La glicolisi

K

principale è nelle : la glucochinasi è meno affine della esochinasi al

m

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 glucosio6P può iniziare la vera reazione. 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: Reazione di isomerizzazione del glucosio-6-fosfato che

si trasforma in fruttosio-6-fosfato. Una

fosfoesosoisomerasi catalizza la reazione. reversibile

negativo ma vicino allo zero reazione

G 

III reazione: 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.

irreversibile

Reazione molto negativo.

 G

Fin qui si son consumati 2 ATP. IV reazione:

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

aldolasi.

un enzima chiamato

negativo ma vicino a 0 liberamente

G 

reversibile.

V reazione: Lo zucchero a 3 di diidrossiacetonefosfato per tautomeria

chetenolica (dal chetone passo all’enolo) si trasforma in

triosofosfato isomerasi.

gliceraldeide-3-fosfato, grazie a una

Questa reazione che sarebbe all’equilibrio, non lo è più per la

reazione successiva, in cui la gliceraldeide-3-fosfato viene

fatta reagire (consumata). reversibile

vicino a 0 reazione liberamente

G 

VI reazione: unica reazione redox della glicolisi Si ossida la gliceraldeide-3-fosfato, e si riduce

il NAD che diventa NADH, grazie a una

molecola di fosfato inorganico. Si forma una

molecola bifosforilata, con due legami attivi:

un legame anidridico e un legame estere.

La reazione redox di interesse è l’ossidazione

del gruppo aldeidico a gruppo acido (COO-),

a spese del NAD che diventa NADH. Questa

gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi

reazione è catalizzata dalla (deidrogenasi/ossidasi famiglia di

−¿

enzimi che catalizzano le reazioni redox). Il gruppo acido reagisce con una molecola di fosfato

¿

COO

inorganico per dare due acidi: l’acido fosforico e l’acido anidridico legame fosfoanidridico. Si forma una



molecola chiamata 1,3-bifosfoglicerato (molecola iperattivata perché contiene sia un legame fosfoanidridico

sia un legame fosfoestere). Si raggiunge questa situazione senza ATP.

Attraverso questa reazione redox si comincia a produrre uno dei prodotti della glicolisi: NADH. Quindi fin

qui si è in debito di 2 ATP, ma ha prodotto due NADH da qui in poi si produce energia.



reversibile.

Reazione

VII reazione: Reazione di fosforilazione a livello del substrato:

quando si sintetizza ATP con un'altra molecola

fosforilata usando il substrato come donatore del

gruppo fosfato.

Il substrato 1,3-bisfosfoglicerato dona il gruppo

fosfato per sintetizzare ATP, e rimane 3-

fofsfoglicerato. Questa reazione è catalizzata da

fosfoglicerato chinasi.

una reversibile

vicino a 0 reazione

G 

VIII reazione Dal 3-fosfoglicerato si sposta il gruppo fosfato dalla

posizione 3 alla posizione 2 per ottenere una molecola

simile, il 2-fosfoglicerato. La reazione è catalizzata da

mutasi.

una reversibile

Reazione

IX reazione Il 2-fosfoglicerato subisce una reazione di perdita d’acqua,

cioè forma un doppio legame perdendo acqua e si forma il

enolasi

fosfoenolpiruvato (molecola attivata). Reazione catalizzata da enzimi chiamati (enzimi che

introducono o tolgono doppi legami).

reversibile

Reazione

(Da quando è attivo il glucosio in questa via metabolica vengono utilizzate tutte molecole attivate).

A questo punto il fosfoenolpiruvato va incontro all’ultima reazione della glicolisi:

X reazione Il fosfoenolpiruvato, con una reazione di

fosforilazione a livello del substrato, in presenza

di ADP, dona il gruppo fosfato all’ADP, si forma

piruvato e si libera ATP. chinasi.

Reazione catalizzata da una

A differenza della reazione precedente molto

simile, il è molto negativo reazione

G 

irreversibile (perché la reazione opposta

sarebbe troppo dispendiosa dal punto di vista

energetico).

Bilancio energetico:

Dal glucosio C6 ho ottenuto:

- 2 molecole di piruvato

- 2 NADH

- 2 ATP H O

- 1 molecola d’ 2 Questa molecola non è più una molecola attivata (non ha più

fosfati). Quindi per essere utilizzata dovrà essere attivata.

Le due molecole di piruvato ottenute dal glucosio

possono avere vari destini:

In condizioni di aerobiosi: continua l’ossidazione del

piruvato, si trasforma in acetilCoA (molecola attivata),

CO e H O

che entrerà nel ciclo citrico per formare .

2 2

In condizioni di anaerobiosi: viene usato nella

fermentazione. Se produco alcol fermentazione



alcolica

Se produco lattato fermentazione lattica



Le fermentazioni hanno lo scopo di riossidare il NADH a

NAD+ quando manca l’ossigeno (che viene solitamente

fatta dall’ossigeno).

Equazione globale della glicolisi:

+¿ +¿

P H O

Glucosio + + + 2 2 piruvato + 2 NADH + 2 + 2 ATP + 2

2 ADP 

¿ ¿

2 NAD H

i 2

Regolazione glicolisi

La glicolisi è una via strettamente regolata. Ci sono vari livelli a cui si può controllare questa via, ma le

tappe irreversibili:

tappe fondamentali da controllare sono le controllando gli enzimi chiave irreversibili si

riesce a bloccare/attivare la via.

Tappe irreversibili: 3 punti chiave di controllo della glicolisi

glucochinasi

1° tappa catalizzata dalla fosfofruttochinasi

3° tappa catalizzata dalla piruvato chinasi

10° tappa catalizzata dalla PFK1,

Tra questi tre enzimi il punto più importante per controllare la glicolisi è la 3° tappa catalizzata dalla

enzima più importante che controlla tutta la via.

La regolazione della via metabolica avviene:

Attraverso dei SEGNALI INTRACELLULARI che controllano la via, legati a:

- concentrazione di metaboliti specifici della via

- concentrazione di metaboliti comuni a molte vie (es. ATP, ADP, AMP)

- particolari metaboliti di altre vie ma che sono collegati

Attraverso SEGNALI EXTRACELLULARI

Livelli ormonali mediati da messaggeri intracellulari (quali specifici metaboliti oppure

2+¿

cAMP, ).

¿

Ca

Glucagone agisce soprattutto a livello delle cellule epatiche



Adrenalina/noradrenalina stessa funzione del glucagone ma a livello delle celule



muscolari.

Adrenalina e glucagone hanno la stessa funzione, fatta eccezione per la glicolisi: il

glucagone inibisce la glicolisi mentre l’adrenalina favorisce la glicolisi la glicolisi.

Insulina:

Insulina glicemia alta promuove la glicolisi per abbassare la glicemia

 

L’insulina è un indice di benessere energetico.

Glucagone e adrenalina:

Glucagone glicemia bassa inibisce la glicolisi per aumentare la glicemia (fare in modo che lo

 

zucchero venga consumato)

A livello muscolare l’adrenalina dice al muscolo di contrarsi, da segnale di consumare energia.

Come a livello di concentrazioni di metaboliti all’interno della cellula si può controllare la glicolisi:

Fosfofruttochinasi1

- Attivatori della via:

- Fruttosio-2,6-bisfosfato

↑

- AMP

↑

Inibitori della via:

- ATP (alta carica energetica nella cellula)

↑ +¿

- ↑ ¿

H

- citrato (es. di metabolita di un’altra via ma

collegato alla glicolisi)

Piruvatochinasi:

Attivatori della via:

- Fruttosio-1,6-bisfosfato

Inibitori della via:

- ATP (alta carica energetica della cellulanon ho

↑

bisogno della glicolisi)

- Alanina (metabolita che non compare nella glicolisi, perché dall’alanina si può ottenere piruvato).

↑ La piruvato chinasi nel fegato si può trovare in due

isoforme:

- Una forma meno attiva fosforilata

- Una forma più attiva defosforilata

Passa dalla forma defosforilata alla forma fosforilata

grazie a una chinasi, con l’idrolisi dell’ATP che si

trasforma in ADP e cede il fosfato.

In questo modo la piruvato chinasi è bloccato quindi

blocco la glicolisi.

Il glucagone in circolo prodotto quando ho bassa



glicemia, attiva la chinasi che fosforila la

piruvatochinasi e si blocca la glicolisi, quindi non si

consuma zucchero.

Per passare dalla forma fosforilata alla forma defosforilata è una fosfatasi che fa perdere il fosfato con

H O

l’idrolisi di .

2

l’insulina in circolo prodotta quando ho alta glicemia, attiva come le fosfatasi che attivano la piruvato



chinasi, quindi attivano la glicolisi.

Gli ormoni, oltre a controllare le chinasi e le fosfatasi in circolo, controllano la trascrizione di molti enzimi

fattori di trascrizione,

coinvolti nei processi di sintesi e degradazione degli zuccheri tramite tra cui i più

ChREB response element binding protein)

importanti sono i (carbohydrate nel fegato, nel tessuto

adiposo e nei reni. Questo fattore di trascrizione per poter agire deve entrare nel nucleo, e si può trovare in

due isoforme:

- ATTIVA se NON FOSFORILATA perché riesce ad entrare nel nucleo. Questa forma attiva la sintesi

di lipidi e attiva in generale gli enzimi della glicolisi. L’ormone in questo caso è l’insulina.

- NON ATTIVA se FOSFORILATA perchè non riesce ad entrare nel nucleo. Il glucagone è l’ormone

favorisce l’enzima che fosforila questo fattore. ChREB viene fosforil