Acetil-CoA. NADH (prodotto nella glicolisi) PIRUVATO. Condizioni anaerobiche. Condizioni. aerobiche

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1 Condizioni aerobiche NADH (prodotto nella glicolisi) Condizioni anaerobiche Riossidato attraverso i sistemi navetta >>> e - trasferiti nella catena di trasporto mitocondriale >>> ATP Carbossilazione a ossalacetato Gluconeogenesi Transamminazioni Transamminazione ad alanina Sintesi ac. grassi PIRUVATO Condizioni anaerobiche Fermentazione Condizioni lattica o alcolica aerobiche Acetil-CoA Riossidato nel citosol con la fermentazione lattica o alcolica Ciclo di KREBS Ossidazione completa

2 GLICOLISI AEROBIA I NADH prodotti durante la glicolisi nel citosol DEVONO ESSERE RIOSSIDATI per consentire alla glicolisi di continuare a svolgersi. In condizioni aerobiche (respirazione mitocondriale attiva), possono trasferire elettroni all interno del mitocondrio attraverso i Sistemi Navetta, in questo modo vengono recuperati NAD + citosolici necessari per la glicolisi. E viene rifornita di elettroni la catena di trasporto degli e- per la produzione di ATP SISTEMA NAVETTA diidrossiacetone-fosfato/glicerolo 3-fosfato: NEL CITOSOL: IL NADH VIENE OSSIDATO A NAD + E IL DIIDROSSIACETONEFOSFATO RIDOTTO A GLICEROLO 3-FOSFATO È SFRUTTATA L ATTIVITA DELLA GLICEROLO 3-FOSFATO DEIDROGENASI AGISCONO NEL SISTEMA NAVETTA 2 ISOFORME DELL ENZIMA: UNA FORMA CITOSOLICA NADH-dipendente UNA FORMA MITOCONDRIALE ( MEMBRANA MIT. INTERNA) FAD-dipendente

3 GLCOLISI Glicerolo 3- fosfato deidrogenasi citosolica CITOSOL G3-P deidrogenasi mitocondriale Membrana mitocondr. interna Direttamente al complesso III Produzione di 1,5 ATP/NADH con la fosforilazione ossidativa MITOCONDRIO

4 GLICOLISI ANAEROBIA In condizioni di ipossia il mitocondrio non ha a disposizione ossigeno per la catena di trasporto degli e- Non è possibile fare la fosforilazione ossidativa e produrre ATP Il piruvato non può essere convertito in acetil-coa Il NADH citosolico non è più riossidato dai sistemi navetta Si blocca il ciclo di KREBS Il NADH citosolico viene ri-ossidato attraverso i processi di Fermentazione in questo modo la glicolisi può continuare a procedere e a produrre ATP di immediato utilizzo per la cellula, anche se la fosforilazione ossidativa mitocondriale è assente, scarsa o rallentata. In queste condizioni la fonte di energia della cellula è l ATP glicolitico.

5 FERMENTAZIONE LATTICA: Nei mammiferi la produzione di lattato è essenziale negli eritrociti, nei tessuti glicolitici obbligati parti del cervello, midollare del rene- e nella cornea. In questi tipi cellulari non avvengono biosintesi, non ci sono mitocondri (eritrociti) oppure la fosforilazione ossidativa non avviene o è scarsa perché c è uno scarso apporto di ossigeno. CITOSOL Lattato deidrogenasi Piruvato L-lattato Disponibile per la gliceraldeide 3-P deidrogenasi (GLICOLISI)

6 LA FERMENTAZIONE LATTICA è UN PROCESSO CHE AVVIENE INTENSAMENTE NELLE CELLULE MUSCOLARI SOTTO INTENSO SFORZO. Ciclo di Cori: è un ciclo di metaboliti che si verifica tra il muscolo e il fegato FEGATO SANGUE Glucosio MUSCOLO Glicogeno consumato ADP+GDP +P I ATP+ GTP Glucosio gluconeogensi Piruvato glicolisi Piruvato ATP NADH NAD + LATTATO SANGUE LATTATO

7 FERMENTAZIONE ALCOLICA: Molti batteri e alcuni eucarioti (lieviti) possono sopravvivere in assenza di O 2 metabolizzando il piruvato ottenuto dalla glicolisi TPP, Mg 2+ DECARBOSSILAZIONE TPP-DIPENDENTE OSSIDAZIONE Effetto netto: mantenere il flusso glicolitico e la produzione di ATP Reso disponibile per la Gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi

8 Coenzimi nicotinammidici NAD + (NICOTINAMMIDE ADENINA DINUCLEOTIDE) NADP + (NICOTINAMMIDE ADENINA DINUCLEOTIDE FOSFATO) Derivano dalla vitamina B3, niacina o acido nicotinico, o dalla nicotinammide. Niacina Ac. nicotinico Sono coinvolti nelle reazioni di ossido-riduzione catalizzate dalle DEIDROGENASI, trasferiscono 2 elettroni e 1 protone dal o al substrato sotto forma di ione idruro :H - Sono associati al sito attivo dell enzima attraverso interazioni elettrostatiche (debolmente)

9 NAD + (ossidato) + 4 H: - NADH (NADPH) (ridotto) (OPO 2-3 ) NADP + fosfato in posizione 2 ossidato L attacco dello ione idruro può avvenire sopra (A) o sotto (B) il piano dell anello nicotinammidico

10 NAD + è utilizzato anche da enzimi diversi dalle deidrogenasi Enzimi che trasferiscono l ADP-ribosio presente nella molecola del NAD alle proteine Poli(ADP-ribosio) polimerasi Catalizza l ADP-ribosilazione di proteine coinvolte nella replicazione del DNA Mono-ADP-ribosil-transferasi Catalizza l ADP-ribosilazione di una proteina G coinvolta nella regolazione Sirtuine del flusso di ioni attraverso la mucosa intestinale regolandolo. Sono deacetilasi: rimuovono gruppi acetilici da proteine acetilate su residui di lisina, idrolizzando il NAD in nicotinammide e O-acetil-ADP-ribosio. Sono coinvolte nella regolazione dell apoptosi, infiammazione, invecchiamento, trascrizione del DNA: La tossina colerica ha un attività catalitica simile che blocca, quindi, il riassorbimento di acqua causando diarrea e disidratazione.

11 NIACINA (VIT. B3) Piccole quantità possono essere sintetizzate nell uomo a partire dal triptofano Diffusa in quasi tutti gli alimenti (pesce, carne, cereali, legumi ) In alcuni alimenti è in forma legata e non disponibile (mais) Carenza Cattivo funzionamento delle deidrogenasi NAD(NADP) dipendenti: sono più di 200 Pellagra (malattia diffusissima piu di secolo fa nelle popolazioni con una dieta basata su alimenti poveri di triptofano ) Malattia collaterale frequente negli alcolisti (carenza generale di vitamine), in cui e molto ridotto l assorbimento intestinale di niacina

12 COENZIMI FLAVINICI FAD (FLAVINA ADENINA DINUCLEOTIDE) FMN (FLAVINA MONONUCLEOTIDE) Derivano dalla riboflavina (vitamina B2) L analogo metilato in 6 e 7 è antagonista della riboflavina, il monometilato senza il metile in 7 è tossico 7,8-dimetil-isoallossazina Ribitolo legato in N Sono saldamente associati (in qualche caso anche covalentemente) al sito attivo di DEIDROGENASI chiamate flavoproteine. Partecipano a reazioni di ossidoriduzione in cui possono accettare o rilasciare 2 elettroni e 2 protoni (due atomi di idrogeno)

13 Forma completamente ossidata 5 1 +H + + e - + +H + + e -. - Centri reattivi: N-5 e N-1 Semichinone Forma completamente ridotta + H + + H: - Accetta 1 atomo di idrogeno alla volta oppure 2 insieme

14 RIBOFLAVINA (VIT. B2) Diffusa in quasi tutti gli alimenti, in particolare latte, uova, carne, verdure fresche. Può essere sintetizzata dalla flora intestinale di particolari ruminanti, l uomo la introduce con la dieta, è assorbita nel primo tratto intestinale e circola nel sangue legata a proteine (tra cui immunoglobuline) Carenza Tra le popolazioni dei paesi in via di sviluppo Alcolisti Soggetti affetti da infezioni croniche