composto con 3C (propionil-CoA) questo viene trasformato, con

tre reazioni, in succinil-CoA; gli enzimi di questa fase sono:

o Propionil-CoA carbossilasi (il propionil-CoA diventa D-metilmalonil-CoA, irreversibile, si aggiunge un C)

o Metilmaloil-CoA racemasi (forma L-metilmalonil-CoA, reversibile, viene spostato il C)

o Metilmalonil-CoA mutasi (forma succinil-CoA, reversibile, usa come gruppo prostetico un derivato della vitamina

B12, viene ancora spostato il C)

ANABOLISMO ACIDI GRASSI – LIPOGENESI

 Prima di iniziare la lipogenesi, viene sintetizzato il malonil-CoA che donerà gli acili, si sintetizza partendo dall’acetil-CoA,

irreversibile e regolata 

o 3- +

La reazione di questo passaggio è: ACETIL-CoA + ATP + HCO MALONIL-CoA + ADP + P + H

o Il biotinil-enzima assorbe un CO e diventa acetil-CoA carbossilasi, usa 1ATP

2

o L’acetil-CoA carbossilasi cederà questo CO all’acetil-CoA che diventerà malonil-CoA

2 3

 La lipogenesi è un processo molto dispendioso, consuma quindi molto ATP e anche NADPH, avviene nel fegato, nel tessuto

adiposo e nella ghiandola mammaria, più specificamente avviene nel citoplasma e utilizza come precursori acetil-CoA e

NADPH, 4 reazioni catalizzate tutte dal complesso multienzimatico dell’acido grasso sintasi [7 sub-unità/enzimi diversi],

questo complesso ha i due SH (gruppi tiolici) al quale si attaccheranno i malonil e contiene al centro l’ACP (proteina) che

ne ha uno dei due SH, queste 4 reazioni si replicano ciclicamente aggiungendo 2C ogni volta fino a 16C (palmitato, 7 cicli)

 Enzimi:

o Beta-chetoacil-ACP sintasi (KS) (condensazione tra malonil-ACP e acetil-ACP [ACP perché hanno perso il CoA

legandosi agli SH], si libera CO , forma acetoacetil-ACP, reversibile

2

 

[ACETIL-ACP + MALONIL-ACP ACETOACETIL-ACP + ACP + CO ]

2

o +

Beta-chetoacil-ACP riduttasi (KR) (riduzione del gruppo chetonico, si usa 1NADPH che diventa 1NADP perdendo

due H che vanno all’acetoacetil che diventa D-beta-idrossibutirril-ACP)

o 2

Beta-idrossiacil-ACP deidratasi (deidratazione, si toglie H O e si ha trans-∆ - butenoil-ACP con formazione doppio

2

legame)

o +

Enoil-ACP reduttasi (ER) (riduzione del doppio legame, si usa 1NADPH che diventa 1NADP , si crea butirril-ACP

o L’acido grasso si stacca dal complesso multienzimatico grazie all’acil-tioesterasi che lo stacca e chiude la catena

 Stechiometria con esempio del palmitato 16C 

o +

ACETIL-CoA + 7MALONIL-CoA + 14 NADPH PALMITATO + 7CO + 14NADP + 8CoA

2



o Il malonil si ottiene con la formula: 7ACETIL-CoA + 7CO + 7ATP 7MALONIL-CoA + 7ADP + 7P

2



o +

Formula totale: 8ACETIL-CoA + 14NADPH + 7ATP PALMITATO + 14NADP + 8CoA + 7ADP + 7P 4

CICLO DI KREBS/ACIDO CITRICO



+

CICLO DI KREBS: ACETIL-CoA + 3NAD + FAD + GDP + P CoA + 2CO + 3NADH + FADH + GTP

2 2

 8 reazioni cicliche (le ultime 3 trasformano il succinato in ossalacetato, indicate con simbolo colorato) che ossidano l’acetil-

CoA derivante dal piruvato della glicolisi, può essere alimentato da intermedi provenienti da altre vie (reazioni

anaplerotiche) quindi si definisce come un ciclo anfibolico, avviene nella matrice mitocondriale

 Produce:

o 2 molecole di CO 2

o 3 NADH

o 1 FADH 2

o 1 GTP

 Da questi prodotti si ricavano 12ATP di cui però, una va usata per farli uscire dal mitocondrio quindi<