Esame biochimica parte 5

Nella fase non ossidativa si ha:

Ribosio 5-P

Sedoepiltuosio 7-P

Fruttosio 6-P

Glucosio 6-P

Xilulosio 5-P

Transchetolasi transaldolasi

Gliceraldeide 3P

Transchetolasi transaldolasi

Eritrosio 4-P

Fruttosio 6-P

Fosfoessitolo isomerasi

Xilulosa 5-P

Gliceraldeide 3-P

Principi di regolazione metabolica

Ci sono 3 parametri fondamentali: costituiscono l'essenza dell'analisi di controllo metabolico.

1. Coefficiente di controllo del flusso: si indica con C ed indica il contributo relativo di ciascun enzima nella determinazione del flusso di metaboliti attraverso il flusso J. Esso varia da 0, in cui l'enzima non ha effetto, a 1,0, dove l'enzima ha un effetto massimo. Quando un enzima di una direzione sottrae metaboliti ad un'altra il coef. è negativo. Ogni via metabolica ben definita la somma dei C deve essere uguale a 1,0.
2. Coefficiente di elasticità: si indica con ε ed indica quantitativamente la risposta di un enzima alle variazioni di [ ] di un metabolita o di un regolatore. È una funzione delle proprietà cinetiche intrinseche di un enzima.

Nella fase non ossidativa si ha:

Riboso 5-P

Sedo eptulosio 7-P

Fruttosio 6-P

Glucosio 6-P

Xilulosio 5-P

transchetolasi transaldolasi

Gliceraldeide 3P

Eritrosio 4-P

Fruttosio 6-P

Xilulosa 5-P

Gliceraldeide 3-P

Principi di regolazione metabolica

Ci sono 3 parametri fondamentali: costituiscono l'essenza dell'analisi di controllo metabolico.

1. coefficiente di controllo del flusso: si indica con C ed indica il contributo relativo di ciascun enzima nella determinazione del flusso di metaboliti attraverso il flusso J. Esso varia da 0, in cui l'enzima non ha effetto, a 1.0, dove l'enzima ha un effetto massimo. Quando un enzima di una direzione sottrae metaboliti ad un'aperta il coeff. è negativo.

   - in ogni via metabolica ben definita la somma dei C deve essere uguale a 1.0.

2. coefficiente di elasticità: si indica con ε ed indica quantitativamente la risposta di un enzima alle variazioni di [ ] di un metabolita o di un regolatore. E una funzione delle proprietà cinetiche intrinseche dì un enzima.

3) coefficiente della risposta: si indica con R ed esprime la variazione della via metabolica al variare di P (che è un fattore esterno come un ormone o un fattore di crescita).

R = C. ε

Regolazione coordinata della glicolisi e gluconeogenesi. Se le 2 vie procedessero contemporaneamente nelle 3 reazioni in cui le 2 vie procedono con enzimi diversi ci avrebbe consumo di ATP senza avere lavoro metabolicomente utile

ATP + H₂O → ADP + Pi + calore

Tale processo sarebbe un CICLO FUTILE

• controllo dell’ESOKINASI
• La II è la piú abbondante nei miociti, ha un’elevata affinità per il glucosio ed è metà saturata a [glucosio] = 0.1 mM. Normalmente, data la qta di glucosio, essa agisce alla vel Max
• La I assieme alla II sono inibite in modo allosterico dal loro prodotto: il glucosio 6-P
• La IV è la forma prevalente nel fegato, è per metà saturata a 10 mM e perciò tale alta Km fa sì che ci enzima possa essere regolata dai livelli di glucosio nel sangue. Essa non è inibita dal suo prodotto. Viene inve inibita da una proteina regolatrice del fegato il cui legame è molto piú forte in presenza di fruttosio 6-P. In praticoloo l’induzione prevede che l’enzima venga segregato nel nucleo in modo che emunga fisicamente separato dagli enzimi glicolitici citosolici.
• Essa è inoltre regolat. Fasscierontalmente bassa[ATP] alla [cAMP], intensa contrazione muscolare o elevato

consumo di glucosio ne causano un’elevata trascrizione.

• controllo della glucoso 6-fosfatasi: essa è catalizza la tappa inversa ed è regolata anch’essa trascrizionalmente da fattori che inducono una maggiore produzione di glucosio.
• controllo della fosfofruttochinasi-1: Essa ha molti siti di regolazione allosterica. Quando la [ATP] è elevata, ovvero ne viene usato/meno di quanta ne viene prodotta, essa si lega in un sito specifico e inibisce l’enzima. Quando invece aumenta la [ ] dei prodotti della demolizione dell’ATP, essi rimuovono el’ATP legato e favoriscono l’attività dell’enzima. Anche il citrato è un effetto, elevata la [ ] aumentano l’effetto inibitorio dell’ATP, riducendo il flusso di glucosio nelle glicolisi.
• controllo fruttosio 1,6-bisfosfatasi: catalizza la reazione inversa nelle gluconeogenesi. È inibito in modoallosterico dall’AMP: La [AMP] è alta quando la [ATP] è bassa e quindi c’è poca energia per sintetizzare glucosio.
• Un controllo sulla PFK-1 e l’FBPas-1 lo dà anche il fruttosio 2,6-bisfosfato

• PFK-1 aumenta la sua affinità per il S e diminuisce quella degli inibitori ATP e citrato. Senza, l’enzima è praticamente inattivo.
• FBPas-1 diminuisce la sua affinità per il S.

Le [Fruttosio 2,6 bisfosfato] sono regolate in questo modo:

GLUCAGONE stimola l'adenilato ciclasi epatica, che produce AMP_c dall'ATP. Esso attiva le proteine chinasic cAMP dipendente che trasferisce un gruppo fosforico dall'ATP alla proteina bifunzionale fosfofruttochinasi-2/fruttosio 2,6-bisfosfatasi. La fosforilazione aumenta l'attività fosfatasi ed inibisce la chinasica. Si ha un abbassamento delle [fruttosio 2,6B], inibendo la glicolisi e stimolando la gluconeogenesi.

INSULINA stimola l'attività di una fosfoproteina fosfatica che rimuove un gruppo fosforico dalla proteina bifunzionale, attivando la attività chinasica. I livelli di fruttosio 2,6B aumentano, la glicolisi è favorita e la gluconeogenesi è inibita.

• controllo da parte dello xilulosio 5-P;
• Esso media l'aumento della glicolisi che segue a un pasto ricco di carboidrati. La sua concentrazione aumenta quando il glucosio entra nel fegato e diviene glucoso 6-P. Esso attiva laso fosfoproteina fosfatasi 2A che de fosforila la proteina bifunzionale. In tal modo viene inibita la FBPasi-2 e è attivata la PFK-2. Il fruttosio 2,6B favorisce la glicolisi. Lo xilulosio attiva anche tutti gli enzimi necessari per la sintesi degli acidi grassi.

• controllo della piruvato chinasi
• Tutti i suoi isozimi sono inibiti da alti [ATP], [acetil-CoA] e acidi grassi a catena lunga.
• L'isozima del fegato, ma non quello del muscolo, è anche

controllato per fosforilazione: le basse [glucosio], provocano il rilascio di glucagone e la proteina chinasi cAMP dipendente lo fosforila inattivandolo.

glucosio ↕ Gluconeogenesi ↑ Ossalacetato _{piruvato carbossilasi}

_↖ Piruvato _{L CO2 complesso della piruvato deidrogenasi}

→ Acetil - Coa

↓ Ciclo dell'acido citrico ↓ Energia

La regolazione a livello Trascrizionale - Insulina = attiva due chinasi che a loro volta attivano i fattori di trascrizione degli enzimi implicati nella crescita cellulare;

Inoltre attiva il fattore di trascrizione dei geni degli enzimi che metabolizzano gli a gassi e i carboidrati.

Attiva anche un fattore della sua stessa sintesi; Stimola la trascrizione dei geni delle esochin. e II e VI, la PFK-1, la piruvato chinasi e la proteina bifunzionale.

Stimola anche i processi di formazione della glucoso 6P deidrogenasi e la sintesi della G fosfoprenocato deidrogenasi.

Rallenta invece la sintesi Dalla PEP- carbossil. carbossil. deidrogenasi.

chinasi e della glucosio 6 fosfatasi (enzima della gluconeogenesi).

• ChREBP: serve per coordinare la trascrizione degli enzimi necessari per la sintesi dei carboidrati e dei grassi. È inattiva quando fosforilata.
• SREBP-1c: attiva la sintesi della piruvato chinasi, dell'esochinasi IV, dell'acetil-CoA carbossilasi. La sua sintesi è favorita dall'insulina e inibita dal glucagone. Inibisce la formazione di glucosio 6 fosfatasi, la PEP carbossichinasi e la FBPasi.
• CREB: attiva la sintesi della glucosio 6 fosfatasi, della PEP carbossichinasi in risposta all'aumento dell'cAMP determinato dal glucagone.

Metabolismo del glicogeno

• Si trova soprattutto nel fegato e nei muscoli.
• La particella elementare di glicogeno si chiama particella β; 20 a 40 si uniscono a formare clastele α.
• Demolizione del glicogeno.
• La glicogeno fosforilasi usando il Pi scinde il legame (α1→4) glicosidico tra i residui di glucosio all'estremità non riducente. L'energia viene conservata nella formazione dell'estere fosfato del glucosio 1-P. Il cofattore essenziale è il piridossal fosfato, agisce grazie al suo gruppo fosfato oggi come un acido acetoacetico generale, rimuovendo gli alcoli del Pi sul legame glicosidico.
• Tale enzima si ferma a 4 residui da una ramificazione (α1→6).

Interviene a questo punto l'enzima glucano transferasi.

Il glucosio 1-P ottenuto viene convertito in glucosio 6-P dalla fosfoglucomutasi.

Sintesi del glicogeno:

A partire dal glucosio 6-P, questo deve essere cambiato in glucosio 1-P dallo enzima fosfoglucomutasi.

Poi l'enzima UDP-glucosio pirofosforilasi lo converte in UDP-glucosio.

La formazione del glicogeno è catalizzata dall'enzima glicogeno sintasi, che si occupa di trasferire UDP-glucosio a un'estremità non riducente di una molecola embrione di glicogeno. I legami sono invece formati dall'amilo (1→6) transglicosilasi.

La sintesi del glicogeno però, necessita d'un primere che è rappresentato d'una catena. Esiste una proteina, la glicogenina, che svolge il ruolo funzionale di enzima che catalizza l'assemblaggio di nuove catene.

L'UDP-glucosio viene trasferito su un residuo di Tyr della glicogenina per azione di essa stessa. Raggiunto le 8 subunità, entra in gioco la glicogeno sintasi.

Regolazione del metabolismo del glucosio:

Il glicogeno fosforilasi esiste in 2 forme interconvertibili, la α e la β.

Forma α: attiva

• Muscolo in contrazione
• Adrenalina

La AMP mantiene la α.

La PP1 rimuove i fosfati.

Forma β: meno attiva

• Muscolo a riposo
• Vi si regga che la attiva tramite le catecolamine. La ATP mantiene la β.

Si passa alla forma meno attiva.

Fegato: attiva dal glucagone

Si ferma quando la "a" lega a un sito allosterico inibitore negli epatociti.

Muscle

Adrenalina

Gsα

ATP → AMP ciclico

Ca²⁺

PKA inattiva

Fosforilasi b chinasi inattiva

Glicogeno fosforilasi b inattiva

Fegato

Glucagone

Gsα

ATP → AMP ciclico

PKA attiva

Fosforilasi a chinasi attiva

Glicogeno fosforilasi a attiva

Glicogeno → Glucosio 1-P

Glicolisi → Contrazione Muscolare

Glucosio → Nel sangue

CASCATA ENZIMATICA