Glicolisi

• Glicolisi


  Dopo 10 reazioni otteniamo due molecole di piruvato (3C)
• Diabete mellito, sintomi: poliuria, polidipsia, polifagia, perdita di peso, iperglicemia, glicosuria
• Glucosio


  • Fonte di energia universale, tutte le cellule sono in grado di utilizzarlo con la stessa via metabolica che è la glicolisi
  • Molto antica
  • Specifica di alcuni organismi e di alcuni tessuti (gli eritrociti, il testicolo, la midollare delle surrenali, la cornea, il tessuto nervoso - nell'uomo adulto il cervello consuma ogni giorno più di 100 grammi di glucosio)
  • Nel Citoplasma di tutte le cellule
  • Via iniziale del catabolismo del glucosio e di altri glucidi, per ricavare energia anche senza O2
  • Classica via catabolica, ma alcuni suoi intermedi partecipano ad altre vie metaboliche
• Glicolisi


  10 reazioni che trasformano il glucosio in 2 molecole di piruvato, 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH
• Digestione dei carboidrati


  Amido digerito dalle amilasi, si ottengono unità di maltosio, maltasi separano il glucosio dal maltosio, glucosio viene assorbito dai villi e passa in circolo
• Glut


  Trasportatori passivi del glucosio attraverso la membrana cellulare, non usano energia e si muovono secondo gradiente di concentrazione
• Glicemia cane: 60-120 mg/dL, la misura nei referti è la molarità 100mg/dL= 5,56mM
• Glut


  • Trasportatori passivi, non usano energia e si muovono secondo gradiente di concentrazione
  • 4 tipi principali: Glut1 e Glut3 ubiquitari, Glut2 nel fegato e nelle cellule beta del pancreas, Glut4 muscolo e cellule adipose
  • Solo il fegato è in grado di trasmettere glucosio in circolo sotto regolazione enzimatica
• Glicolisi


  1. Fase di attivazione (prime 3 reazioni)

  2. Formazione triosi (reazioni 4-5)

  3. Azioni di recupero (ultime 5 reazioni)
• Esochinasi


  Enzima che catalizza la prima reazione della glicolisi, trasferisce il gruppo fosfato dall'ATP al glucosio formando glucosio 6 fosfato
• Fosfoglucoso isomerasi


  Enzima che trasforma il glucosio 6 fosfato in fruttosio 6 fosfato
• Fosfofruttochinasi-1


  Enzima che aggiunge un altro gruppo fosfato al fruttosio 6 fosfato formando fruttosio 1,6 difosfato
• Aldolasi


  Enzima che taglia il fruttosio 1,6 difosfato in gliceraldeide 3 fosfato e diidrossiacetone fosfato
• Triosofosfato isomerasi


  Enzima che trasforma il diidrossiacetone fosfato in gliceraldeide 3 fosfato
• Gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi


  Enzima che ossida la gliceraldeide 3 fosfato formando 1,3-difosfoglicerato
• Fosfoglicerato chinasi


  Enzima che trasferisce il gruppo fosfato dal 1,3-difosfoglicerato all'ADP formando ATP e 3-fosfoglicerato
• Fosfoglicerato mutasi


  Enzima che sposta il gruppo fosfato dal C3 al C2 del 3-fosfoglicerato formando 2-fosfoglicerato
• Enolasi


  Enzima che disidrata il 2-fosfoglicerato formando fosfoenolpiruvato
• Piruvato chinasi


  Enzima che trasferisce il gruppo fosfato dal fosfoenolpiruvato all'ADP formando ATP e piruvato
• Prodotti della glicolisi: 2 ATP, 2 NADH, 2 molecole di piruvato, 2 H2O
• Destino del piruvato


  In presenza di ossigeno entra nel mitocondrio e completa le fasi finali, in assenza di ossigeno rimane nel citoplasma ed entra in una serie di reazioni chiamate fermentazioni
• Il flusso glicolitico è molto modulabile, i miociti hanno metabolismo più intenso e necessitano di flusso glicolitico più elevato, gli eritrociti hanno funzione di trasporto di ossigeno e necessitano di minor flusso glicolitico
• Energia sufficiente per formare ATP

  • Alta energia: ΔG°'>-30 kJ/mole
  • Bassa energia: ΔG°'<-25 kJ/mole
• Fosfocreatina


  Composto ad alta energia che troviamo nel muscolo
• Prodotti della glicolisi

  • 2 ATP
  • 2 NADH
  • 2 molecole di piruvato
  • 2 H2O
• Destino del piruvato

  1. In presenza di ossigeno entra nel mitocondrio e completa le fasi finali, ciclo di krebs e catena respiratoria

  2. In assenza di ossigeno il piruvato rimane nel citoplasma e entra in una serie di reazioni chiamate fermentazioni che a seconda del tipo possono produrre molteplici prodotti finali
• Flusso glicolitico confronto tra cellule

  • I miociti hanno metabolismo più intenso, quindi, necessitano di flusso glicolitico più elevato
  • Gli eritrociti hanno funzione di trasporto di ossigeno e la maggior parte della loro energia viene utilizzata per mantenere la membrana integra, necessitano di minor flusso glicolitico
  • Il flusso glicolitico è molto modulabile
• La glicolisi non serve solo per il catabolismo
• Utilizzi di intermedi della glicolisi


  • Glucosio 6 fosfato è il punto di inizio del ciclo dei pentosi
  • Diidrossiacetone fosfato trasformato in glicerolo per la sintesi dei trigliceridi
  • Il fosfoglicerato è il punto di inizio per la sintesi di glicina, serina e cisteina
  • Il piruvato stesso viene utilizzato per costituire altri amminoacidi come alanina leucina e valina
• Meccanismi di regolazione della glicolisi

  • Modificazioni covalenti
  • Allosterismo
  • Isozimi
  • Proteolisi controllata
• Isozimi


  Enzimi che differiscono nella sequenza amminoacidica, nella localizzazione tissutale/subcellulare, nelle caratteristiche cinetiche e/o regolatorie
• Isozimi dell'esochinasi


  • I-II-III (HK) si trovano nella maggioranza dei tessuti a esclusione del fegato e sono enzimi molto attivi con alta affinità per il glucosio
  • IV o Glucochinasi (GK) catalizza sempre la stessa reazione di fosforilazione del glucosio ma è esclusivo del fegato, è espresso solo negli epatociti e nelle cellule β del pancreas è collegato a una funzione di omeostasi del glucosio
• Cinetiche degli isozimi HK e GK


  • Vmax: più alta nelle glucochinasi, esochinasi si esaurisce subito
  • Km: esochinasi ha Km molto piccola, altissima affinità per il glucosio, glucochinasi ha km molto alta, bassa affinità per il glucosio
• Compartimentalizzazione della glucochinasi


  Nel fegato l'aumento di concentrazione di glucosio nel sangue fa sì che la glucochinasi aumenti la velocità di fosforilazione del glucosio per diminuire la glicemia, una volta che la glucochinasi ha formato il glucosio 6 fosfato, non uscirà più da li
• PFK1 - Fosfofruttochinasi


  La PFK catalizza la reazione limitante della glicolisi ed è il più importante punto di controllo dell'intera glicolisi, prima reazione obbligata della glicolisi, reazione irreversibile
• Isozimi della PFK1


  • PFKL (fegato), PFKM (muscolo), PFKP (piastrine)
• Regolazione allosterica della PFK1


  • ATP inibisce l'enzima, ADP e AMP lo attivano, citrato è un inibitore, fruttosio 2-6 difosfato è un attivatore (è il più importante regolatore allosterico della PFK1)
• Regolazione dell'ATP sulla PFK1


  Molta ATP fa aumentare la km, andamento sigmoidale, la Vmax che si può raggiungere è la stessa, bassa concentrazione di substrato azzeramento dell'attività dell'enzima
• Siti di legame dell'ATP sulla PFK1

  Sito attivo ha maggiore affinità, lega l'ATP anche in basse concentrazioni, sito allosterico ha minore affinità, quindi, ha bisogno di concentrazioni più elevate
• PK - Piruvatochinasi


  Ultimo enzima regolatore della glicolisi, è un enzima cooperativo, allosterico, regolato con regolazione covalente da fosforilazione e defosforilazione