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1 I principali nutrienti metabolici sono il glucosio e gli acidi grassi. In circostanze normali il glucosio è l unico nutriente che possa essere utilizzato dal cervello. E anche utilizzato preferenzialmente dal muscolo durante le fasi iniziali dell attività fisica. La quantità di glu presente nei liquidi extracellulari è di circa 20g, 80kcal. I carboidrati sono immagazzinati sotto forma di glicogeno. Circa 75g presenti nel fegato e 400g nel muscolo(circa 1900kcal complessivamente).il glicogeno epatico può essere la principale fonte di glucosio per non più di 16 ore. Gli esteri del glicerolo e gli acidi grassi a catena lunga sono i composti ideali per immagazzinare i nutrienti. L apporto calorico dei grassi è 9 kcal/g. L organismo possiede una capacità pressochè illimitata di accumulare grassi. Un uomo di 70kg ha circa 15 kg di grasso(trigliceridi) circa kcal. Gli aminoacidi possono essere utilizzati come combustibile metabolico durante il digiuno o in seguito a malattie o traumi.

2 A digiuno l utilizzo di glucosio in un individuo di 70 kg è approssimativamente di 2mg/kg/min (200gr nelle 24h). La concentrazione plasmatica di glucosio riflette l equilibrio tra l assorbimento dal tratto gastrointestinale, l utilizzo a livello dei tessuti (glicolisi,via dei fosfopentosi, ciclo degli acidi tricarbossilici, sintesi di glicogeno) e la produzione endogena (glicogenolisi e gluconeogenesi). L insulina è uno dei principali ormoni responsabili del controllo dei livelli plasmatici di glucosio. E un ormone anabolico che diminuisce la concentrazione plasmatica di glucosio promuovendone l entrata nei tessuti, il metabolismo intracellulare del glucosio e la sintesi di glicogeno. Il glucagone (insieme a molti altri ormoni catabolici: catecolamine,cortisolo e ormoni della crescita) contrastano l azione dell insulina stimolando sia il rilascio di glucosio dalle riserve che la sua sintesi de novo.

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5 I TRE STADI DEL CATABOLISMO

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8 LE REAZIONI DELLA GLICOLISI La conversione del glucisio in piruvato avviene in due stadi. Le prime cinque reazioni della glicolisi corrispondono a una fase di investimento energetico. Le reazioni successive della glicolisi costituiscono una fase di generazione dell energia,si formano al netto due molecole di ATP mediante la fosforilazione a livello del substrato,si formano anche due molecole di NADH mentre se il prodotto finale è il lattato il NADH viene convertito in NAD+

9 Le due fasi della glicolisi aerobia

10 La fosforilazione del glucosio catalizzata dall esochinasi. L esochinasi è una transferasi che catalizza la fosforilazione di esosi come il glucosio e il fruttosio,è una reazione di attivazione mediante fosforilazione.il gruppo fosforico terminale viene trasferito ad un accettore nucleofilo. L esochinasi è presente in tutte le cellule di tutti gli organismi. Gli epatociti contengono una forma di esochinasi chiamata esochinasi IV o glucochinasi,che differisce dalle altre forme di esochinasi per le proprietà cinetiche e regolatorie. (isoenzimi)la glucochinasi ha una Km per il glucosio molto maggiore della esochinasi e Vmax molto alta

11 Isomerizzazione del glucosio 6-fosfato a fruttosio 6-fosfato La reazione è rapidamente reversibile e non è la tappa limitante la velocità della glicolisi,né una reazione soggetta a regolazione

12 La conversione del fruttosio 6-fosfato in triosi fosfati. La reazione irreversibile di fosforilazione catalizzata dalla fosfofruttochinasi1è il punto di controllo più importante della glicolisi, nonchè la tappa che regola la velocità della glicolisi. L aldolasi A scinde il fruttosio 1,6 bifosfato in due triosi. Il trioso fosfato isomerasi catalizza l interconversione del diidrossacetone fosfato in gliceraldeide 3-fosfato per essere ulteriormente metabolizzato nella via glicolitica. 1

13 La fase di recupero dell energia: La conversione della gliceraldeide 3-fosfato in piruvato. Sintesi dell 1-3bifosfoglicerato. L ossidazione del gruppo aldeidico della gliceraldeide3-fosfato in un gruppo carbossilico è accoppiata all unione di un P,al gruppo carbossilico appena generato. Sintesi del 3-fosfoglicerato. E un esempio di fosforilazione a livello del substrato come la reazione che produce ATP e acido piruvico.

14 La fase di recupero dell energia: Conversione della gliceraldeide 3-fosfato in 1-3bifosfoglicerato. L ossidazione del gruppo aldeidico della gliceraldeide3-fosfato in un gruppo carbossilico è accoppiata all unione di un Pi,al gruppo carbossilico appena generato. La presenza di tale fosfato ad alta energia permetterà la sintesi dell ATP nella reazione successiva. Sintesi del 3-fosfoglicerato. E un esempio di fosforilazione a livello del substrato.

15 La fase di recupero dell energia Lo spostamento del gruppo fosfato dal carbonio 3 al carbonio 2 del fosfoglicerato ad opera della fosfoglicerato mutasi è liberamente reversibile. La deidratazione del 2-fosfoglicerato da parte dell enolasi ridistribuisce l energia all interno della molecola di 2fosfoglicerato determinando la formazione del fosfoenolpiruvato(pep) il quale contiene un fosfato enolico ad alta energia. La conversione del PEP in piruvato è catalizzata dalla piruvato chinasi ed è un altro esempio di fosforilazione a livello del substrato.

16 Idrolisi dell 1,3-bifosfoglicerato. Questa ionizzazione e le strutture di risonanza rendono possibile la stabilizzazione dei prodotti della reazione idrolitica.

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18 Ingresso del glicogeno,dell amido,dei disaccaridi e degli esosi nella fase preparatoria della glicolisi

19 Idrolisi del fosfoenolpiruvato(pep). Questa reazione catalizzata dalla piruvato chinasi è seguita dalla tautomerizzazione spontanea del prodotto,il piruvato. La tautomerizzazione non è possibile nel fosfoenol piruvato e quindi il prodotto dell idrolisi è più stabile del reagente.si ha anche una stabilizzazione per risonanza del P. La produzione di P ad alta energia è utilizzato per sintetizzare ATP(è accoppiata direttamente all ossidazione di un substrato).fosforilazione a livello del substrato.

20 Sintesi della glicolisi anaerobica

21 Confronto tra le reazioni della via glicolitica e della via gluconeogenetica. Le reazioni della glicolisi sono illustrate in rosso,quelle della via gluconeogenetica in blu. Sono mostrati anche i principali siti di regolazione della gluconeogenesi.

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23 L effetto dell insulina e del glucagone sulla sintesi degli enzimi chiave della glicolisi epatica.

24 Una sintesi dei destini metabolici del piruvato

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