La glicolisi

Glicolisi

Come viene utilizzato il glucosio all'interno della cellula

Per prima cosa il glucosio dev'essere fosforilato, cioè trasformato in glucosio-fosfato in modo che non venga più riconosciuto dai trasportatori passivi. Il glucosio fosforilato contiene un legame fosfoestere (gli OH del glucosio hanno reagito con l'acido fosforico), quindi un legame molto energetico. Quindi la molecola di glucosio viene fosforilata per due motivi:

• Per mantenerlo all'interno della cellula
• Per attivarlo

Il glucosio attivato può avere tantissime funzioni all'interno della cellula:

• Può servire come fonte per sintetizzare altri metaboliti;
• Può servire come punto di partenza per i pentosi;
• Può fornire energia perché viene ossidato ad acido piruvico (glicolisi);
• Può essere immagazzinato in forme di riserva (glicogeno nel caso della cellula animale, e nella cellula vegetale).

Glicolisi

La glicolisi è la prima via metabolica che utilizza il glucosio ossidandolo ad acido piruvico. È una reazione di parziale ossidazione dello zucchero (glucosio C₆) a 2 molecole di acido piruvico (C₃) con produzione di energia chimica (ATP) ed energia sotto forma di molecola redox (NADH). Quindi l'energia liberata direttamente dalla glicolisi è relativamente poca, ma si formano intermedi da cui si otterrà molta energia successivamente (piruvato, NADH).

L'acido piruvico ha poi diversi destini:

• Fermentazione - In condizione di anaerobiosi (produce meno energia rispetto alla respirazione)
• Respirazione - In condizione di aerobiosi servirà nel ciclo citrico e quindi nella (produce molta energia)

La glicolisi avviene nel citoplasma della cellula (quindi le molecole e gli enzimi che intervengono sono molecole citoplasmatiche).

I reazione: fosforilazione

Non è specifica per la glicolisi: reazione che avviene per attivare il glucosio. Il glucosio viene fosforilato, quindi attivato da una chinasi (esochinasi perché catalizza la reazione di fosforilazione di uno zucchero a 6 atomi di C) e si forma glucosio-6-fosfato. Il donatore del gruppo fosfato è l'ATP, che si idrolizza ad ADP; l'esochinasi è un enzima dipendente, quindi l'ATP è la molecola Mg²⁺ che permette di favorire energeticamente la reazione (ΔG < 0). La reazione è esoergonica irreversibile (ΔG = -33.9 kJ/mol molto negativo).

Nel fegato (laboratorio del nostro organismo) accanto alla esochinasi c'è un altro enzima, specifico per la glicolisi: la glucochinasi. È un enzima selettivo. Se si confrontano i due enzimi, uno selettivo e l'altro no, la differenza principale è nelle K_m: la glucochinasi è meno affine della esochinasi al glucosio. Quindi la esochinasi, avendo un'altissima affinità per il glucosio, è in grado di fosforilarlo anche con concentrazioni di glucosio molto basse. La glucochinasi interviene nel fegato quando la concentrazione di glucosio è alta, quindi si satura (raggiunge la Vmax) a concentrazioni di glucosio molto più alte.

Quindi se la glicemia è alta si libera l'insulina e a livello epatico verranno attivati gli enzimi che devono degradare il glucosio oppure che lo immagazzinano. Quindi verranno attivate le esochinasi e soprattutto la glucochinasi (velocissima) che potrà drenare/utilizzare/conservare all'interno delle cellule epatiche una maggiore quantità di glucosio perché è fosforilato.

A questo punto il glucosio-6P può iniziare la vera reazione. Gli step di consumo. I primi step non sono step di produzione di energia, ma sono gli step più importanti della via metabolica sono irreversibili.

II reazione: isomerizzazione

Reazione di isomerizzazione del glucosio-6-fosfato che si trasforma in fruttosio-6-fosfato. Una fosfoesosoisomerasi catalizza la reazione. Reazione reversibile con ΔG negativo ma vicino allo zero.

III reazione: fosforilazione

Dal fruttosio-6-fosfato si utilizza l'energia dell'ATP per fosforilare il substrato: si forma fruttosio 1,6-bisfosfato. La reazione è catalizzata dalla fosfruttochinasi 1 (PFK1): uno dei 3 enzimi chiave della glicolisi. Catalizza questa reazione grazie all'idrolisi dell'ATP liberando energia per far avvenire il legame fosfoestere. Reazione irreversibile con ΔG molto negativo.

Fin qui si sono consumati 2 ATP.

IV reazione: scissione

Il fruttosio 1,6-bisfosfato viene scisso in due triosi attivati perché ciascuno contiene un legame fosfoestere: la gliceraldeide-3-fosfato (aldozucchero) e il diidrossiacetonefosfato (chetozucchero). Spezza lo zucchero a 6 in due zuccheri a 3. La reazione è catalizzata da un enzima chiamato aldolasi. Reazione con ΔG negativo ma vicino a 0, liberamente reversibile.

V reazione: isomerizzazione

Lo zucchero a 3 di diidrossiacetonefosfato per tautomeria chetenolica (dal chetone passo all'enolo) si trasforma in gliceraldeide-3-fosfato, grazie a una triosofosfato isomerasi. Questa reazione che sarebbe all'equilibrio, non lo è più per la reazione successiva, in cui la gliceraldeide-3-fosfato viene fatta reagire (consumata). Reazione reversibile con ΔG vicino a 0.