Glicolisi e ciclo di Krebs

Glicolisi e ciclo di Krebs

I glucidi sono gli zuccheri e lo scopo della loro omeostasi (cioè equilibrio) è quello di fornire al tessuto nervoso (cervello), in condizioni di mancato apporto alimentare, la quantità di glucosio sufficiente per il suo funzionamento. Il tessuto nervoso, infatti, per funzionare correttamente, è strettamente glucosio-dipendente. I principali prodotti finali dell’idrolisi dei carboidrati sono i monosaccaridi glucosio, fruttosio e galattosio. Sia il fruttosio sia il galattosio sono convertiti nel fegato in glucosio, che costituisce il principale monosaccaride presente nel sangue.

Ulteriore scopo dell'omeostasi glucidica è quello di immagazzinare in alcuni organi (muscoli, fegato ecc.) l'eccesso di sostanze energetiche, in particolare del glucosio, introdotte con gli alimenti, impedendo un eccessivo aumento della glicemia (cioè la concentrazione del glucosio nel sangue). Il valore di glicemia varia in base al momento della giornata e dopo un periodo di digiuno la glicemia deve avere un valore compreso tra 80 e 100 mg. Subito dopo un pasto i livelli possono arrivare anche a 120-130 mg/100 ml di sangue, ma possono essere anche più alti (si può avere anche l’effetto boomerang, ovvero, aumentare di botto il contenuto dei glucidi nel nostro sangue). Se non ci sono patologie in corso (diabete) il valore dovrebbe tornare normale dopo circa 120 minuti. I livelli al di sotto della normalità indicano ipoglicemia mentre quelli più alti indicano iperglicemia.

Regolazione del glucosio nel sangue

Ma come fa l’organismo a regolare la quantità di glucosio presente nel sangue e cosa accade quando questi meccanismi di controllo non funzionano in maniera adeguata? Quando la glicemia aumenta il fegato rimuove l’eccesso di glucosio convertendolo in glicogeno tramite un processo chiamato glicogenesi. Una certa quantità di glicogeno può essere immagazzinata nel fegato e nel muscolo, mentre il resto è convertito in grasso e depositato come tale.

L’utilizzazione cellulare di glucosio è fortemente aumentata dal rilascio di insulina. Il glucosio è anche rimosso dal sangue dalle normali reazioni ossidative che continuamente si verificano nell’organismo. Normalmente il glucosio non si ritrova nelle urine. La glicosuria, ossia la presenza di glucosio nelle urine, si riscontra quando la soglia renale del glucosio viene superata.

Fattori che rimuovono l’eccesso di glucosio nel sangue

• Secrezione d’insulina
• La glicogenesi
• La conversione in grasso
• Normali reazioni di ossidazione dell’organismo
• Escrezione attraverso i reni quando viene superata la soglia renale

Dopo 2-3 ore, il fegato trasforma il glicogeno di nuovo in glucosio. Questo processo è detto glicogenolisi. Il glicogeno epatico sarà esaurito dopo 10 ore. A questo punto l’organismo formerà glucosio dagli amminoacidi, tramite un processo detto gluconeogenesi.

Processo respiratorio

Il processo respiratorio parte dal glucosio e consiste essenzialmente in una serie di reazioni ossidative finalizzate a demolire le molecole organiche (zuccheri, ma anche acidi grassi) per recuperare parte dell’energia chimica in essa contenuta sotto forma di energia libera (ATP-adenosintrifosfato). Dal punto di vista biochimico il processo può considerarsi suddiviso in tre fasi:

• La glicolisi
• Il ciclo degli acidi tricarbossilici TCA (detto anche ciclo di Krebs o ciclo dell’acido citrico)
• La fosforilazione ossidativa associata alla catena di trasporto elettronico

➢ Il nicotinammide adenina dinucleotide (NAD-ossidato o NADH-ridotto, a seconda dello stato di ossidazione) è una biomolecola il cui ruolo biologico consiste nel trasferire gli elettroni, quindi nel permettere le ossido-riduzioni.

➢ Il flavina adenina dinucleotide (FAD-ossidato o FADH₂-ridotto), è un importante fattore ossidante nella β-ossidazione degli acidi grassi e nel ciclo di Krebs ed interviene nel trasporto degli elettroni, nel processo biochimico chiamato catena di trasporto degli elettroni. È un coenzima ossidoriduttivo e partecipa a innumerevoli reazioni che comportano il trasferimento di 1 o 2 elettroni.

➢ Il guanosintrifosfato o GTP è un ribonucleotide trifosfato formato dalla guanina (una base azotata), dal ribosio (uno zucchero pentoso) e da tre gruppi fosfato. Il GTP è un nucleotide incorporato nella catena di RNA durante la sua sintesi, ed utilizzato come fonte di energia per la sintesi proteica.

➢ L'adenosina trifosfato (o ATP) è un ribonucleoside trifosfato formato da una base azotata, cioè l'adenina, dal ribosio, che è uno zucchero pentoso, e da tre gruppi fosfato. È uno dei reagenti necessari per la sintesi del RNA, ma soprattutto è il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo e ne costituisce la "corrente energetica". Esso viene idrolizzato ad ADP (adenosindifosfato), che viene riconvertito in ATP mediante vari processi. L'ATP è il composto ad alta energia richiesto dalla quasi totalità delle reazioni metaboliche endoergoniche.

La glicolisi

La glicolisi è la via principale di demolizione del glucosio. Ha lo scopo di produrre energia immediatamente disponibile per compiere lavoro cellulare. Oltre il 90% dell’energia è prodotto tramite la glicolisi. Avviene nel citosol e...