Riassunto di Biochimica

NADPH - Coenzima redox

Coenzimi niacidici, nicotinammidicio

Provengono da metabolismo niacina (vit.B3), la cui carenza determina pellagra

Controllo dell'omeostasi redox intracellulare

Stato redox gruppi SH delle Cys delle proteine, li mantiene ridotti

Ripristino di glutatione nella sua forma ridotta (GSH)

Glutatione è tripeptide fondamentale per detossificare cellula da formazione di perossidi organici che sono la causa della maggior parte dei danni cellulari necrotici che portano all'emolisi dei GR quando NADPH scarseggia

Ruolo nelle riduzioni biosintetiche

Somiglia a contrario β-ossidazione, dove si riducono doppi legami, gruppi chetonici

come nella biosintesi degli acidi grassi, quindi avremmo bisogno di trasportatore di elettroni (FINE LEZIONE 11, 19.04.21)

Caratteristiche:

Anche chiamata "shunt" (deviazione) della glicolisio

Inizia con un intermedio della glicolisi, il G6P, e si ricongiunge su altri

intermedi della glicolisi, a livello del Fru-6P e GAP Via citosolica: enzimi sono citosolici Via catabolica centrale per tutte le cellule, l'assenza porta a danni irreversibili NON richiede ossigeno per ripristinare il potere ossidante del NADP+ Produce una molecola di CO2 per ogni molecola di G6P, ossidando in modo importante il glucosio, ma non produce tanta CO2 quanto il ciclo di Krebs Solo l'atomo di carbonio dell'aldeide subisce ossidazione e viene rilasciato come anidride carbonica Fase ossidoriduttiva o redox, irreversibile Consta di 3 reazioni, al termine delle quali si producono 2 molecole di NADPH, una molecola di CO2 e (6 carboni - 1 ne rimangono 5) una di ribulosio-5P, per ogni molecola di G6P ossidato 1. Glucosio-6-fosfato deidrogenasi (G6PDH) - Reazione irreversibile che controlla la velocità della via - La velocità dipende dal rapporto tra la forma ridotta e ossidata del NADP+ - Se la cellula ha una quantità di NADPH prevalente, la via si rallenta - Se aumenta la forma ossidata del NADP+, la via si attiva favismo, sensibilità a farmaci, entrambi causano emolisii. Alcuni medicinali sono sconsigliati a persone che hanno carenza di G6Pii. NADPH è fondamentale per mantenere l'integrità strutturale delle membrane dei globulirossiiii. Se enzima è carente, si produce poco NADPH e globulo rosso ha possibilità dicontrastare effettiossidativi sulla membrana ridotti. Questo causa debolezza intrinseca del globulo rosso che può andare incontro a emolisi se ulteriormente sollecitato da stimoli che ne aumentano lo stress ossidativo, come l'assunzione di fave o farmaci. È molto diffuso tra la popolazione umana perché i soggetti che avevano questa variante avevano un vantaggio selettivo contro la malaria. La zanzara anofele con plasmodium falciparum, il parassita responsabile della malaria, è sensibile allo stress ossidativo e si riproduce all'interno dei globuli rossi. I globuli rossi deboli rispetto ad altri sono avvantaggiati perché sono più resistenti (vanno incontro ad emolisi e non lasciano sopravvivere il parassita). 2. 6-fosfoglucono-lattonasi: a. Idrolasi b. 6-fosfogluconolattone + H2O → gluconato-6-fosfato c. Idrolizza il lattone, un enzima che taglia l'estere interno che ha un gruppo carbossilico al posto del gruppo aldeidico, quindi non è più uno zucchero ma un acido gluconico, ovvero un derivato ossidato del G6P. d. Idrolizza il legame lattonico del

6-fosfogluconolattone, gluconato-6fosfatolinearizzarizzazione dele. Reazione reversibile, può riformarsi il lattone per condensazione

3. Fosfogluconato deidrogenasia. Irreversibile 35b. Deidrogenazione NADP-dipendente del gruppo carbossilico del gluconato-6Pc. Gluconato-6fosfato + NADP ribulosio-5P + NADPH/H + CO+ +→ 2d. NADP nella sua forma ossidata+e. Carbonio del carbossile COOH non è massimamente ossidato, lo è il carbonio della CO ,2estrazione di un idruro da parte di NADP+ ribulosio-5fosfatof. Molecola si trasforma nel primo zucchero fosfato ovvero ilg. Forma anidride carbonica citoplasmatica che dovrà essere rapidamente trasformata in qualcosadi più solubile ovvero in acido carbonico che poi si dissocia in ione bicarbonatoi. Può essere utilizzato per produrre urea, sintesi degli acidi grassi, tampone permantenere pH

Reazione netta

Glc + 2NADP R5P + CO + 2NADPH/H+ +• → 2

Fase non redox, reversibile

Ribulosio-5fosfato (Ru5P)

può essere reversibilmente convertito in xilulosio-5fosfato o ribosio-5fosfato• (convertendo chetoso in aldoso), zuccheri a diversa lunghezza di catena
Intermedi possono spostarsi verso formazione di nucleotidi (R5P) o reindirizzati all'interno dellao glicolisi per continuare il metabolismo dello scheletro di carbonio che è stato parzialmenteossidato
Rimaneggiamento ad opera di transchetolasi e aldolasi ha lo scopo di ottenere composti utili per la• cellula. Si forma GAP (deriva dai 3C sotto dello Xu-5P) che può essere reimmessa nella glicolisi, comeo anche Fru-6P
Eritrosio-4P è importante, precursore degli amminoacidi aromatici e vit.B6o
Se cellula non ha bisogno di sintetizzare nucleotidi o amminoacidi sintetizza• 36Fru-6P e GAP che vengono reimmessi nella glicolisi per produrre ATP e piruvato
Se cellula ha bisogno di sintetizzare metaboliti precursori sintetizza• Ribosio-5P (nucleotidi) e eritrosio-4P
Consta di diverse reazioni di

trasferimento di gruppi aldeidico e chetonici, ad opera di transchetolasi o• transaldolasi, che rimaneggiano lo zucchero a 5C, formando ribulosio-5fosfato, ecc… 37Biochimica dei sistemiSistemi di regolazione enzimaticaLa maggior parte degli enzimi, che seguono la cinetica di Michaelis Menten, catalizzano reazioni reversibili(AG=0) non possono essere utilizzate per compiere lavoro chimico e decidere la direzione della via metabolica,almeno una tappa però è irreversibile e catalizzata da un enzima regolatorio segnapasso che deve essereregolato attraverso vari modiLigando-mediata (INIZIO LEZIONE 12, 20.04.21, 35:00)Meccanismo di controllo ligando-mediato o allosterico• Facendo interagire enzima con ligandi specifici che interagendo con l’enzima oligomerico (costituito da• più subunità) possono influenzare altre subunità non coinvolte nel legameEnzimi segnapasso sempre oligopeptidi, costituiti da più subunità,

struttura quaternaria, possibilità di modificare conformazione, come emoglobina cooperatività di legame Legame di una subunità influenza sito di legame di un'altra subunità - Meccanismo più rapido - Frazioni di secondo Possibilità di scontrarsi con molecole Inibitori competitivi - Somigliano a substrati specifici dell'enzima e competono con il substrato per formare il complesso ES, legano sito catalitico - Non cambiano Vmax - Aumentano Km Inibitori non competitivi - Misti - Non si legano stabilmente e irreversibilmente all'enzima ma tendono a legarsi all'enzima in relazione alla loro affinità per l'enzima stesso in relazione alla loro concentrazione Irreversibili - Formano degli addotti covalenti stabili con l'enzima, inattivandolo - Esempi: - Aspirina: cox - Penicilline: trasnpeptidasi - Insetticidi: acetilcolinesterasi (addotto stabile con Ser del sito)

catalitico)

Gas nervini: acetilcolinesterasi

Modificazione allosterica

• Positiva: favorisce forma R, tendono a stabilizzarla, attivatori allosterici, R è forma attiva nella trasformazione del substrato
• Negativa: favorisce forma T, effettori allosterici possono essere positivi o negativi e modificano l'attività dell'enzima ovvero la kcat e la Vmax a cui possono trasformare i substrati

Enzimi allosterici

Molecole la cui concentrazione la cellula controlla

• Esempio: quantità effettore allosterico nella glicolisi (consuma glucosio) e nella gluconeogenesi (produce glucosio)

Avvengono nella stessa cellula ma non devono avvenire contemporaneamente perché si creerebbe un ciclo futile, non produce nulla se non inutile dispendio di energia (idrolisi ATP)

Controllano equilibrio di enzima allosterico

• Segnapasso/regolati
• aspartatotranscarbamilasi, glicogenofosforilasi, glicogenosintasi

Esempi:

• Multimerici: due

O più unitৠSito attivo è il solco poi c’è sito allosterico dove si legano gli effettori allosterici•

1Verde è effettore allosterico positivo si lega e stabilizza la forma R che è attiva• nella conversione del substrato

Senza modulatori enzimi oscillerebbero tra forma R e T (sx), equilibrio• conformazionale favorisce forma T perché termodinamicamente più stabile, nonè particolarmente attivo in assenza di modulatori

Rosso è effettore allosterico negativo o inibitore allosterico, si lega a sito• presente solo nella forma T, stabilizza forma T

Dipende da concentrazione effettori e dallo stato dell’enzima•

Equilibrio allosterico• Forma R: più attiva, meno stabileo Effettore positivo sposta equilibrio verso forma R§

Equilibrio conformazionale: normalmente favorisce forma T perché termodinamicamente piùo stabile

Forma T: meno attiva, più stabile

Effettore negativo sposta equilibrio verso forma T Enzima regola presenza o assenza inibitore/effettore allosterico? • Biosintesi delle pirimidine: inibizione retroattiva dell'aspartato • transcarbamilasi Via anabolica di sintesi, investe molta energia, ha 7 reazioni, dao 2 a 7 consumano energia, punto di controllo della velocità è all'inizio Aspartato transcarbamilasi è l'enzima segnapasso della via dio produzione dei nucleotidi pirimidinici, fondamentali alla cellulaper la proliferazione cellulare Enzima allosterico è costituito da più unità ed esiste uno equilibrio conform