Nutrizione a livello metabolico

GLICOGENOLISI

Degradazione dei depositi di glicogeno, grazie all’azione dell’enzima “Glicogeno-

Fosforilasi” (-> stacca i monomeri di glucosio dalla forma 1-4 ottenendo monomeri di

glucosio-1-fosfato = reazione fortemente positiva = non richiede ATP).

= la degradazione del glicogeno avviene mediante “scissione fosforo litica” dei legami 1-4-

glicosidici, catalizzati dall’enzima: GLICOGENO FOSFORILASI. (senza l’uso di ATP si

ottengono monomeri). (reazione reversibile).

-> La FOSFORILASI (enzima) è un dimero (2 subunità =) con siti di legame multipli, dove i

legano i nucleotidi adeninici (ATP e AMP) e la serina + ha una molecola di PIRIDOSSAL-

Pi (x attività catalitica) (vi è vitamina B6).

Il glucosio-1-fosfato prodotto dalla fosforilasi deve essere convertito in glucosio-6-fosfato

grazie alla: FOSFOGLUCOMUTASI.

 EPINEFRINA (nei muacoli) e GLUCAGONE (nel fegato) stimolano l’attivazione

della: glicogeno-fosforilasi, che sarà inibita da un eccesso di ATP ed attivata da alte

concentrazioni di AMP.

 L’enzima glicogeno-fosforilasi esiste in 2 forme distinte:

1. T (testa meno attiva)

2. R (rilassata, più attiva)

 quando nei muscoli diminuisce la disponibilità di glicogeno, a partire dagli aa

ramificati si forma ALANINA, k passa nel fegato dove le viene tolto il gruppo

amminico (deamminazione) ottenendo: ammoniaca + 1 scheletro carbonioso dal

quale si ottiene glucosio utilizzabile come fonte energetica.

 Glicogeno muscolare = carburante di riserva x attività

 Glicogeno epatico = riserva x mantenere i livelli ematici di glucosio. A digiuno i

livello di glicogeno epatico durano dalle 12 alle 24 h (e dipende dalla presenza o

meno di attività fisica)

 Concentrazione di glicogeno epatico = 400 mmoli (65gr/kg)

 Concentrazione di glicogeno muscolare = 85 mmoli (14gr/kg)

TAPPE METABOLICHE DELLA GLICOGENOLISI:

1°. La degradazione del glicogeno inizia con l’enzima glicogeno-fosforilasi (k necessita

della presenza di Piridossal-5-fosfato = VITAMINA B6)

glicogeno + Pi -> glucosio-1-P -> glicogeno sempre + corto

grazie alla presenza di enzima de ramificante (rompe legami alfa-1-4)

2°. Formazione di glucosio-1-Pi

Eliminata la sua ramificazione, la glicogeno-fosforilasi può riprendere la sua attività fino al

raggiungimento della successiva “destrina” limite (in cui interverrà di nuovo un enzima de

ramificante etc..)

 La glicogeno-fosforilasi è il punto di regolazione nel processo di mobilizzazione del

glicogeno, nel fegato e nel muscolo sono presenti isoenzimi diversi k consentono

una regolazione organo-specifica del processo.

Qual è il destino del glucosio-1-fofato nel muscolo e nel fegato?

Nb: in condizioni fisiologiche il glucosio-1-fosfato è una mol ionizzata ed intrappolata

all’interno della cell, convertito in glucosio-6-Pi nella reazione catalizzata dalla

fosfogucomutasi.

- Nel muscolo: il glucosio derivante dal glicogeno, nella forma glucosio-6-Pi può

entrare nella via gli colitica bypassando il passaggio iniziale di attivazione

catalizzato dall’esochinasi. = guadagno netto x molecola di glucosio: 3 molecole di

ATP

- Nel fegato: il glucosio-6-Pi proveniente dal glicogeno è defosforilato dalla glucosio-

6-fosfatasi e quindi viene rilasciato nel torrente ematico

PRODOTTI DELLA REAZIONE:

- 90% glucosio-1-fosfato

- 10% glucosio libero

Destino del GLUCOSIO-Pi:

Glucosio-1-pi che gliucosio-6-pi sono interconvertibili grazie ad enzima: fosfoglucomutasi.

 NB: nelle cell epatiche e renali vi è l’enzima che converte il glucosio-6-pi in:

glucosio + Pi (enzima assente negli altri tessuti !!! incluso il muscolo !!!)

GLUCONEOGENESI

Sintesi di glucosio a partire da fonti non glucidiche.

Sintesi a partire da PIRUVATO (metabolita del Ciclo di Krebs, molecola non glucidica).

Avviene negli epatociti (fegato) con conseguente immissione di glucosio nel sangue.

 consumo die di glucosio: circa 160 gr/die (75% snc)

 Altri tessuti che usano glucosio: snc, eritrociti, testicoli, rene, tessuti embrionali. ->

via importante per garantire un adeguato apporto di glucosio ai tessuti insulino-

dipendenti e i muscoli durante es intenso.

 Tra i pasti e durante es lunga durata il glucosio viene consumato e sintetizzato da

precursori non glucidici: neoglucogenesi.

 La glicogenesi NON è l’inverso della glicolisi: usa solo 7 (di 10) tappe (inverse) della

glicolisi

 NB: 3 reazioni della glicolisi sono irreversibili: la 1 – 3 – 10* -> (irreversibili)

catalizzata da una variazione di energia libera (delta-G) molto negativa !!!

 *10 -> dalla quale prende avvio la neoglucogenesi

SUBSTRATI GLUCONEOGENSI:

- piruvato

- lattato

- glicerolo

- aa

- intermedi Ciclo Krebs

 non entrano nella gluconegensi:

- acidi grassi

- Acetil-CoA

 avviene a livello: fegato (x la maggiore) e reni ed intestino (in minoranza)

 NON può avvenire in contemporanea alla glicolisi !!!! (ma ha 7 enzimi in comune

con essa)

 Ha 4 enzimi diversi dalla glicolisi: piruvato-carbossilasi, fosfoenolpiruvato, fruttosio-

1,6-bifosfato, glucosio-6-fosfatasi

 La reazione che dal glucosio-6-Pi porta a glucosio e che da fruttosio-1,6-fosfato

porta a fruttosio-6-Pi è catalizzata da una FOSFATASI (invece k una chinasi)

 La reazione che porta alla formazione del fosfoenolpiruvato dal priuvato avviene

grazie alla PIRUVATO-CARBOSSILASI

TAPPE METABOLICHE GLUCONEOGENSI:

1. formazione di PEP (fosfoenolpiruvato) da priuvato = reazione endoergonica =

consumo energia -> 2 enzimi: piruvato-carbossilasi e pep-carbossichinasi (PEPCK)

+ coenzima: Biotina (VITAMINA B7).

2. Formazione di Ossalacetato che esce dal mitocondrio tramite carrier dopo essere

stato convertito in Malato

3. Enzima PEPCK converte il PEP in fruttosio-1,6-bifosfato -> a sua volta convertito in

fruttosio-6-Pi

 enzima: glucosio-6-fosfatasi è presente solo nel fegato e nel rene !!!! e permette il

rilascio di glucosio dalla membrana plasmatica al circolo ematico.

Come avviene la regolazione coordinata di gluconeogenesi e glicolisi ?

Regolazione enzimatica allosterica o ormoni-dipendente.

- enzima PFK-1 (FOSFOFRUTTOCHINASI) nella glicolisi

- enzima Fruttosio-1,6-bifosfatasi nella gluconeogenesi

 nel fegato sono presenti anche:

- piruvato-chinasi (glicolisi)

- piruvato-carbossilasi (gluconeogensi)

La carica energetica ne determina quale delle 2 vie deve essere attivata e regolata.

 PRINCIPALE regolatore delle 2 vie: FRUTTOSIO-2,6-BIFOSFATO

Il bilancio delle 2 attività enzimatiche e i livelli di fruttosio-2,6-bifosfato sono regolati

da: GLUCAGONE ed INSULINA (= principali ormoni di regolazione del

metabolismo).

SCHEMA RIASSUNTIVO:

possibili destini del glucosio-6-Pi:

a) glicogeno-sintesi

b) glicogeno lisi

c) conversione in piruvato -> a)Acetil-CoA b)Lattato c)Amminoacidi

d) glicolisi

e) gluconeogensi ROS E ANTIOSSIDANTI

ROS = specie attive dell’O2 e OSSIDO NITRICO, se in eccesso (non in condizioni

fisiologiche) danno a:

- lipidi (membrane)

- lipoproteine

- proteine (alterazione funzioni)

- carboidrati

- acidi nucleici (DNA e RNA)

RADICALI LIBERI = specie molecolari contenenti 1 o + elettroni spaiati negli orbitali

periferici degli atomi -> conformazione k li rende instabili e pronti a reagire con atomi di

molecole vicine (a cui poter sottrarre elettroni).

SPECIE REATTIVE DELL’O2 + importanti a livello biologico:

- Anione superossido (O2e-)

- Periossido di idrogeno (H2O2)

- Radicale ossidrilico (OH) -> forma + dannosa, prodotta dai leucociti (x sconfiggere il

patogeno)

I ROS sono sempre pericolosi?

In condizioni fisiologiche no, partecipano alla reazione antimicrobiotica (vs patogeni) e

attivano le protein-kinasi.

Le specie reattive

1. dell’O2 si dividono in: a) radicaliche b) non radicaliche

2. dell’azoto

 tutte le specie chimiche reattive possiedono attività ossidante: il radicale può

reagire con una molecola vicina (bersaglio) formando una nuova molecola ossidata

(cioè un nuovo radicale con un elettrone spaiato)

 l’ossidazione (=trasferimento di un elettrone o +) è la base dello: stress ossidativo.

Come si formano i Radicali Liberi ?

In condizioni normali le cell producono ROS (respirazione cell, reazioni enzimatiche,

fosforilazioni, difesa immunitaria) ma sono piccole quantità che vengono tollerate e

inattivate dai sistemi antiossidanti.

(O2 è altamente reattivo ai ROS = DANNEGGIAMENTO CELL)

Principali fonti di ROS:

- Fumi industriali e da sigaretta

- Raggi UV e raggi X

- Infiammazione

- Mitocondri (respirazione)

- Inquinamento atmosferico o da cibi

In condizioni di IPOSSIA o IPEROSSIA l’O2 molecolare viene trasformato in ROS (dannosi

x omeostasi).

 O2 e respirazione: 2 fasi:

1. glicolisi = da 1 mol di glucosio a 2 mol di piruvato

2. respirazione cell = piruvato reagisce con O2 e forma CO2 + H2O (k permetto

l’eliminazione di H+)

 I RADICALI (molecole neutre) ottenuti da:

1. scissione emolitica + 2. Scissione etero litica

Gli anti-ossidanti possono essere assunti senza problemi? NO, xk se in eccesso diventano

pro-ossidanti pure loro !!!

 i danni dei ROS sono reazioni a catena = danni estesi a + cell = causa di patologie

degenerative come: arteriosclerosi, artrosi, patologie infiammatorie croniche,

tumori.

ROS danni a:

- membrana

- mitocondri

- DNA ACIDI NUCLEICI

- presenti nel nucleo cell di tutti i viventi

- DNA e RNA

- Portatori dell’informazione genetica

- Polimeri formati da + monomeri detti: nucleotidi*

I nucleotidi sono formati da:

1. radicale fosforico (o gruppo fosfato)

2. zucchero monosaccaride pentoso (ribosio o desossiribosio)

3. base azotata (purina o pirimidina)

BASI AZOTATE:

- Puriniche -> guanina, adenina

- Pirimidiniche -> uracile, tiamina, citosina

I nucleotidi di DNA e RNA si differenziano per le basi azotate e lo zucchero:

- DNA: desossiribosio, A – G – C –T

- RNS: ribosio, A –G –C U

 DNA: 2 filamenti a doppia elica collegati da legami idrogeno e avvolti in una doppia

spirale (elica). Il collegamento avviene tra le basi azotate: A-T e C-G.

Presente solo nel nucleo.

 RNA: è formato da un solo filamento avvolto ad elica. Tipi di RNA:

- RNAmessaggero (mRNA) = portatore di info

- RNAribosomiale (rRNA) = componente ribosomi + sede di sintesi proteica)

- RNAtransfer (tRNA) = traduzione info

- tsnRNA = funzioni regolatrici

Presente sia nel nuclo che nel citosol.

REPLICAZIONE DNA

Semi-conservativa.

- fase 1: ELICASI = rottura dei legami tra le basi azotate x aprire la doppia elica

(lettura le