Fosforilazione a livello del substrato

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2 10 piruvato chinasi Fosfoenolpiruvato Rib Adenina Piruvato ADP Rib ATP Adenina Fosforilazione a livello del substrato

3 3 Fosfofruttochinasi-1 (PFK-1) Fruttosio 6-fosfato Fruttosio 1,6-bisfosfato

4 1 esochinasi Glucosio Glucosio 6-fosfato

5 mitocondri piruvato + HCO ATP à ossalacetato + P i + ADP citosol ossalacetato + GTP à fosfoenolpiruvato + GDP + CO 2

6 piruvato + CO 2 + ATP à ossalacetato + P i + ADP ossalacetato + GTP à fosfoenolpiruvato + GDP + CO 2 piruvato + ATP + GTP à fosfoenolpiruvato + GDP + ADP + Pi ΔG = 0.9 kj/mole mentre ΔG è negativo

7 mitocondri Bicarbonato Piruvato piruvato carbossilasi Biotina Ossalacetato

8 Valerianato Biotina

9 N che subisce la carbossilazione HN H 2 C CH O C S CH NH CH O O Lisina Enzima C (CH 2 ) 4 C NH (CH 2 ) 4 CH Biotina Biotinil-enzima NH 1 biotina+ ATP + HCO 3 - à carbossibiotina + ADP + Pi 2 carbossibiotina + piruvato à biotina + ossalacetato piruvato + HCO ATP à ossalacetato + P i + ADP

10 - HCO

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13 malato deidrogenasi mitocondriale ossalacetato L-malato

14 α-chetoglutarato Spazio intermembrana L-Malato matrice

15 Malato deidrogenasi citosolica L-Malato Ossalacetato

16 mitocondri piruvato + HCO ATP à ossalacetato + P i + ADP citosol ossalacetato + GTP à fosfoenolpiruvato + GDP + CO 2

17 Ossalacetato Guanosina PEP carbossichinasi Fosfoenolpiruvato

18 piruvato + CO 2 + ATP à ossalacetato + P i + ADP ossalacetato + GTP à fosfoenolpiruvato + GDP + CO 2 piruvato + ATP + GTP à fosfoenolpiruvato + GDP + ADP + Pi ΔG = 0.9 kj/mole mentre ΔG è negativo

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20 Fruttosio-1,6-bisfosfatasi (FBPasi-1) 6 2 CH 2 OPO 3 O 5 H HO 1 CH 2 OPO 3 2 H O CH 2 OPO 3 O H HO CH 2 OH + P i H 4 3 OH H OH fruttosio-1,6-bisfosfato H OH OH H fruttosio-6-fosfato H 4 OH 6 5 CH 2 OPO 3 2 H OH H O H 3 2 OH H OH glucosio-6-fosfato Glucosio-6-fosfatasi H O 2 1 H OH CH 2 OH H OH H Reticolo endoplasmatico degli epatociti O H OH glucosio H OH + P i

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24 Ciclo di Cori

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26 amminotransferasi o transamminasi α-chetoglutarato L-Amminoacido L-Glutammato α-chetoacido E E-NH 3 + L-Amminoacido 1 substrato α-chetoacido 1 prodotto E-NH 3 + E α-chetoglutarato 2 substrato L-Glutammato 2 prodotto

27 amminotransferasi o transamminasi α-chetoglutarato alanina L-Glutammato piruvato

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33 Triacilglicerolo lipasi Glicerolo chinasi Acidi grassi Glicerolo Acetil-CoA Glicerolo 3- fosfato deidrogenasi Glicerolo 3-fosfato Diidrossiacetone fosfato

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36 Fattori che controllano la quantità e l attività di un enzima Fattori di trascrizione turnover turnover Fattori di trascrizione DNA Elemento di risposta ovvero specifiche regioni del DNA vicine al promotore di un gene, sito di legame del fattore di trascrizione

37 Fattori che controllano la quantità e l attività di un enzima

38 Glicolisi: glucosio + 2NAD + + 2ADP + 2P i à 2piruvato + 2NADH + 2H + + 2ATP Gluconeogenesi: piruvato + 2NADH + 2H + + 4ATP +2GTP à glucosio + 2NAD + + 4ADP+ 2GDP+ 6P i 2ATP + 2GTP à 2ADP + 2GDP + 4P i Idrolisi di 4 legami ad alta energia per ogni ciclo futile

39 Regolazione della glicolisi Esochinasi Fosfofruttochinasi-1 (PFK-1) Piruvato chinasi

40 Regolazione della glicolisi Esochinasi I, II e III Inibizione da prodotto Esochinasi IV (Glucochinasi) Km più alta Non è inibita dal prodotto Associazione ad una proteina regolatrice e segregazione nel nucleo

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44 Regolazione della glicolisi Fosfofruttochinasi-1 (PFK-1) Fruttosio 6-fosfato Fruttosio 1,6- bisfosfato citrato fruttosio 2,6-bisfosfato adenilato chinasi ADP + ADP ATP + AMP

45 Fosfofruttochinasi-1 (PFK-1)

46 Fosfofruttochinasi-1 (PFK-1) K 0.5 K 0.5

47 Fruttosio 1,6-bisfosfatasi 6 2 CH 2 OPO 3 O 1 2 CH 2 OPO 3 2 CH 2 OPO 3 O CH 2 OH 5 H HO 2 H HO + P i H 4 3 OH H OH H OH H OH Fruttosio 1,6-bisfosfato AMP Fruttosio 6-fosfato fruttosio 2,6-bisfosfato

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49 Regolazione della glicolisi Piruvato chinasi Inibizione da ATP, acetilcoa, acidi grassi ed alanina Attivazione da fruttosio-1,6-bisfosfato

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53 Regolazione della gluconeogenesi Mitocondri Mitocondri Citosol a n a b o l i s m o c a t a b o l i s m o

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55 Fruttosio 2,6-bisfosfato

56 Regolazione della gluconeogenesi Fruttosio 1,6-bisfosfatasi (FBPasi-1) 6 2 CH 2 OPO 3 O 1 2 CH 2 OPO 3 2 CH 2 OPO 3 O CH 2 OH 5 H HO 2 H HO + P i H 4 3 OH H OH H OH H OH Fruttosio 1,6-bisfosfato AMP Fruttosio 6-fosfato fruttosio 2,6-bisfosfato

57 Fruttosio 1,6-bisfosfatasi-1 (FBPasi-1) 5 µm 25 µm Il fruttosio 2,6-bisfosfato fa diminuire l affinità per il substrato e potenzia l effetto inibitorio dell AMP

58 Fosfofruttochinasi-1 (PFK-1) Fruttosio 6-fosfato Fruttosio 1,6- bisfosfato citrato fruttosio 2,6-bisfosfato

59 Fosfofruttochinasi-1 (PFK-1) Il fruttosio 2,6-bisfosfato aumenta l affinità per il substrato e diminuisce l affinità dell enzima per gli inibitori ATP e citrato

60 ATP PFK-2 Fruttosio 6-fosfato FBPasi-2 ADP Fruttosio 2,6-bisfosfato PFK-2= fosfofruttochinasi-2 FBPasi-2= fruttosio 2,6-bisfosfatasi

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62 Nel fegato aumento diminuzione

63 Nel cuore diminuzione adrenalina aumento

64 Adrenalina o Glucagone Il glucagone stimola la gluconeogenesi GTP GDP Proteina chinasi inattiva Proteina chinasi A attiva Enzima defosforilato (inattivo (attivo Enzima fosforilato attivo) inattivo)

65 Xilulosio 5-fosfato aumenta la velocità della glicolisi nel fegato attivando una fosfoproteina fosfatasi (PP2A)

66 Fattori che controllano la quantità e l attività di un enzima Fattori di trascrizione turnover turnover Fattori di trascrizione DNA Elemento di risposta ovvero specifiche regioni del DNA vicine al promotore di un gene, sito di legame del fattore di trascrizione

67 Regolazione genica da parte del fattore di trascrizione ChREBP Epatocita Sintesi dell enzima della glicolisi, piruvato chinasi, e degli enzimi della sintesi degli acidi grassi DNA Elemento di risposta ovvero specifica regione del DNA vicine al promotore di un gene, sito di legame del fattore di trascrizione ChREBP= Proteina che lega l elemento di risposta dei carboidrati, ChoRE, è un fattore di trascrizione del fegato, reni e tessuto adiposo ChoRE= Elemento di risposta ai carboidrati presente sul sito promotore

68 In presenza di insulina il fattore di trascrizione FOX01 viene fosforilato e degradato e gli enzimi della gluconeogenesi non vengono sintetizzati (Akt)

69 Regione del promotore della PEP carbossichinasi

70 Regolazione della gluconeogenesi Il glucagone aumenta l espressione dei geni della gluconeogenesi: PEP carbossichinasi e glucosio 6-fosfatasi, grazie al fattore di trascrizione CREB ovvero la proteina che lega l elemento di risposta al camp L insulina rallenta l espressione dei geni che codificano i due enzimi della gluconeogenesi: PEP carbossichinasi Fruttosio 1,6-bisfosfatasi Glucosio 6-fosfatasi L insulina aumenta l espressione dei geni che codificano per: Esochinasi II e IV PFK-1 Piruvato chinasi PFK-2/FBPasi-2 etc etc.

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