Metabolismo degli zuccheri

Il metabolismo degli zuccheri

Il glucosio è molto importante per l’organismo in quanto è l’unica fonte energetica in grado di produrre ATP a livello extra mitocondriale e la sua sintesi può avvenire anche in assenza di ossigeno. Inoltre, è necessario per quelle cellule che non contengono organelli, come i globuli rossi. Il glucosio è la fonte energetica principale per il cervello ed è indispensabile per il catabolismo degli acidi grassi.

Glicolisi

La glicolisi è la via metabolica attraverso la quale vengono degradati i monosaccaridi. La scissione dei polisaccaridi o oligosaccaridi nelle loro unità monosaccaridiche avviene già durante il processo digestivo e gli zuccheri vengono assorbiti come monosaccaridi. La maggior parte dell’apporto energetico arriva dal glucosio in quanto è il più abbondante monosaccaride nella dieta. Altri zuccheri assunti sono fruttosio e galattosio che entrano nella glicolisi dopo essere stati convertiti in glucosio o trasformati in intermedi della glicolisi.

Durante la glicolisi viene prodotta un po' di ATP, NADH e il prodotto finale di questa via metabolica è il piruvato o acido piruvico. L’acido piruvico (COOH) in ambiente acquoso tende a perdere un protone e si trasforma in piruvato (COO-). Nella glicolisi si possono formare degli intermezzi metabolici che possono uscire dalla via metabolica e possono essere usati per la sintesi di altre molecole organiche.

La glicolisi si svolge all’interno del citoplasma. La via metabolica è formata da 11 reazioni chimiche, che partendo da una molecola di glucosio (a sei atomi di carbonio) permette di ottenere due molecole di acido piruvico (a tre atomi di carbonio).

Nella glicolisi le prime due reazioni chimiche sono reazioni in cui viene spesa energia. Si possono distinguere all’interno della glicolisi due fasi principali:

• Fase 1: di investimento energetico in cui l’ATP viene usato per fosforilare il glucosio.
• Fase 2: di produzione energetica in cui si produce NADH e si formano due composti con legami fosforici ad alta energia che verranno usati per la sintesi di ATP.

La prima molecola di ATP viene spesa per formare una molecola di glucosio 6 fosfato. Viene trasferito quindi un gruppo fosfato dalla molecola di ATP al glucosio che si lega tramite un legame estere al gruppo ossidrile del carbonio 6. La fosforilazione del glucosio è una reazione fortemente endoergonica e viene quindi accoppiata alla reazione di idrolisi dell’ATP. Questa reazione è irreversibile e ha lo scopo di rimuovere il glucosio dal sangue poiché impedisce la fuoriuscita del glucosio dalla cellula. Questo processo è catalizzato dall’enzima esochinasi che ha un’alta affinità per il glucosio ed è inibito dall’accumulo del prodotto di reazione glucosio 6 fosfato. Il glucosio 6 fosfato successivamente si trasforma in fruttosio 6 fosfato. Questo processo è una reazione chimica in cui avviene solo una ridisposizione degli atomi della molecola.

Il fruttosio 6 fosfato viene fosforilato e si trasforma in fruttosio 1,6 difosfato. Anche questa reazione è fortemente endoergonica e necessita di una molecola di ATP. Questa procedura è necessaria a rendere il fruttosio più reattivo rispetto al fruttosio non fosforilato. Avviene quindi la scissione del fruttosio in due molecole a tre atomi di carbonio legati ad un gruppo fosfato. Questa molecola è detta acido 3-fosfoglicerico.

Viene nuovamente fosforilata trasformandosi in acido 1,3 difosfoglicerico. Questa fase è importante poiché qui inizia a essere immagazzinata energia in quanto questa fosforilazione non richiede l’intervento di ATP. Questo è dovuto al fatto che si tratta di una reazione endoergonica. Durante questa reazione vengono prodotte due molecole di NADH (che è energia). La reazione è catalizzata da un enzima che catalizza sia la reazione di ossidazione del gruppo aldeidico a gruppo carbossilico riducendo così il NADH, sia il legame del fosfato con il gruppo carbossilico in posizione 1.

Successivamente l’acido 1,3 difosfoglicerico si trasforma in acido fosfoglicerico, perde quindi un gruppo fosfato in una reazione fortemente esoergonica. A questa reazione viene accoppiata la reazione di sintesi di due molecole di ATP. Infine, la molecola subisce un’ulteriore reazione di defosforilazione, catalizzata dall’enzima piruvato chinasi, trasformandosi in acido piruvico e producendo altre due molecole di ATP.