Glicolisi, vie dei pentosi fosfato e gluconeogenesi

La glicolisi è regolata a livello della PFK, attivata da AMP e F2,6BP e inibita da ATP e

citrato; a livello della piruvato chinasi, attivata da F1,6BP e inibita da ATP e Acetil

CoA; a livello dell’esochinasi inibita da G6P.

Via dei pentosi fosfato

La via dei pentosi fosfato è una via secondaria di ossidazione del glucosio che

produce diversa energia metabolica. Essa alternativa alla glicolisi e degrada G6P

generando NADPH, necessario alle sintesi riduttive dei processi anabolici. Inoltre

converte pentosi in esosi. Avviene in tre fasi: produzione di NADPH,

isomerizzazione ed epimerizzazione, riarrangiamento dello scheletro

carbonioso.

Nella prima fase, in cui si producono 2 NADPH per ogni G6P, ci sono tre reazioni:

Ossidazione dell’ossidrile semiacetalico del G6P a gruppo chetonico ad

 opera della G6PDH, con produzione di 6-fosfoglucono-lattone (estere

ciclico) e trasferimento di uno ione idruro a NADP+

Idrolisi del 6-fosfoglucono-lattone ad opera di 6-fosfoglucono-lattonasi

 con produzione di 6-fosfogluconato.

Decarbossilazione ossidativa del 6-fosfogluconato a ribulosio-5-fosfato

 (chetopentoso) ad opera di 6-fosfogluconato deidrogenasi con produzione

di NADPH e CO2.

Nella seconda fase il ribulosio-5-fosfato può sia isomerizzare a ribosio-5-fosfato

(R5P) ad opera della ribulosio-5-fosfato isomerasi, sia epimerizzare a xilulosio-5-

fosfato (X5P) ad opera della ribulosio-5-fosfato epimerasi. R5P è un precursore

essenziale nella biosintesi dei nucleotidi e la reazione avviene nella duplicazione

cellulare, in particolare nella sintesi di DNA.

Nella terza fase vi è riarrangiamento dello scheletro carbonioso e conversione di

pentosi-fosfati in esosi e viceversa. R5P e X5P sono trasformati in F6P e G6P con

reazioni reversibili.

Reazione complessiva: 3G6P + 6NADP+ + 3H2O ↔ 6NADPH + 3CO2 + 2F6P +

GAP

Glicolisi e via dei pentosi fosfato sono collegate da traschetolasi e transaldolasi: la

prima trasferisce unità a 2 atomi di C da un chetoso a un aldoso, cioè da X5P a R5P,

formando uno zucchero a 7 atomi di C, mentre i restanti 3 atomi di C sono liberati

sotto forma di GAP; la seconda trasferisce unità a 3 atomi di C dal sedoeptulosio-7-

fosfato alla GAP. Lo zucchero che dona unità bi o tri-carboniose è sempre un chetoso,

mentre l’accettore è sempre un aldoso.

Gluconeogenesi

La gluconeogenesi è un processo anabolico di sintesi di glucosio a partire da

precursori non glucidici, cioè piruvato, lattato, glicerolo, etanolo e amminoacidi

(tranne leucina e lisina). Queste sostanze, per poter entrare nella gluconeogenesi,

devono essere convertite in ossalacetato, uno degli intermedi del ciclo di Krebs. Essa

segue le tappe inverse della glicolisi, ad eccezione di esochinasi, PFK1 e piruvato

chinasi, che sono irreversibili. Avviene quasi interamente nel citosol, tranne la tappa

iniziale che trasloca il piruvato dal mitocondrio al citosol. Si basa su 3 deviazioni,

corrispondenti alle 3 reazioni irreversibili della glicolisi. Nella prima deviazione si

forma PEP a partire da piruvato, passando per reazioni intermedie: dal piruvato si

ottiene ossalacetato ad opera della piruvato carbossilasi, che richiede ATP e ione

bicarbonato come substrati, biotina come coenzima e acetil-CoA come attivatore

allosterico; l’ossalacetato, però, non ha trasportatori sulla membrana mitocondriale ed

è convertito in malato dalla malato deidrogenasi, con ossidazione di un NADH a

NAD+. Raggiunto il citosol, il malato è riossidato ad ossalacetato con produzione di

NADH. A questo punto l’ossalacetato è convertito in PEP dalla fosfoenolpiruvato

carbossichinasi (PEPCK), che sfrutta una GTP. Il PEP è convertito in F1,6BP ad

opera di E della glicolisi, la cui direzione è regolata da concentrazioni di S, coenzimi e

ATP/ADP.

Nella seconda deviazione dal F1,6BP si ricava F6P ad opera della

fruttosio1,6bisfosfatasi (FBPasi1). Il F6P diventa G6P ad opera della

fosfoglucosio-isomerasi. Nella terza deviazione dal G6P si ottiene la molecola di

glucosio ad opera della glucosio-6-fosfatasi.