Variazioni di energia libera nella glicolisi

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2 Variazioni di energia libera nella glicolisi

3 10 piruvato chinasi Fosfoenolpiruvato Rib Adenina Piruvato ADP Rib ATP Adenina Fosforilazione a livello del substrato

4 3 Fosfofruttochinasi-1 (PFK-1) Fruttosio 6-fosfato Fruttosio 1,6-bisfosfato

5 1 esochinasi Glucosio Glucosio 6-fosfato

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

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 H HO 4 3 OH H OH fruttosio-1,6-bisfosfato 1 CH 2 OPO H 2 O Mg 2+ 2 CH 2 OPO 3 O CH 2 OH H HO + P i 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 Mg 2+ 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 DNA Elemento di risposta

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 àglucosio + 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) R T

46 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

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

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51 Regolazione della gluconeogenesi Mitocondri 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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53 Fruttosio 2,6-bisfosfato

54 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

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

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

57 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

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

59 Nel fegato aumento diminuzione

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61 Nel cuore diminuzione adrenalina aumento

62 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)

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

64 Regolazione della gluconeogenesi Il glucagone fa aumentare l espressione dei geni della gluconeogenesi: PEP carbossichinasi e glucosio 6- fosfatasi, grazie al fattore di trascrizione CREB L insulina rallenta l espressione dei geni che codificano i due enzimi della gluconeogenesi: PEP carbossichinasi 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

65 Regolazione genica da parte del fattore di trascrizione ChREBP Sintesi degli enzimi della glicolisi, piruvato chinasi, e degli enzimi della sintesi degli acidi grassi DNA ChREBP= Proteina che lega l elemento di risposta dei carboidrati è un fattore di trascrizione del fegato, ChoRE, reni e tessuto adiposo ChoRE= Elemento di risposta ai carboidrati presente sul sito promotore

66 (Akt)

67 Regione del promotore della PEP carbossichinasi

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